基于变压器突发短路试验探讨提高抗短路能力李刚

基于变压器突发短路试验探讨提高抗短路能力李刚

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1.天津市特变电工变压器有限公司天津300308；2.中环天仪股份有限公司天津300384

摘要：本文首先阐述了突发短路故障，接着分析了变压器短路试验的目的，最后对提高变压器抗短路能力的措施进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：变压器；突发短路；试验；提高抗短路能力

引言

变压器使用范围非常广泛，修复期比较长，损坏后停电造成的损失巨大，变压器短路试验前应完成全部的例行试验，短路试验是检测变压器好坏的一项重要的试验项目，对短路后的变压器检测具有重要意义。

1突发短路故障

变压器接入电源后，在绕组及其周围空间产生漏磁，不仅有轴向漏磁，而且有径向漏磁场分布。在这个漏磁场中，变压器的高压和低压绕组将受到相应的感应力作用，即产生绕组的电动力。当变压器额定运行时，绕组短路电动力在合理的数值区间内；当变压器发生突发短路故障时，绕组内产生的瞬时最大短路电流将达到额定运行时的数十倍，过电流将产生巨大的短路电动力。这些电动力作用于变压器绕组，并传递到其他结构部件上，极易使绕组发生形变，甚至崩坏。同时，巨大的短路电流将对导线产生热效应，使得绕组中导线急剧升温发热，损伤绝缘，破坏绝缘电气性能，影响变压器的正常使用寿命。变压器的绕组所能承受的短路电动力是有一定的限度的，短路电动力与短路故障下的短路电流大小密切相关。当绕组处于突发短路故障状态时，绕组的电磁力远大于正常运行状态下的电磁力，极易损坏变压器。在变压器的电磁计算及机械结构设计时，必须保证变压器具备足够的抗短路强度来应对突发短路故障。因此，非常有必要针对变压器抗突发短路能力加以分析研究。

2变压器短路试验的目的

短路阻抗变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的：此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示：变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。首先，量取短路试验时的电压、电流、损耗，求出变压器的铜耗及短路阻抗等参数。其次，检查线圈结构的正确性。对于短路损耗超出标准或比同规格线圈大时，从中可发现多股并绕线圈的换位是否正确或是否有换位短路。最后，可以校验主变差动保护，做保护的带负荷试验。一般，新投运的变压器或变压器在检修更换线圈后，常需进行该项试验，操作方法是一般常用发电机带主变进行零起升流。变压器的零起升压升流试验方法和试验注意事项均与发电机相同，冲击试验则要求在先完成零升试验后再进行，试验中变压器保护应全部投入。

3提高变压器抗短路能力的措施分析

3.1做好变压器设计工作

相关资料显示因变压器自身故障出现短路问题的比例约占10%左右，因后期维护不到位出现短路问题的比例在10%左右，由此可见设计工作的重要性。在实际设计过程中，应对变压器耗能降低、机械性能提升、抗绝缘能力及抗短路能力等进行充分考虑，在生产工艺上设备应用绝缘压板材料，且使高压线圈和低压线圈同时使用，使用此方法虽然会增加设计的难度。为了更好地满足质量要求，工作人员需做好垫块密化处理工作，对加工完成的线圈进行恒压干燥，与此同时需对压缩处理后线圈高度进行准确测量，确保所有线圈均处于同一高度；此外，在总装时需根据实际情况使用油压装置对线圈施加适当的压力，在径向力作用下内线圈会向铁芯方向挤压，为解决此问题可在内线圈和铁芯柱之间增设适量撑条，从而提升线圈的径向稳定性，确保其符合设计要求。

3.2做好变压器短路试验工作

变压器整体结构、生产工艺是否合理对其运行可靠性会产生巨大的影响，为了更好地掌握其各方面性能，在使用前及使用过程中电力企业需派专业人员对变压器展开短路试验，通过试验确认其是否存在问题，在发现问题后及时反馈给生产商，督促其可在短时间内采取相应的措施进行处理，降低变压器出现短路故障的可能性及影响。

3.3合理应用继电保护系统及自动合闸系统

在电网系统中短路问题无法得到彻底消除，尤其是在10kV线路中更为明显，由于操作错误、外来物体进入或工作人员专业水平不均等原因都有可能导致线路出现短路故障。电力企业为了降低短路故障发生的几率，应根据实际情况和要求配备相应的直流电源，确保操作不出现错误。针对变压器抗短路能力较低及短路跳闸后自动重合的问题，工作人员应对以上情况产生的原因进行全面分析，比如取消近区架空线和电缆线路中重合闸，并根据实际情况对合闸间隔时间进行延长，降低其对设备产生的影响。

3.4重视变压器绕组变形的测试工作

一般情况下，短路故障电流冲击变压器后其绕组会发生变形的现象，即使当时未发生任何问题，也会留有一定的隐患，主要包括以下两方面：一方面，变压器绝缘距离会有所改变，固体绝缘性会受到不同程度的损伤，导致发生局部放电的情况；另一方面，在雷击过电压影响下出现匝间和饼间增加击穿的可能性，导致发生突发性的绝缘故障。因此，变压器绕组变形测试工作的重要性不言而喻，电力企业应安排专业人员定时展开此项工作，通过测试对变压器有无故障问题或者安全隐患进行判断，降低变压器发生故障的概率。传递函数零点、极点分布与二端口网络内部的元件和连接方法存在一定的联系。相关研究证实当变压器绕组介于10kHz—1MHz时谐振点较多，在频率不超过10kHz时绕组电感作用较强，谐振点较少，分布电容变化敏感性相对较差；在频率大于1MHz时绕组电感会被分布在电容所旁路，谐振点同样会有所减少，电容变化不敏感，在频率增大的情况下测试回路杂散电容会影响整体测试结果。变压器绕组变形测试设备价格较高，对操作人员的专业水平有着较高的要求，为了保证绕组变形测试工作的顺利进行，工作人员可将变压器绕组电容变化量作为依据对其是否发生变形的情况进行判断，用其对频率响应法进行补充，在频率响应法不满足有关条件时可使用横向对比积累和纵向对比积累的方法对电容量进行测试，以此对变压器绕组的实际运行情况进行了解，降低其发生的故障问题可能性，为保障电力系统运行安全性、稳定性奠定基石。

3.5加强变压器现场施工管理及后期维护的力度

在变压器安装前，工作人员需对其质量和各个方面性能是否达标进行仔细检查，如果在有质量问题需及时与生产商联系，及时进行处理，如果问题较为严重则要求其更换全新的变压器，禁止安装有问题的变压器；严格按照生产商提供的说明书及要求展开安装工作，保证其后期安全、稳定运行。变压器运行过程中易受到自身及外界因素的影响，电力企业需根据所在区域电能的需求量及有关规定制定科学、合理的维护计划，通过检修维护工作对变压器实际运行状态进行了解和掌握，对出现的问题需在现场展开排查，共同制定最佳的处理方案，保证出现的问题能在最短的时间内得到解决。

结束语

随着近年来我国电能需求量的逐年增加，变压器出现故障问题的可能也随之增加，其中较常见的问题是短路问题，出现此问题后会导致电力系统中部分电力设备无法正常运行。因此，如何提升变压器抗短路能力成为电力企业研究的重要内容。

参考文献

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[2]周宇.对变压器提高抗短路能力关键技术要素的研讨[J].黑龙江科学.2013(12).

[3]贾德海，王明.提高配电变压器抗短路能力问题分析和探索[J].变压器.2017(03).