摘要：我們都知道電力變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來(lái)改變交流電壓的裝置，是電力傳輸，電能分配的核心部件。變壓器運(yùn)行的可靠與否，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全和人民生活生產(chǎn)用電的可靠性。變壓器的安全運(yùn)行取決于諸多因素，安全問(wèn)題可是多種多樣的。本文重點(diǎn)討論變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)的短路問(wèn)題，以及變壓器抗短路能力提高的方法、手段。

關(guān)鍵詞：變壓器短路方法

首先我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下電力變壓器的工作原理：電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來(lái)將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。當(dāng)一次繞組通以交流電時(shí)，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過(guò)鐵芯導(dǎo)磁作用，就在二次繞組中感應(yīng)出交流電動(dòng)勢(shì)。二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關(guān)，即電壓大小與匝數(shù)成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。額定容量是一個(gè)表現(xiàn)功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當(dāng)對(duì)變壓器施加額定電壓時(shí)，根據(jù)它來(lái)確定在規(guī)定條件下不超過(guò)溫升限值的額定電流。

造成電力變壓器短路事故的原因是多種多樣的，它與電力變壓器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、原材料使用、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)質(zhì)量以及運(yùn)行狀況等等因素都息息相關(guān)，通過(guò)對(duì)近些年發(fā)生的電力變壓器短路事故分析，究其原因，主要可以歸納為以下及各方面：

一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生產(chǎn)原因造成的短路

我國(guó)目前電力變壓器相關(guān)廠家的變壓器生產(chǎn)計(jì)算程序都是建立在一種理想化的模型下進(jìn)行的，即漏磁場(chǎng)均勻分布，線匝直徑相同，等相位的力，但是，事實(shí)并非如此。事實(shí)上，電力變壓器的漏磁場(chǎng)并不是均勻分布的，漏磁場(chǎng)在鐵軛部分的分布相對(duì)集中，該區(qū)域的電磁線所受到機(jī)械力也是較大的。而換位導(dǎo)線在換位處由于爬坡會(huì)改變力的傳遞方向，而產(chǎn)生扭矩，又由于墊塊彈性模量的因數(shù)，軸向墊塊不等距分布，會(huì)使交變漏磁場(chǎng)所產(chǎn)生的交變力延時(shí)共振，就會(huì)使處在鐵心軛部、換位處、有調(diào)壓分接的對(duì)應(yīng)部位的線餅首先變形，造成短路隱患。

還有，在電力變壓器生產(chǎn)過(guò)程中，由于很多變壓器都采用了絕緣壓板，且高低壓線圈共用一個(gè)壓板，這種結(jié)構(gòu)要求要有很高的制造工藝水平，應(yīng)對(duì)墊塊進(jìn)行密化處理，在線圈加工好后還要對(duì)單個(gè)線圈進(jìn)行恒壓干燥,并測(cè)量出線圈壓縮后的高度；同一壓板的各個(gè)線圈經(jīng)過(guò)上述工藝處理后，再調(diào)整到同一高度，并在總裝時(shí)用油壓裝置對(duì)線圈施加規(guī)定的壓力，最終達(dá)到設(shè)計(jì)和工藝要求的高度。同時(shí)，在總裝配中，除了要注意高壓線圈的壓緊情況外，還要特別注意低壓線圈壓緊情況的控制，才能防止電力變壓器短路事故的發(fā)生。

二、對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，以防患于未然

大型變壓器的運(yùn)行可靠性，首先取決于其結(jié)構(gòu)和制造工藝水平，其次是在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種試驗(yàn)，及時(shí)掌握設(shè)備的工況。要了解變壓器的機(jī)械穩(wěn)定性，可通過(guò)承受短路試驗(yàn)，針對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)加以改進(jìn)，以確保對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)做到心中有數(shù)。

三、使用可靠的繼電保護(hù)與自動(dòng)重合閘系統(tǒng)

系統(tǒng)中的短路事故是人們竭力避免而又不能絕對(duì)避免的事故，特別是10KV線路因誤操作、小動(dòng)物進(jìn)入、外力以及用戶責(zé)任等原因?qū)е露搪肥鹿实目赡苄詷O大。因此對(duì)于已投入運(yùn)行的變壓器，首先應(yīng)配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流電源，并保證保護(hù)動(dòng)作的正確性。結(jié)合目前運(yùn)行中變壓器杭外部短路強(qiáng)度較差的情況，對(duì)于系統(tǒng)短路跳閘后的自動(dòng)重合或強(qiáng)行投運(yùn)，應(yīng)看到其不利的因素，否則會(huì)加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復(fù)的可能。目前已有些運(yùn)行部門(mén)根據(jù)短路故障是否能瞬時(shí)自動(dòng)消除的概率，對(duì)近區(qū)架空線（如2km以內(nèi)）或電纜線路取消使用重合問(wèn)，或者適當(dāng)延長(zhǎng)合間間隔時(shí)間以減少因重合閘不成而帶來(lái)的危害，并且應(yīng)盡量對(duì)短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查。

四、開(kāi)展變壓器繞組的變形測(cè)試診斷

通常變壓器在遭受短路故障電流沖擊后，繞組將發(fā)生局部變形，即使沒(méi)有立即損壞，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患。首先，絕緣距離將發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)遇到雷電過(guò)電壓作用時(shí)便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長(zhǎng)期作用也可能引發(fā)絕緣擊穿事故。

因此，積極開(kāi)展變壓器繞組變形的診斷工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的變壓器，并有計(jì)劃地進(jìn)行吊罩驗(yàn)證和檢修，不但可節(jié)省大量的、物力，對(duì)防止變壓器事故的發(fā)生也有極其重要的作用。

傳遞函數(shù)H（jw）(即頻率響應(yīng)特性)的零、極點(diǎn)分布情況與二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的元件及連接方式等密切相關(guān)。大量試驗(yàn)研究結(jié)果表明，變壓器繞組通常在10KZ~1MHZ的頻率范圍內(nèi)具有較多的諧振點(diǎn)。當(dāng)頻率低于10KHZ時(shí)，繞組的電感起主要作用，諧振點(diǎn)通常較少，對(duì)分布電容的變化較不敏感；當(dāng)頻率超過(guò)1 MHZ時(shí)，繞組的電感又被分布電容所旁路，諧振點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)減少，對(duì)電感的變化較不敏感，而且隨著頻率的提高，測(cè)試回路(引線)的雜散電容也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成明顯影響。

由于變壓器繞組變形測(cè)試儀價(jià)格昂貴，且對(duì)人員的素質(zhì)要求高，在生產(chǎn)運(yùn)行中不易普遍開(kāi)展。因此，在實(shí)際工作中，依據(jù)變壓器繞組電容變化量來(lái)判斷繞組是否變形的方法，可以作為頻率響應(yīng)法的有益補(bǔ)充。尤其在頻率響應(yīng)法不具備條件的情況下，可以通過(guò)橫向、縱向?qū)Ρ确e累的實(shí)測(cè)電容量，及時(shí)掌握變壓器繞組的工作狀態(tài)，以便降低事故發(fā)生的概率，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

五、在現(xiàn)場(chǎng)施工和運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中使用可靠的短路保護(hù)裝置

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行變壓器的安裝時(shí)，必須嚴(yán)格按照廠家說(shuō)明和規(guī)范要求進(jìn)行施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應(yīng)措施加以消除。運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)變壓器的檢查和維護(hù)保修工作，以保證變壓器處于良好的運(yùn)行狀況，并采取相應(yīng)措施，降低出口和近區(qū)短路故障的幾率。為盡量避免系統(tǒng)的短路故障，對(duì)于已投運(yùn)的變壓器，首先配備可靠的供保護(hù)系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保證保護(hù)動(dòng)作的正確性；其次，應(yīng)盡量對(duì)因短路跳閘的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查，可用頻率響應(yīng)法測(cè)試技術(shù)測(cè)量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況，根據(jù)測(cè)試結(jié)果有目的地進(jìn)行吊罩檢查，這樣就可有效地避免重大事故的發(fā)生。

六、幾點(diǎn)具體情況的討論

接下來(lái)我將對(duì)工作中幾個(gè)遇到的具體案例，進(jìn)行分析：

1.我們?cè)谶M(jìn)行110kv和220kv變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，纏繞線圈習(xí)慣用軟紙筒，而且在線圈內(nèi)部的撐條與鐵心之間并沒(méi)有可靠的固定措施，這種情況下，如果遇到短路沖擊時(shí)，撐條就會(huì)發(fā)生位移，造成線圈由于失去職稱(chēng)而向內(nèi)收縮，進(jìn)而發(fā)生變形。所以，這類(lèi)變壓器的設(shè)計(jì)，宜采用低壓10kv或者35kv的線圈并且采用硬紙筒作為內(nèi)襯，同時(shí)適當(dāng)增加撐條的數(shù)量，就可以有效增強(qiáng)由于短路而造成的線圈向內(nèi)收縮現(xiàn)象的發(fā)生。

2.提高和加強(qiáng)變壓器穩(wěn)定能力的有效措施還有盡量減少變壓器分接的數(shù)量。多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在變壓器損壞的案例中，很大一部分是由于調(diào)壓線圈的損壞引起的。因?yàn)檎{(diào)壓線圈匝間安匝不平衡度增大，抽頭出線較多，電場(chǎng)集中，引線固定不牢靠，在發(fā)生短路時(shí)，受力過(guò)大，穩(wěn)定性就會(huì)大大降低。所以我們?cè)谶M(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)和購(gòu)買(mǎi)時(shí)，要特別注意，將不必要的分接能去則去，減少不必要的隱患存在。

3.變壓器由于短路事故的多次發(fā)生，會(huì)將短路影響累計(jì)加深，再優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，再優(yōu)秀的產(chǎn)品也不能夠承受這種長(zhǎng)期的累加傷害。所以，我們要在提高繼電保護(hù)的正確動(dòng)作率上下文章，因?yàn)橹挥刑岣呃^電保護(hù)的正確動(dòng)作率才能在運(yùn)行中防止變壓器短路事故的發(fā)生頻率，才能真正起到保護(hù)變壓器的作用。

綜上所述，我們可以看出，變壓器短路問(wèn)題主要癥結(jié)在于其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的缺失，以及在運(yùn)行管理過(guò)程當(dāng)中的不當(dāng)和使用水平的高低。變壓器短路的問(wèn)題，和電網(wǎng)安全、人民生活、生產(chǎn)安全等重大問(wèn)題息息相關(guān)，密不可分，是一個(gè)危害性極其重大的安全問(wèn)題，所以我們一定要從源頭抓起，從平時(shí)工作中的細(xì)節(jié)抓起，從思想上深刻重視，采取有效的保護(hù)和控制措施，才能防患于未然，保證國(guó)家電網(wǎng)和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

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作者簡(jiǎn)介：

梁青（1960-），男，遼寧鐵嶺人，華北電力學(xué)院，講師、技師。研究方向：理論教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究及改革。