【摘要】本文首先論述了變壓器在日常的運行中發(fā)生出口短路對變壓器的危害，然后從變壓器發(fā)生出口短路的危害角度出發(fā)，分析了變壓器出現(xiàn)出口短路的原因，最后探究了預(yù)防出口短路的相應(yīng)措施，本文提出了自己的一些觀點和看法，可供同行參考。

【關(guān)鍵詞】變壓器；出口短路；繞組絕緣；電動力

一、變壓器出口短路的危害問題分析

1、電動力對變壓器的危害。變壓器在運行的過程中，本身存在著電流和漏磁場，在變壓器繞組上將產(chǎn)生電動力，變壓器中的電流大小和樓磁場的密度與產(chǎn)生的電動力是成正比的。不僅如此，電動力也與通過電流的平方成正比。在正常運轉(zhuǎn)中的變壓器導(dǎo)線上的電動力是很小的，由于突然發(fā)生短路，會產(chǎn)生十幾倍至幾十倍的電流，將產(chǎn)生幾百甚至上千倍的與額定電流的電動力。極易造成變壓器的繞組變形，導(dǎo)致變壓器損壞。電動力對電壓器的破壞表現(xiàn)有：繞組壓緊件變形和損壞，嚴重時會使上夾件的鋼支板被頂彎、壓釘?shù)膹澢莆?、壓釘板的脫落、引線的木支架斷裂、端部的紙壓包環(huán)崩裂等，同時會造成繞組的變形：內(nèi)側(cè)繞組被壓彎、外側(cè)繞組被拉松或拉斷、線餅間的油間隙變小、繞組線餅沿軸向發(fā)生形變、破壞匝間絕緣、引起絕緣擊穿等等。變壓器在多次承受了出口短路的沖擊后，即使沒有發(fā)生絕緣擊穿和變壓器掉閘，但是繞組已經(jīng)了多次的累積形變，這些形變會導(dǎo)致繞組絕緣強度大大降低，當(dāng)再次受到電流或電壓沖擊時，甚至在正常的鐵磁諧振過的電壓作用下都可能造成內(nèi)部的絕緣擊穿，導(dǎo)致變壓器的損壞。

2、過熱對變壓器的危害。變壓器繞組的電阻損耗和通過電流的平方、時間成正比所以在變壓器發(fā)生短路時，幾十倍的額定的短路電流就會產(chǎn)生幾百倍的繞組的電阻損耗，這些損耗就會產(chǎn)生熱能導(dǎo)致繞組的溫度快速上升。由于短路的時間一般只有幾秒，所產(chǎn)生的熱量根本來不及向外擴散，全部都會使繞組的溫度升高。變壓器在設(shè)計時，繞組上的銅導(dǎo)線允許的溫度一般為250℃，設(shè)計的起始溫度為 105℃。只要斷路器和保護裝置可靠運作，短路的電流時間一般也不會超過變壓器的熱穩(wěn)定要求，只有保護裝置拒動或者短路電流長時間通過繞組時才會燒壞變壓器。

二、變壓器出口短路的原因

1.使用中采用了普通的換位導(dǎo)線。普通換位導(dǎo)線的抗機械強度較差，在承受短路機械力時很容易出現(xiàn)散股、變形和露銅等現(xiàn)象。采用普通換位導(dǎo)線時，由于短路時電流大，換位爬坡陡，導(dǎo)致該部位產(chǎn)生較大的扭矩，而處在繞組二端的線餅，由于軸向和幅向漏磁場的共同作用，也會產(chǎn)生較大的扭矩，致使扭曲變形。

2.變壓器生產(chǎn)商在計算程序中是在線匝直徑相同、漏磁場的均勻分布、等相位的力等理想化的模型基礎(chǔ)上而編制的，而實際上變壓器的漏磁場并非分布均勻，在鐵軛部分相對比較集中，所以在這個區(qū)域的電磁線所受到機械力也相對較大，換位導(dǎo)線在換位處由于爬坡會改變力的傳播方向，而產(chǎn)生扭矩，由于墊塊彈性模量的因數(shù)、軸向墊塊不等距分布，會使交變漏磁場所產(chǎn)生的交變力延時共振，這也是處在換位處、鐵心軛部、有調(diào)壓分接的對應(yīng)部位的線餅首先變形的根本原因。

3.在運行變壓器抗短路能力的計算時，沒有考慮到溫度對電磁線的抗彎和抗拉強度的影響。因為按常溫下設(shè)計的抗短路能力根本不能反映變壓器的實際運行情況，根據(jù)試驗結(jié)果，電磁線的溫度對其屈服極限的影響很大，隨著電磁線的溫度提高，其抗彎、抗拉強度及延伸率均會下降，在 250℃以下抗彎、抗拉強度要比在 50℃時下降，延伸率則下降 40% 以上。而實際運行中的變壓器，在額定負荷下，其繞組的平均溫度可以達到 105℃，甚至最高的熱點溫度可達 118℃。一般變壓器再運行過程中均會有重合閘過程，因此，短路沒有在很短的時間內(nèi)消失的話，會在很短的時間內(nèi)承受第二次短路電流沖擊。由于在受到第一次短路電流沖擊后，繞組溫度已經(jīng)急劇上升，根據(jù)（GBl094）的規(guī)定，最高允許 250℃，這時的繞組抗短路能力已經(jīng)大大的降低，這就是變壓器在重合閘后容易發(fā)生短路事故的主要原因。

4.采用了軟導(dǎo)線。這也是造成變壓器抗短路能力變差的主要原因之一。由于早期對采用軟導(dǎo)線的認識不足，或是繞線裝備以及工藝上的一些難度等，變壓器制造商均不使用半硬導(dǎo)線或?qū)ψ儔浩髟O(shè)計初期根本沒有這方面的要求，從發(fā)生故障的變壓器來看大多數(shù)都是采用了軟導(dǎo)線。

三、變壓器出口短路的防治策略

1.在變壓器的中、低壓側(cè)加裝絕緣熱縮套。變壓器的中、低壓側(cè)電壓等級是指 35kV 及以下的，只要變壓器的中、低壓側(cè)出線采用硬母線，就可以從變壓器出口接線樁頭到開關(guān)柜的母線，包括開關(guān)室內(nèi)的高壓開關(guān)柜底部母排，全部都加裝上絕緣熱縮套。相反，如果其采用的是軟母線，則可以在變壓器出口接線樁頭和穿墻套管附近加裝絕緣熱縮套。這樣可以有效防止小動物等造成變壓器的出口短路。

2.對于變壓器的中、低壓側(cè)為 35kV 或 10kV 電壓等級的變壓器，由于其屬于中性點和小電流接地系統(tǒng)，所以要采取以下有效措施來防止單相接地時發(fā)生的諧振過電壓，引起絕緣擊穿，從而造成變壓器的出口短路。防止單相接地時發(fā)生諧振過電壓的措施主要有：在電壓互感器的二次開口三角處加裝消諧器，比如加裝微電腦控制的電子消諧器。一般使用的是 WNX III 型系列微電腦多功能消諧裝置，它是控制鐵磁諧振過電壓、保護高壓熔絲和電壓互感器的比較理想的自動保護裝置。

3.對變壓器的中、低壓側(cè)的支柱瓷瓶，包括高壓開關(guān)柜，可以更換爬距比較大的防污瓷瓶，或涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料，所使用的常溫固化硅橡膠防污閃涂料應(yīng)符合 DL/T627-1997 標(biāo)準，使用后可防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。

4.不斷得更新和完善變壓器的保護配置。變壓器的繼電保護要采用微機化，雙重化，盡量的去安裝母線差動保護和失靈保護，以此來提高保護裝置的可靠性、靈敏性和速動性。變壓器的中、低壓側(cè)應(yīng)配置限時速斷保護，動作反應(yīng)時間應(yīng)小于 0.5 秒。以確保在變壓器發(fā)生出口短路時，快速的完成切除故障，把出口短路對變壓器的沖擊和損害減小到最小程度。

5.要科學(xué)的計算保護定值，對流過變壓器的故障電流進行快速的切除。例如，對于變壓器的過流保護，應(yīng)該盡可能的縮短動作時間，在滿足與下一級保護相配合的條件下，越短越好，最長也不能超過 2 秒，盡可能的去減小過電流對變壓器的沖擊。對于終端變電所而言，電源測線路保護定值可以延伸到終端變的變壓器內(nèi)部，來增加保護動作的可靠性。

6.對于抗外部短路強度較弱的變壓器或受過出口短路沖擊發(fā)生變形的變壓器，在系統(tǒng)短路跳閘后的自動重合或強行投運情況下，應(yīng)該看到不利的因素。因此，應(yīng)根據(jù)變壓器發(fā)生短路故障時否能瞬時自動消除的概率，對近區(qū)架空線或電纜線路取消使用自動重合閘，或采用適當(dāng)延長合閘間隔時間來減小因重合閘帶來的危害，一定要對短路跳閘的變壓器進行仔細的試驗檢查。否則有可能會加重變壓器的損壞程度，甚至使變壓器無法重新修復(fù)。

7.對于新使用的變壓器或者是沒有作過變形測試的變壓器應(yīng)做一次全面的變形測試，保留測試后的相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，可以在變壓器受到出口短路沖擊后，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，快速判斷變壓器的變形程度，認定變壓器能否繼續(xù)運行。及時地使未發(fā)生明顯繞組變形的變壓器投入運行，這樣不僅節(jié)省了大量的人力、物力，而且還大大得縮短了變壓器的檢修周期。

參考文獻

[1]康萬銀.變壓器出口短路的危害及預(yù)防措施[J].中小企業(yè)管理與科技，2009.