摘要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，是負(fù)責(zé)傳輸電能、分配電能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其可靠性能如何，將會(huì)對(duì)用戶的電能質(zhì)量及整個(gè)系統(tǒng)的安全程度造成嚴(yán)重的影響。因此，必須努力提高變壓器的抗短路能力，以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文主要探討了提高電力系統(tǒng)變壓器抗短路能力的措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變壓器；抗短路能力

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力變壓器應(yīng)運(yùn)而生，其主要原理是將工頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，然后利用中間的高頻實(shí)現(xiàn)了隔離到副方的效果，最后，重新恢復(fù)到工頻信號(hào)。變壓器是一種利用電磁感應(yīng)的原理改變電流的裝置，在電力統(tǒng)中變壓器的使用非常廣泛，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查研究證實(shí)了變壓器由于短路造成的故障一直嚴(yán)重影響著電力輸送的安全性和穩(wěn)定性，因此為了降低電力系統(tǒng)的故障概率，就需要對(duì)變壓器的短路能力進(jìn)行重點(diǎn)分析研究。以下就對(duì)導(dǎo)致變壓器發(fā)生短路事故的原因進(jìn)行具體分析。

1、電力變壓器運(yùn)作模塊的分析

為了滿足當(dāng)下變壓器工作的需要，進(jìn)行電力變壓器的應(yīng)用工作原理的分析是必要的，其需要進(jìn)行電子電力技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)升降頻原理的應(yīng)用，進(jìn)行降頻模塊的操作。在升頻模塊中，其需要進(jìn)行工頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)對(duì)電力電子電路的應(yīng)用，進(jìn)行高頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換。所謂的降頻工作，就是進(jìn)行中間高頻隔離變壓器的應(yīng)用，進(jìn)行工頻信號(hào)的還原，這需要進(jìn)行合理的工作方案的控制，保證其工作模塊的正常開展。實(shí)現(xiàn)對(duì)原油頻率波形及其電壓電能的轉(zhuǎn)換，保證電壓電能的控制。

一般來(lái)說(shuō)，變壓器內(nèi)部的鐵芯材料會(huì)影響其變壓器的隔離變壓器的體制。其工作頻率與磁通密度存在著密切的聯(lián)系，通過(guò)對(duì)工作頻率的優(yōu)化，切實(shí)提升電力變壓器的工作效率，保證鐵芯的積極利用。通過(guò)對(duì)變壓器體積的控制，可以保證其變壓器整體工作效率的提升，實(shí)現(xiàn)電力變壓器的工作原理的掌握，保證其電力電子技術(shù)效益的提升。

2、電力系統(tǒng)中變壓器的故障分析

2.1 變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷

變壓器由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在缺陷在很大程度上直接決定了其抗短路能力弱的緣故?，F(xiàn)階段我國(guó)變壓器，生產(chǎn)商使用靜態(tài)理論進(jìn)行變壓器的機(jī)械力計(jì)算，由靜態(tài)理論可知銅導(dǎo)線變壓器只要計(jì)算導(dǎo)線應(yīng)力小于1600kg/cm 2，但是在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中，變壓器內(nèi)部的動(dòng)力學(xué)是一個(gè)復(fù)雜而多變的過(guò)程，常用的理論值不能很直觀的反映出變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀況，所以很難滿足抗短路能力的需求。從目前比較常見(jiàn)的變壓器型號(hào)來(lái)分析，低損耗變壓器仍然是主流產(chǎn)品。但是如何實(shí)現(xiàn)變壓器的低損耗，各個(gè)生產(chǎn)商卻沒(méi)有形成一個(gè)共識(shí)。另外，在大容量變壓器的低壓引線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，如果引線支點(diǎn)考慮不充分導(dǎo)致低壓引線形成懸臂梁，此時(shí)一旦遇到短路電流的沖擊，就會(huì)引發(fā)相間短路故障。

2.2變壓器質(zhì)量不過(guò)關(guān)

變壓器的絕緣壓板、層壓木板加工質(zhì)量以及機(jī)械強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，也會(huì)造成短路故障頻發(fā)的現(xiàn)象。有的變壓器生產(chǎn)廠商為了最大限度的降低繞組渦流的損耗、加工難度以及減小生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，往往在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，使用厚度較薄的導(dǎo)線或者普通廉價(jià)的換位導(dǎo)線而并非機(jī)械性能較強(qiáng)的半硬導(dǎo)線，這些普通的廉價(jià)材料雖然能夠幫助企業(yè)降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，但是受到材料本身性能的限制，無(wú)法滿足變壓器繞組的抗短路能力。此外由于目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商水平參差不齊，生產(chǎn)工藝與國(guó)外一些先進(jìn)技術(shù)存在較大差距，以至于絕緣板的密度不夠，導(dǎo)致自然收縮現(xiàn)象也容易引發(fā)變壓器短路故障。

2.3變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在的不足

變壓器結(jié)構(gòu)缺陷也會(huì)造成短路故障，因?yàn)閺淖儔浩髦圃鞆S到變壓器投入使用，要經(jīng)過(guò)很多的環(huán)節(jié)，運(yùn)輸，吊裝還有拆卸，不可避免造成一些撞擊。受到撞擊的變壓器如內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)固，直接將影響繞組的移位或者絕緣結(jié)構(gòu)的損傷，給后來(lái)正常的運(yùn)行埋下了安全隱患。

2.4 工藝及裝備方面存在問(wèn)題

變壓器的制造工藝以及裝備方面如果不能有效確保線圈繞緊、壓緊以及套緊時(shí)，也會(huì)造成抗短路能力下降從而引發(fā)故障。而且變壓器的絕緣墊塊沒(méi)有進(jìn)行密封處理或者是處理工作不到位，就有可能在發(fā)生短路時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力使導(dǎo)線絕緣損傷而被擊穿。變壓器的線圈在進(jìn)行繞制時(shí)，導(dǎo)線的張緊力不夠或者受到工藝以及裝備方面的限制，線圈繞制較松時(shí)會(huì)形成懸空現(xiàn)象，降低了變壓器的抗短路能力，線圈出頭處綁扎不夠緊密穩(wěn)固也容易引發(fā)變壓器的短路故障。如果繞制線圈的間隙過(guò)大，導(dǎo)致線圈的內(nèi)支撐不夠造成繞組線圈變形或者塌陷，給日后的運(yùn)行使用帶來(lái)了巨大的安全隱患。另外變壓器鐵心夾緊力不夠，在鐵心經(jīng)過(guò)疊裝后沒(méi)有進(jìn)行有效的測(cè)量以及對(duì)壓力的適當(dāng)調(diào)整，還會(huì)造成鐵心夾緊不嚴(yán)密，運(yùn)輸碰撞中容易發(fā)生位移，造成變壓器內(nèi)部受力不均勻造成嚴(yán)重后果。

3、提高電力變壓器的抗短路能力方法

3.1 按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)

變壓器的設(shè)計(jì)人員一定要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，對(duì)軸向壓緊工藝給予足夠的重視，同時(shí)也要考慮到其絕緣效果與變壓器損耗的降低以及機(jī)械強(qiáng)度和抗短路的能力，而制造者則要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙制造，不可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者疏忽導(dǎo)致錯(cuò)誤，造成重大事故。從變壓器的生產(chǎn)工藝來(lái)看，要想高低壓圈共用一個(gè)壓板，必須提高制作工藝，對(duì)墊塊進(jìn)行加密處理，同時(shí)還要保證單個(gè)線圈保持恒壓干燥，然后測(cè)量出線圈被壓縮后的準(zhǔn)確高度，最后要保持高度一致，在進(jìn)行最后拼裝時(shí)要采用油壓裝置對(duì)線圈施加一定的壓力，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和工藝的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 進(jìn)行短路測(cè)試，不合格產(chǎn)品禁止使用

不能出了問(wèn)題采取解決，要防患于未然，要想確保其安全可靠的運(yùn)行，首先要掌握其結(jié)構(gòu)和制造工藝；其次就是要定期或不定期的對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，掌握其情況，掌握其穩(wěn)定性是否良好，在試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)要及時(shí)改進(jìn)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，全面了解整體狀況。

3.3 采用相對(duì)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，否則有時(shí)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。

3.4 加強(qiáng)維護(hù)、檢查工作

使用可靠的短路保護(hù)系統(tǒng)?，F(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)保修管理工作，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)于己投運(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。

4、變壓器短路事故后的檢查與試驗(yàn)

變壓器在遭受突發(fā)短路時(shí)，最容易發(fā)生變形的是低壓繞組和平衡繞組，然后是高中壓繞組、鐵芯和夾件。因此，變壓器短路事故后的檢查主要是檢查繞組、鐵芯、夾件以及其它部位。

4.1繞組的檢查與試驗(yàn)

當(dāng)變壓器出現(xiàn)短路故障之后，繞組在電動(dòng)力的影響之下，會(huì)直接承受種類不同、方向不同的力影響，并且該故障發(fā)生之后，有著極大的隱蔽性，無(wú)法在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，并且也沒(méi)有切實(shí)有效的方法將這一故障短時(shí)間內(nèi)就進(jìn)行修復(fù)，因此，在變壓器出現(xiàn)短路故障之后，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)對(duì)繞組當(dāng)前實(shí)際的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，從而便于采取合理方法進(jìn)行維修。

4.1.1變壓器直流電阻的測(cè)量。根據(jù)變壓器直流電阻的測(cè)量值來(lái)檢查繞組的直流電阻不平衡率及與以往測(cè)量值相比較，能有效地考察變壓器繞組受損情況。例如，某臺(tái)變壓器短路事故后低壓側(cè)C向直流電阻增加了約10%，由此判斷繞組可能有新股情況，最后將繞組吊出檢查，發(fā)現(xiàn)C相繞組斷1股。

4.1.2變壓器繞組電容量的測(cè)量。繞組的電容由繞組匝間、層間及餅間電容和繞組發(fā)電容構(gòu)成。此電容和繞組與鐵芯及地的間隙、繞組與鐵芯的間隙、繞組匝間、層間及餅間間隙有關(guān)。當(dāng)繞組變形時(shí)，一般呈“S”形的彎曲，這就導(dǎo)致繞組對(duì)鐵芯的間隙距離變小，繞組對(duì)地的電容量將變大，而且間隙越小，電容量變化越大，因此繞組的電容量可以間接地反映繞組的變形程度。

4.1.3吊罩后的檢查。變壓器吊罩后，如果檢查出變壓器內(nèi)部有熔化的銅渣或鋁渣或高密度電纜紙的碎片，則可以判斷繞組發(fā)生了較大程度的變形和斷股等，另外，從繞組墊塊移位或脫落、壓板等位、壓釘位移等也可以判斷繞組的受損程度。

4.2鐵芯與夾件的檢查

變壓器的鐵芯應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。鐵芯的機(jī)械強(qiáng)度是靠鐵芯上的所有夾緊件的強(qiáng)度及其連接件來(lái)保證的。當(dāng)繞組產(chǎn)生電動(dòng)力時(shí)，繞組的軸向力將被夾件的反作用力抵消，如果夾件、拉板的強(qiáng)度小于軸向力時(shí)，夾件、拉板和繞組將受到損壞。因此，應(yīng)仔細(xì)檢查鐵芯、夾件、拉板及其連接件的狀況。

4.3變壓器油及氣體的分析

變壓器遭受短路沖擊后，在氣體繼電器內(nèi)可能會(huì)積聚大量氣體，因此在變壓器事故后可以取氣體繼電器內(nèi)的氣體和對(duì)變壓器內(nèi)部的油進(jìn)行化驗(yàn)分析，即可判斷事故的性質(zhì)。其次，變壓器短路故障處理中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

4.4更換抗短路能力較強(qiáng)的繞組材料，改進(jìn)結(jié)構(gòu)

變壓器繞組的機(jī)械強(qiáng)度主要是由下面兩個(gè)方面決定的：一是由繞組自身結(jié)構(gòu)的因素決定的繞組機(jī)械強(qiáng)度；二是繞組內(nèi)徑側(cè)的支撐及繞組軸向壓緊結(jié)構(gòu)和拉板、夾件等制作工藝所決定的機(jī)械強(qiáng)度。

5、結(jié)語(yǔ)

變壓器的抗短路能力如何，不僅與其自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝有關(guān)，還與運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行維護(hù)等方面也有關(guān)。變壓器一旦發(fā)生短路事故，會(huì)給電網(wǎng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的損失，甚至危及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，必須采取有效的措施來(lái)提高變壓器的抗短路能力，以減少短路事故的發(fā)生，從而確保變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。