【电气学院】电力变压器短路危害，原因分析和改善措施

电力变压器是电力系统中提供能源消耗的基础部分，也是保证电力安全运行的重要感应装置，其组成结构是由初级线圈、次级线圈和铁芯而组成，利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，经过长期的技术改造，整个供电工作可靠程度和稳定性不断提升，但其中仍埋下各种突出的隐患，一些变压器装置由于自身抗短路冲击能力不足，容易滋生短路现象，为了有效判断故障的原因以及位置，必须要加大对变压器故障以及诊断技术的研究，从而采用对应的技术有效的解决变压器故障诊断的效率。

1.冲击电流的影响：变压器突然短路会产生很大的短路电流，持续时间虽然短，但在变压器主回路还未切断之前，这种隐患就可能已经形成，形成之后可能带来的问题就是变压器内部受损，绝缘程度下降等。

2.电动力的影响：短路时，过电流会产生很大的电动力，影响稳定，严重时，对变压器的绕组会产生一定程度的影响，比如：绕组变形，破坏绕组的绝缘强度，其他组件也会受到损坏，严重时，可能造成电力变压器燃烧等电力安全事故。

1.目前计算程序中是建立在漏磁场的均匀分布、线匝直径相同、等相位的力等理想化的模型基础上而编制的，而事实上变压器的漏磁场并非均匀分布，在铁轭部分相对集中，该区域的电磁线所受到机械力也较大;换位导线在换位处由于爬坡会改变力的传递方向，而产生扭矩;由于垫块弹性模量的因数，轴向垫块不等距分布，会使交变漏磁场所产生的交变力延时共振，这也是为什么处在铁心轭部、换位处、有调压分接的对应部位的线饼首先变形的根本原因。

2.采用普通换位导线，抗机械强度较差，在承受短路机械力时易出现变形、散股、露铜现象。采用普通换位导线时，由于电流大，换位爬坡陡，该部位会产生较大的扭矩，同时处在绕组二端的线饼，由于幅向和轴向漏磁场的共同作用，也会产生较大的扭矩，致使扭曲变形。如杨高500kV变压器的A相公共绕组共有71个换位，由于采用了较厚的普通换位导线，其中有66个换位有不同程度的变形。另外吴泾1l号主变，也是由于采用普通换位导线，在铁心轭部部位的高压绕组二端线饼均有不同翻转露线的现象。

3.抗短路能力计算时没有考虑温度对电磁线的抗弯和抗拉强度的影响。按常温下设计的抗短路能力不能反映实际运行情况，根据试验结果，电磁线的温度对其屈服极限？0.2影响很大，随着电磁线的温度提高，其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降，在250℃下抗弯抗拉强度要比在50℃时下降上，延伸率则下降40%以上。而实际运行的变压器，在额定负荷下，绕组平均温度可达105℃，最热点温度可达118℃。一般变压器运行时均有重合闸过程，因此如果短路点一时无法消失的话，将在非常短的时间内（0.8s）紧接着承受第二次短路冲击，但由于受第一次短路电流冲击后，绕组温度急剧增高，根据GBl094的规定，最高允许250℃，这时绕组的抗短路能力己大幅度下降，这就是为什么变压器重合闸后发生短路事故居多。

4.绕组绕制较松，换位处理不当，过于单薄，造成电磁线悬空。从事故损坏位置来看，变形多见换位处，尤其是换位导线的换位处。

5.采用软导线，也是造成变压器抗短路能力差的主要原因之一。由于早期对此认识不足，或绕线装备及工艺上的困难，制造厂均不愿使用半硬导线或设计时根本无这方面的要求，从发生故障的变压器来看均是软导线。

6.套装间隙过大，导致作用在电磁线上的支撑不够，这给变压器抗短路能力方面增加隐患。

7.作用在各绕组或各档预紧力不均匀，短路冲击时造成线饼的跳动，致使作用在电磁线上的弯应力过大而发生变形。

8.绕组线匝或导线之间未固化处理，抗短路能力差。早期经浸漆处理的绕组无一损坏。

9.绕组的预紧力控制不当造成普通换位导线的导线相互错位。

10.外部短路事故频繁，多次短路电流冲击后电动力的积累效应引起电磁线软化或内部相对位移，最终导致绝缘击穿。

1.对变压器进行短路试验，以防患于未然。

大型变压器的运行可靠性，首先取决于其结构和制造工艺水平，其次是在运行过程中对设备进行各种试验，及时掌握设备的工况。要了解变压器的机械稳定性，可通过承受短路试验，针对其薄弱环节加以改进，以确保对变压器结构强度设计时做到心中有数。

2.规范设计，重视线圈制造的轴向压紧工艺。

制造厂家在设计时，除要考虑变压器降低损耗，提高绝缘水平外，还要考虑到提高变压器的机械强度和抗短路故障能力。在制造工艺方面，由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，这种结构要求要有很高的制造工艺水平，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥，并测量出线圈压缩后的高度。

同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制。