電力系統(tǒng)中變壓器抗短路能力提高的措施

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，將會對用戶的電能質(zhì)量及整個系統(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)運而生，其主要原理是將工頻信號轉(zhuǎn)化為高頻信號，然后利用中間的高頻實現(xiàn)了隔離到副方的效果，最后，重新恢復(fù)到工頻信號。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)過實驗和調(diào)查研究證實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，就需要對變壓器的短路能力進行重點分析研究。以下就對導(dǎo)致變壓器發(fā)生短路事故的原因進行具體分析。

1、電力變壓器運作模塊的分析

為了滿足當(dāng)下變壓器工作的需要，進行電力變壓器的應(yīng)用工作原理的分析是必要的，其需要進行電子電力技術(shù)的應(yīng)用，通過對升降頻原理的應(yīng)用，進行降頻模塊的操作。在升頻模塊中，其需要進行工頻信號的轉(zhuǎn)換，通過對電力電子電路的應(yīng)用，進行高頻信號的轉(zhuǎn)換。所謂的降頻工作，就是進行中間高頻隔離變壓器的應(yīng)用，進行工頻信號的還原，這需要進行合理的工作方案的控制，保證其工作模塊的正常開展。實現(xiàn)對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。

一般來說，變壓器內(nèi)部的鐵芯材料會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，通過對工作頻率的優(yōu)化，切實提升電力變壓器的工作效率，保證鐵芯的積極利用。通過對變壓器體積的控制，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)計存在缺陷

變壓器由于結(jié)構(gòu)設(shè)計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)階段我國變壓器，生產(chǎn)商使用靜態(tài)理論進行變壓器的機械力計算，由靜態(tài)理論可知銅導(dǎo)線變壓器只要計算導(dǎo)線應(yīng)力小于1600kg/cm 2，但是在實際使用過程當(dāng)中，變壓器內(nèi)部的動力學(xué)是一個復(fù)雜而多變的過程，常用的理論值不能很直觀的反映出變壓器的實際運行狀況，所以很難滿足抗短路能力的需求。從目前比較常見的變壓器型號來分析，低損耗變壓器仍然是主流產(chǎn)品。但是如何實現(xiàn)變壓器的低損耗，各個生產(chǎn)商卻沒有形成一個共識。另外，在大容量變壓器的低壓引線設(shè)計環(huán)節(jié)中，如果引線支點考慮不充分導(dǎo)致低壓引線形成懸臂梁，此時一旦遇到短路電流的沖擊，就會引發(fā)相間短路故障。

2.2變壓器質(zhì)量不過關(guān)

變壓器的絕緣壓板、層壓木板加工質(zhì)量以及機械強度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，也會造成短路故障頻發(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)運營成本，往往在設(shè)計過程當(dāng)中，使用厚度較薄的導(dǎo)線或者普通廉價的換位導(dǎo)線而并非機械性能較強的半硬導(dǎo)線，這些普通的廉價材料雖然能夠幫助企業(yè)降低生產(chǎn)運營成本，但是受到材料本身性能的限制，無法滿足變壓器繞組的抗短路能力。此外由于目前國內(nèi)生產(chǎn)廠商水平參差不齊，生產(chǎn)工藝與國外一些先進技術(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)缺陷也會造成短路故障，因為從變壓器制造廠到變壓器投入使用，要經(jīng)過很多的環(huán)節(jié)，運輸，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，給后來正常的運行埋下了安全隱患。

2.4 工藝及裝備方面存在問題

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，也會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有進行密封處理或者是處理工作不到位，就有可能在發(fā)生短路時產(chǎn)生的電動力使導(dǎo)線絕緣損傷而被擊穿。變壓器的線圈在進行繞制時，導(dǎo)線的張緊力不夠或者受到工藝以及裝備方面的限制，線圈繞制較松時會形成懸空現(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，給日后的運行使用帶來了巨大的安全隱患。另外變壓器鐵心夾緊力不夠，在鐵心經(jīng)過疊裝后沒有進行有效的測量以及對壓力的適當(dāng)調(diào)整，還會造成鐵心夾緊不嚴(yán)密，運輸碰撞中容易發(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)范進行設(shè)計

變壓器的設(shè)計人員一定要根據(jù)設(shè)計規(guī)范設(shè)計，對軸向壓緊工藝給予足夠的重視，同時也要考慮到其絕緣效果與變壓器損耗的降低以及機械強度和抗短路的能力，而制造者則要嚴(yán)格按照圖紙制造，不可根據(jù)經(jīng)驗或者疏忽導(dǎo)致錯誤，造成重大事故。從變壓器的生產(chǎn)工藝來看，要想高低壓圈共用一個壓板，必須提高制作工藝，對墊塊進行加密處理，同時還要保證單個線圈保持恒壓干燥，然后測量出線圈被壓縮后的準(zhǔn)確高度，最后要保持高度一致，在進行最后拼裝時要采用油壓裝置對線圈施加一定的壓力，實現(xiàn)設(shè)計和工藝的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 進行短路測試，不合格產(chǎn)品禁止使用

不能出了問題采取解決，要防患于未然，要想確保其安全可靠的運行，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其進行試驗，掌握其情況，掌握其穩(wěn)定性是否良好，在試驗過程中，出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)要及時改進，增強結(jié)構(gòu)的強度，全面了解整體狀況。

3.3 采用相對可靠的繼電保護與自動重合閘系統(tǒng)

系統(tǒng)中的短路事故是人們竭力避免而又不能絕對避免的事故，特別是10KV線路因誤操作、小動物進入、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。因此對于已投入運行的變壓器，首先應(yīng)配備可靠的供保護系統(tǒng)使用的直流電源，并保證保護動作的正確性。結(jié)合目前運行中變壓器杭外部短路強度較差的情況，對于系統(tǒng)短路跳閘后的自動重合或強行投運，應(yīng)看到其不利的因素，否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復(fù)的可能。目前已有些運行部門根據(jù)短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區(qū)架空線（如2km以內(nèi)）或電纜線路取消使用重合問，或者適當(dāng)延長合間間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害并且應(yīng)盡量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。

3.4 加強維護、檢查工作

使用可靠的短路保護系統(tǒng)?，F(xiàn)場進行變壓器的安裝時，必須嚴(yán)格按照廠家說明和規(guī)范要求進行施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對發(fā)現(xiàn)的隱患必須采取相應(yīng)措施加以消除。運行維護人員應(yīng)加強變壓器的檢查和維護保修管理工作，以保證變壓器處于良好的運行狀況，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，對于己投運的變壓器，首先配備可靠的供保護系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保證保護動作的正確性；其次，應(yīng)盡量對因短路跳閘的變壓器進行試驗檢查，可用頻率響應(yīng)法測試技術(shù)測量變壓器受到短路跳閘沖擊后的狀況，根據(jù)測試結(jié)果有目的地進行吊罩檢查，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

變壓器在遭受突發(fā)短路時，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

當(dāng)變壓器出現(xiàn)短路故障之后，繞組在電動力的影響之下，會直接承受種類不同、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，無法在第一時間發(fā)現(xiàn)，并且也沒有切實有效的方法將這一故障短時間內(nèi)就進行修復(fù)，因此，在變壓器出現(xiàn)短路故障之后，應(yīng)當(dāng)重點對繞組當(dāng)前實際的運行情況進行檢測，從而便于采取合理方法進行維修。

4.1.1變壓器直流電阻的測量。根據(jù)變壓器直流電阻的測量值來檢查繞組的直流電阻不平衡率及與以往測量值相比較，能有效地考察變壓器繞組受損情況。例如，某臺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，一般呈“S”形的彎曲，這就導(dǎo)致繞組對鐵芯的間隙距離變小，繞組對地的電容量將變大，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)具有足夠的機械強度。鐵芯的機械強度是靠鐵芯上的所有夾緊件的強度及其連接件來保證的。當(dāng)繞組產(chǎn)生電動力時，繞組的軸向力將被夾件的反作用力抵消，如果夾件、拉板的強度小于軸向力時，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)的氣體和對變壓器內(nèi)部的油進行化驗分析，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。

4.4更換抗短路能力較強的繞組材料，改進結(jié)構(gòu)

變壓器繞組的機械強度主要是由下面兩個方面決定的：一是由繞組自身結(jié)構(gòu)的因素決定的繞組機械強度；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械強度。

5、結(jié)語

變壓器的抗短路能力如何，不僅與其自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造工藝有關(guān)，還與運行環(huán)境、運行維護等方面也有關(guān)。變壓器一旦發(fā)生短路事故，會給電網(wǎng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的損失，甚至危及人民的生命財產(chǎn)安全。因此，必須采取有效的措施來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)的順利運行。