摘要：变压器在电力系统中起着枢纽作用，其是否正常运行直接影响到电力系统的工作效率。一旦变压器发生短路事故，就会产生巨大的电流，当线路和设备承受不了这股电流时，就会损害变压器的线路和设备，严重的话甚至会损害整个电力系统。为此，研究分析导致变压器发生短路事故的原因，并由此提出提高变压器抗短路能力的措施，对提高变压器的稳定运行具有极其重要的意义。
关键词：变压器；短路损坏；原因；措施
1 变压器短路损坏的主要形式
1.1 轴向失稳
1.1.1线饼上下弯曲变形
这种损坏是由于两个轴向垫块间的导线在轴向电磁力作用下，因弯矩过大产生永久性变形，通常两饼间的变形是对称的。
1.1.2 绕组或线饼倒塌
这种损坏是由于导线在轴向力作用下，相互挤压或撞击，导致倾斜变形。如果导线原始稍有倾斜，则轴向力促使倾斜增加，严重时就倒塌；导线高宽比例大，就愈容易引起倒塌。
1.1.3 绕组升起将压板撑开
这种损坏往往是因为轴向力过大或存在其端部支撑件强度、刚度不够或装配有缺陷。
1.2 辐向失稳
1.2.1 外绕组导线伸长导致绝缘破损
辐向电磁力企图使外绕组直径变大，当作用在导线的拉应力过大会产生永久性变形。这种变形通常伴随导线绝缘破损而造成匝间短路，严重时会引起线圈嵌进、乱圈而倒塌，甚至断裂。
1.2.2 绕组端部翻转变形
端部漏磁场除轴向分量外，还存在辐向分量，二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。
1.2.3 内绕组导线弯曲或曲翘
辐向电磁力使内绕组直径变小，弯曲是由两个支撑（内撑条）间导线弯矩过大而产生永久性变形的结果。如果铁心绑扎足够紧实及绕组辐向撑条有效支撑，并且辐向电动力沿圆周方向均布的话，这种变形是对称的，整个绕组为多边星形。然而，由于铁芯受压变形，撑条受支撑情况不相同，沿绕组圆周受力是不均匀的，实际上常常发生局部失稳形成曲翘变形。
1.2.4 引线固定失稳
这种损坏主要由于引线间的电磁力作用下，造成引线振动，导致引线间短路，这种事故较少见。
2 变压器短路损坏的常见部位
2.1 对应铁轭下的部位
该部位发生变形原因有：（1）短路电流所产生的磁场是通过油和箱壁或铁心闭合，由于铁轭的磁阻相对较小，故大多通过油路和铁轭间闭合，磁场相对集中，作用在线饼的电磁力也相对较大；（2）内绕组套装间隙过大或铁心绑扎不够紧实，导致铁心片二侧收缩变形，致使铁轭侧绕组曲翘变形；（3）在结构上，轭部对应绕组部分的轴向压紧是最不可靠的，该部位的线饼往往难以达到应有的预紧力，因而该部位的线饼最易变形。
2.2 调压分接区域及对应其他绕组的部位
该区域由于：（1）安匝不平衡使漏磁分布不均衡，其幅向额外产生的漏磁场在线圈中产生额外轴向外力，这些力的方向总是使产生这些力的不对称性增大。轴向外力和正常幅向漏磁所产生的轴向内力一样，使线饼向竖直方向弯曲，并压缩线饼件的垫块；（2）该部位的线饼为力求安匝平衡或分接区间的应有绝缘距离，往往要增加较多的垫块，较厚的垫块致使力的传递延时，因而对线饼撞击也较大。
2.3 换位部位
这部位的变形常见于换位导线的换位和单螺旋的标准换位处。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆换位导线的换位，由于其换位的爬坡较普通导线的换位为陡，使线匝半径不同的换位处产生相反的切向力，这对大小相等方向相反的切向力，致使内绕组的换位向直径变小，方向变形，外绕组的换位力求线匝半径相同，使换位拉直，内换位向中心变形，外换位向外变形，而且换位导线厚度越厚，爬坡越陡，变形越严重。
2.4 绕组的引出线
常见于斜口螺旋结构的绕组，该结构的绕组，由于二个螺旋口安匝不平衡，轴向力大，同时又有轴向电流存在，使引出线拐角部位产生一个横向力而发生扭曲变形现象。另外螺旋绕组在绕制过程中，有剩余应力存在，会使绕组力求恢复原状现象，故螺旋结构的绕组，受短路电流冲击下更容易扭曲变形。
3 提高电力变压器抗短路能力的措施
3.1 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。由于径向力的作用，往往使内线圈向铁心方向挤压，故应加强内线圈与铁心柱间的支撑，可通过增加撑条数目并采取厚一些的纸筒作线圈骨架等措施来提高线圈的径向动稳定性能。
3.2 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。
3.3 使用可靠的继电保护与自动重合闸系统
系统中的短路事故是人们竭力避免而又不能绝对避免的事故，特别是10KV线路因误操作、小动物进入、外力以及用户责任等原因导致短路事故的可能性极大。因此对于已投入运行的变压器，首先应配备可靠的供保护系统使用的直流电源，并保证保护动作的正确性。结合目前运
行中变压器杭外部短路强度较差的情况，对于系统短路跳闸后的自动重合或强行投运，应看到其不利的因素，否则有时会加剧变压器的损坏程度，甚至失去重新修复的可能。目前已有些运行部门根据短路故障是否能瞬时自动消除的概率，对近区架空线（如2km以内）或电缆线路取消使用重合间，或者适当延长合间间隔时间以减少因重合闸不成而带来的危害，并且应尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查。在运行中应对遭受短路电流冲击的变压器进行记录，并计算短路电流的倍数。由于变压器绕组变形测试仪价格昂贵，且对人员的素质要求高，在生产运行中不易普遍开展。因此，在实际工作中，依据变压器绕组电容变化量来判断绕组是否变形的方法，可以作为频率响应法的有益补充。尤其在頻率响应法不具备条件的情况下，可以通过横向、纵向对比积累的实测电容量，及时掌握变压器绕组的工作状态，以便降低事故发生的概率，确保电网安全稳定的运行。
3.4 加强现场施工和运行维护中的检查，使用可靠的短路保护系统
现场进行变压器的安装时，必须严格按照厂家说明和规范要求进行施工，严把质量关，对发现的隐患必须采取相应措施加以消除。运行维护人员应加强变压器的检查和维护保修工作，以保证变压器处于良好的运行状况，并采取相应措施，降低出口和近区短路故障的几率。为尽量避免系统的短路故障，对于己投运的变压器，首先配备可靠的供保护系统使用的直流系统，以保证保护动作的正确性；其次，应尽量对因短路跳闸的变压器进行试验检查，可用频率响应法测试技术测量变压器受到短路跳闸沖击后的状况，根据测试结果有目的地进行吊罩检查，这样就可有效地避免重大事故的发生。
结束语
总之，造成故障或事故的因素较多，除了在结构方面尚存在一些没有充分认识的因素外，设计和工艺操作方面存在的问题值得制造厂及运行单位引起重视。
参考文献
[1]高伟娇.运行中电力变压器的抗短路能力校核方法研究[D].福州大学2010.
[2]李微.大型电力变压器抗短路能力校核方法的研究[D].华北电力大学2014.
[3]王元明.220kV电力变压器抗短路能力的结构研究[D].山东大学2017.
论文作者:府逸
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/30
标签：绕组论文; 变压器论文; 导线论文; 线圈论文; 轴向论文; 垫块论文; 铁心论文; 《基层建设》2018年第9期论文;