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摘要：近年来变压器故障时有发生，也逐渐引起了人们的重视。变压器近区或出口短路（以下简称出口短路）故障，严重影响电力系统的安全稳定运行。据资料表明，在变压器损坏的原因中，八成以上是由于变压器经受了出口短路的大电流的冲击。因此加强对变压器的运行维护，采取有效措施对确保变压器的安全稳定运行有重要的意义。
关键词：变压器；出口短路；电气试验
1 变压器出口短路的危害
电力变压器在出口短路时的电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生变化致使绕组变形。绕组变形后器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等，是电力系统安全运行的一大隐患。变压器统组变形后，有的会立即发生损坏事故，更多的则是仍能继续运行一段时间，运行时间的长短取决于绕组变形的严重程度和部位。显然，这种变压器是带“病”运行，具有故障隐患。这是因为：
（1）绕组机械性能下降，当再次遭受到短路电流冲击时，将承受不住巨大的冲击电动力而损坏
（2）绝缘距离发生变化或固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生。当遇到过电压作用时，绕组便有可能发生饼间或匝间短路导致变压器绝缘击穿事故。或者在正常运行电压下，因局部放电的长期作用，绝缘损伤部位逐渐扩大，最终导致变压器发生绝缘击穿事故。
（3）累积效应。运行变压器一旦发生绕组变形，将导致累积效应，出现恶性循环，绕组固定松动，即使在正常运行电流下，绕组也加剧变形。因此，对于绕组已有变形但仍在运行的电力变压器来说，虽然并不意味着会立即发生绝缘击穿事故，当再次遭受并不大的过电流或过电压，甚至在正常运行的铁磁振动作用下，也可能导致绝缘击穿事故。
2 变压器出口短路后电气试验
2.1绝缘电阻试验
在大短路电流作用下，表现的机械损伤的基本形式是变压器绕组变形，它们发展的典型方式是变形引起局部放电，匝、层间短路，在此情况下表现为绝缘下降，有可能造成整段主绝缘放电或完全击穿导致主绝缘破坏。因此，测量变压器的绝缘电阻是变压器出口近区短路后一项必要的检测项目。
测量绝缘电阻要严格执行DL/T596-1996规程标准。采用2500V或5000V摇表，绝缘电阻值与前一次的测量结果进行比较，应无明显差别，在同一温度下一般不应低于出厂试验值的70%。绝缘电阻换算到20℃时，220kV及其以下的变压器不应小于800MΩ，500kV的变压器不小于2000MΩ，吸收比不低于1.3或极化指数不低于1.5。铁芯的绝缘也是一项必不可少的检测项目。
影响绝缘电阻的因素：
（1）温度的影响，温度对绝缘电阻的影响很大，一般绝缘电阻是随温度上升而减小。因此，测量时必须记录温度，以便将其换算到同一温度进行比较。
（2）湿度的影响，湿度对表面泄漏电流的影响较大，绝缘表面吸附潮气，瓷套表面形成水膜，常使绝缘电阻显著降低。测量时应使瓷套表面干燥及加装屏蔽。
（3）放电时间的影响，每测完一次绝缘电阻后，应将试品充分放电，放电时间应大于充电时间，以利于将剩余电荷放尽。否则，在重复测量时，由于剩余电荷的影响，其充电电流和吸收电流将比第一次测量时小，因而造成吸收比减小，绝缘电阻值睁大的虚假现象。
变压器的绝缘状况判断应尽量结合其他绝缘试验项目，如绕组介质损耗和泄漏电流测量，综合各个数据进行综合分析，才能确定变压器的绝缘情况。
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2.2绕组直流电阻测量
由于短路电流冲击，绕组产生严重变形造成匝、层间短路，同时由于大电流冲击，过电流薄弱环节，如：分接开关、套管引线接头，将军帽与线圈引出线之间会造成接触不良。如果未能及时发现处理，任其发展会使接触不良点发热熔化而烧断，进而烧坏变压器。接触不良，匝间和层间短路可通过测量绕组直流电阻来发现。
由于影响测量结果的因素很多，如测量表计、引线、温度、接触情况和稳定时间等。因此，测量中应注意以下事项：
（1）测量表计的准确度应不低于0.5级。
（2）连接导线应有足够的截面，且接触必须良好。
（3）准确测量绕组的平均温度。可以测油的平均温度作为绕组的平均温度，对于油浸变压器，油的平均温度等于顶层油的温度减去冷却装置中进出口油温差的12。
（4）为了与出厂及历次测量的数值比较，应将不同温度下测量的直流电阻换算到同一温度，以便于比较。
2.3油色谱分析和气相色谱
变压器油色谱分析可判断内部的过热故障和放电性故障，并确定故障的严重程度和大概部位，为检修提供可靠的依据。由于出口近区短路的冲击，主变内部的电动力造成绕组发生匝间短路放电和引线接头或分接开关接触不良而燃弧将产生高能放电。这些过热故障促使油或固体纸绝缘材料发生裂解产生H2，CO，CO2和低分子碳水化合物（C2H2，C2H4）等，这些都是气体，它们通常都是溶解在油中，若对油中溶解气体的组份和含量进行分析，就可能发现变压器近区短路后故障严重程度，从而提出相应的反事故措施。如能否继续运行，继续运行期的技术安全措施和监视手段，又或者是否需要内部检查修理等。
很多实例证明，色谱分析是诊断变压器工作状态和判断故障性质的最有效方法之一。它对于检测变压器内部存在的过热性故障及部分潜伏故障反应比较灵敏。但对于近区短路这类突发性故障，反应不太灵敏，这是因为由于故障突然，产气快，一部分气体来不及溶解于油中就进入气体继电器。因此，对于近区短路这类故障，还要结合气体继电器的气体色谱分析结果来综合判断，使用三比值对取样气体进行分析。
2.4绕组变形测试
电力变压器在运行中受到的短路冲击，随着电网容量的增大，短路电流也越来越大，因此绕组将受到很大电动力作用，产生位移变形。绕组变形或位移后，即使没有立即损坏，也会留下严重故障隐患。一是绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤、击穿，导致突发性绝缘故障，甚至在正常运行电压下，因为局部放电而使绝缘击穿。二是绕组机械强度下降，其积累效应使绕组再一次遭受近区短路电流冲击时，将承受不住大电动力作用而发生损坏事故。在变压器故障中，因短路冲击导致绕组变形的约占30%左右。故变压器在出口短路后应进行绕组变形试验，即采用绕组的频率响应法（即FRA法）。
在进行测试是应注意以下几点：
（1）变压器的分接开关的位置，出口引线长度对绕组的频响曲线影响较大，故测试式变压器的状况必须具有一定的稳定性，一般应在不带任何出线的情况下进行变形测试，同时必须记录分接开关的位置，以便在同一档位上进行比较。
（2）FRA法测试接线方式不同也直接影响到绕组的频响曲线，测试时必须具有一套相对固定的测试方法。
（3）变压器绕组变形测试结果判断的关键是拥有绕组结构正常时的频响曲线或相同结构的变压器的频响曲线，三相频响曲线间相互比较是一种权宜之计，它去有一定的局限性。
（4）要注意信号源位置的影响，“A”端输入，“O”端输出和“O”端输入，“A”端输出的曲线是不同的。
3 结语
电力变压器是电力网的核心设备之一，其稳定、可靠运行将对电力系统安全起到非常重要的作用。应从设计制造、工艺、材料以及运行维护水平方面加强提高，减少变压器故障的发生。
参考文献
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[3]张静波，李宝树，张海波.预防变压器短路冲击损坏事故的一种措施[J].华北电力技术，2013，（1）.
论文作者:王超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/7
标签：绕组论文; 变压器论文; 电流论文; 故障论文; 测量论文; 电阻论文; 发生论文; 《防护工程》2017年第19期论文;