（云峰发电厂 吉林集安 134200）
摘要：本文以某一变压器当中绕组故障进行分析，对其绕组短路电流与强度做出计算分析，最后提出一些提高绕组抗短路的有效措施，以期对相关人员有所借鉴作用。
关键词：变压器；平衡绕组；短路损坏；强度校核
前言
变压器作为电力系统当中的一个核心设备，保证其稳定运行对整个电力系统具有非常重要的作用，一番变压器在运行过程中出现短路故障，将会出现大面积的断电问题，不仅对日常生活生产带来不同程度的影响，同时也会带来严重的经济损失。变压器发生故障的一个重要的内容便是绕组问题，但是其进行现场修复相对较为困难，只有通过对对其进行返厂修复或者是直接更换，这将会导致长时间的停电。因此，对变压器绕组短路损坏进行分析，对保证电压器稳定运行具有非常重要的意义。
一、故障概况
（一）故障基本情况
2015年9月，某变电站当中的一台500kV变压器出现低压侧B相接地短路故障，短路点与变电站间相距1km左右，故障发生后的59.1ms变电站对其进行自动重合闸，但是该变压器的B相出现压力释放阀与瓦斯继电器动作，同时感温电缆、套管升高座以及变压器本体都出现一定的裂痕。对220kV进行穿越电流检测，得到检测结果是11.2kA与11.3kA，各自的持续时间为59.4ms与67.5ms，发生两次短路共计间隔了1129ms，对高压侧的短路穿越电流进行测定，测定结果为4.69kA。
（二）变压器参数
变电站相关资料显示，故障变压器是一个三绕组220kV变压器，运行时间超过10年。该变压器在2009年以后时常发生短路电流带来的冲击，根据规程对其定期开展相应的预防性检验，此故障发生之前并未出现运行异常问题。在2010和2012年对其进行绕组变形方面的实验，结果显示符合要求，在2008年、2011年与2013年对其绕组直流电阻进行测验，结果显示合格。变压器的具体参数情况如表1所示。
（三）试验分析
根据变压器现场对其内部继电器气体与油样进行提取与测试，显示变压球当中的B相当中总烃、氢气与乙炔等存在组份超标现象，同时该相继电器当中的总烃、氢气、一氧化碳以及甲烷存在超标问题，证明该变压器可能发生过放电性故障与过热性故障，而且绕组固体绝缘存在一定的损伤。对变压器进行绝缘检验，显示铁芯和夹件的绝缘电阻均为0，可以证明变压器铁芯与夹件已经被击穿。对其进行直流电阻试验，结果显示，相比于2012年进行直流电阻测试结果，高压电流变化率是53.4%，中压及低压的电流变化率是19.1%与22.2%，所有绕组相间误差均超过15%，已经远远超过规定的警示误差2%，可以证明该变压器当中的B相绕组已经出现断股问题。通过对变压器进行拆卸检查发现，高压绕组存在较为严重损坏现象，压板高压侧出现严重断裂式变形，器身污染非常严重，部分垫块、围屏、端圈与撑条出现脱落。同时对器身拆卸检查发现，整个高压绕组存在严重的损伤，其中部分匝线出现烧断，中压绕组底部存在一定的变形，同时具有显著的放电区域，存在铜线发生扭曲断裂现象，而且低压绕组也存在一定的变形。
二、短路强度计算
变压器当中的平衡绕组一般不作为工作绕组，其通常不与外界电网或者是负载进行连接，同时平衡绕组进行设计过程中其容量一般是额定容量的30%左右[1]。因此，平衡绕组并不具备较大的额定电流，在对变压器电磁进行设计时常常将其电密设置的较高，其抗短路能力在设计过程中并为加以重视，而三相绕组阻抗同时也设置较小。
（一）短路电流计算
国家相关的规范文件当中仅对对称短路故障当中的电流计算方法做出规范，但是单相接地短路属于非对称形式短路，无法直接采用相应的国标做出计算[2]。依照变压器当中的基本参数，对变压器具有的等值阻抗进行相应的计算，之后根据变压器实际运行工况，并结合系统阻抗情况，采取对称分量方式对B相短路电力做出理论计算。结算结果显示该变压器房中绕组故障B相具有的短路电流是8.42kA，低压绕组与高压绕组短路电流分别是7.04kA和5.12kA，与实际短路电流值相比偏大。因为实际出现故障过程中的短路电流不是最大值，满足实际运行与理论状况。
（二）短路强度计算
根据上述短路电流相关的计算，实现对变压器进行短路强度做出相应的计算与校核[3]。首先，为变压器开展相应的整体建模。其次，把变压器看做是弹性系统，对其托板、压钉、压板与垫板等起到承压作用刚度系数进行计算。再次，依照电流计算结果对辐向与轴向漏磁分布进行计算。最后，对磁场分布当中的辐向与轴向短路力和安全系数进行计算。短路强度最终计算结果如图1所示，从计算结果能够发现，故障电流当中的绕组K6具有的系数为最小值，只有0.74，低于保证系数1.0，说明其轴向稳定性无法满足要求，同时轴向抗短路也不具备足够的能力，和现场检查结果相同。图中1和2分别是平衡绕组单相短路处于最大电流与故障相电流下的工况，K1～K7分别是辐向强度、辐向刚度、辐向稳定性、轴向弯曲强度、辐向弯曲强度、轴向稳定性、轴向强度具有的安全系数，Kmin是绕组最低安全系数，Pcr和Nnax分别是轴向许用力与轴向力，单位为kN，sg20为轴向压应力，单位是MPa。
图1 故障变压器平衡绕组短路强度计算结果
同时，通过对变压器处于单相短路电流当中的轴向强度做出相应的动态计算，结果显示平衡绕组当中的下端部具有较为严重的磁场畸变，使其出现一定的轴向力，造成下端部轴向具有相对较大力，这和检查结果相一致。
三、提高抗短路能力措施
对于变压器存在抗短路能力无法满足要求，对此可以通过对绕组材料进行替换，将传统的组合导向替换成换位导线，并将导向硬度进行提升，能够显著提升变压器辐向与轴向方面的抗短路能力[4]。此外，还应该对器身利用整体套装方式进行制造，保证其内部绕组能够撑紧，不会出现撑条悬空现象。对各个绕组间存在的间隙加以控制，确保套装足够的紧固。在对绕组进行制造过程中，使导向尽可能的拉紧，确保线饼具有足够的紧实度。对于高压绕组与调压绕组应该做出之下检查，同时对油污进行清洗，对存在松动位置进行处理。采取上述措施能够有效提高变压器抗短路能力，保证变压器的稳定运行。
结论
通过对某起变压器故障发生短路故障进行分析，通过对变压器进行相应检查做出分析，并对变压器绕组当中的短路电流与强度计算，并提出一些相应的提高抗短路措施，进而使绕组抗短路能力得到显著提升，对保证我国电力系统稳定运行具有非常重要的作用。
参考文献
[1]张春红，周腊吾，李中祥，等.一起500kV事故变压器短路强度计算与分析[J].变压器，2016，53(3):1-5.
[2]李建明，梁作德，李琪.一起由开关故障引起的变压器短路事故的分析计算[J].变压器，2016，11(12):72-75.
[3]于佰鑫，刘文里，邢雁凯，等.电力变压器短路条件下绕组热稳定性的计算与分析[J].变压器，2016，53(5):8-11.
[4]姚力夫.带平衡绕组的四绕组变压器绕组变形方法探讨[J].城市建设理论研究:电子版，2015，5(34)：1206-1208.
论文作者:吴钒滔,张晚晴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：绕组论文; 变压器论文; 电流论文; 故障论文; 强度论文; 轴向论文; 对其论文; 《电力设备》2018年第2期论文;