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摘要：在电力系统中，变压器与高压输电线路元件相比，故障几率比较小，但其故障后对电力系统和发电厂的正常生产影响很大。本文首先说明了变压器短路故障的原因，然后分析了变压器短路故障的表现形式和危害，最后详细阐述了电力变压器短路故障的处理方法。
关键词：变压器；短路故障；绕组短路；选型；安装
一、变压器短路故障的原因
变压器短路故障主要指变压器出口短路，内部引线或绕组间对地短路，以及相与相之间发生的短路而导致的故障。变压器突发短路时，其高、低压绕组同时通过额定值数十倍的短路电流，将产生很大的热量，使变压器严重发热。若变压器承受短路电流的能力不强，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，形成变压器击穿及损毁事故。
变压器本身抗短路能力不强是引起变压器短路损坏的主要原因，除此之外，运行管理不当也是一个不可忽视的因素。变压器抗短路能力不强，主要表现在一部分变压器在遭受低于规定强度的短路电流冲击且保护速动下，仍然发生绕组变形，甚至绝缘击穿。例如某站1台SFL6-31500/110变压器，因低压侧所带线路母线电缆三相短路爆炸，引起主变重瓦斯保护动作跳闸，造成变压器低压侧
A相断线，铁芯移位。但其短路电流仅为额定电流的4.5倍，保护动作时间为0.08s。
变压器的抗短路能力主要取决于结构设计和制造工艺，当然与运行管理和运行条件也有一定的关系。如有一些事故就是因保护失灵、开关拒动、失去直流等原因，致使短路故障切除时间过长，而在电、热的共同作用下导致变压器绕组损坏。另外，运行温度、绝缘老化等也是变压器发生短路损坏事故的原因。所以，在变压器运行管理上也有需要总结和改进之处。
二、变压器短路故障的表现形式和危害
（一）变压器绕组短路故障的主要形式
变压器在短路电磁力作用下，绕组损坏和引线位移是变压器短路故障最常见的形式。试验研究和运行实践均表明，在变压器绕组的短路电磁力作用下的损坏模式主要有以下几种。
1、绕组变形导致匝绝缘破裂引起匝间短路，这是小型配电变压器受幅向拉伸电磁力作用在短路事故中损坏的主要形式。
2、绕组变形导致主绝缘强度降低，从而造成主绝缘的击穿事故，这是受幅向拉伸短路力作用的中型以上电力变压器绕组的主要损坏模式。
3、绕组的幅向失稳。由于紧靠铁芯放置的变压器内绕组或多绕组变压器的中间绕组，在短路状况下，受到幅向短路电磁力所引起的周向压缩作用。中型以上变压器内绕组的幅向失稳是变压器在幅向短路电磁力作用下损坏的主要表现形式。
4、绕组的轴向失稳，受短路轴向电动力和短路幅向电动力共同作用的绕组损坏的主要形式。
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5、三相变压器绕组的整体位移与倾斜，发生在三相对称短路故障的情况下。
（二）变压器绕组短路故障的危害
短路故障的危害是按照设备损坏程度统计的结果。轻度损坏是指设备的绕组有变形、引线被烧断，但绝缘未损坏；中度损坏是指绕组明显变形、绕组或引线被烧断，绝缘受到一定程度损坏；重度损坏是指绕组严重变形、压板被冲断、绕组烧断、绝缘被击穿或烧坏，严重的则爆炸起火，变压器被烧毁。变压器内部故障导致油流加速，可能导致重瓦斯动作，断路器跳闸，变压器退出电网运行。
三、电力变压器短路故障的处理方法
（一）强化变压器的检查
1、变压器的直流电阻测量
变压器的绕组直流电阻试验能够便捷的考察绕组的完整性和电流回路的连接状况，也能看出绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻差异与接触不良等故障，同时也能够分辨出各相绕组的直流电阻平衡度、调压档位的接触正确与否。在变压器的检修与维护过程中，变压器绕组的直流电阻试验被公认为是考察其纵绝缘水平的主要方法之⋯（纵绝缘是指线圈两端和线圈匝间的绝缘）。因为绕组在变压器的内部，所以绕组故障的检测与检修都较为困难。工作人员可以通过使用变压器绕组变形测试仪对其内部绕组的参数进行测量，由此对发生的故障作出相应的判断。绕组变形测试仪的原理是：将变压器的内部绕组参数在不同频域的响应变化经量化处理后，根据参数变化量值的大小、频响变化的幅度、区域和频响变化的趋势等来检测其内部绕组的变化，从而确定变压器被破坏的程度。
2、铁芯与夹件的检查
首先，工作人员应当检查铁芯紧固螺栓是否有松动，铁芯部分是否熔化或者烧灼，引线是否有疤点，是否有接触不良、断裂等现象，查看项盖引出线是否发热，盖上分接头符号与线圈抽头能否吻合。
其次，工作人员应当及时清理锈迹及尘污，包括铁芯底部、铁芯夹件等。应当通过绝缘检测表检查变压器的绝缘情况。
（二）完善变压器电气及结构设计
变压器设计时应对其工艺和材质的分散性予以充分考虑，并在较为重要的部位预留出充足的裕度，当产品的先进行与可靠性发生冲突时，必须以保证其可靠性为前提。变压器设计时应做好抗短路能力设计，该过程应充分考虑高温条件对变压器短路的影响，对于变压器上比较特殊的部分应做好抗短路能力的校核计算，如螺旋口、换位等。如果变压器内线圈需要设置分接，必须采用独立调压的绕组结构，并且应尽可能选择自粘性换位导线或组合导线，严禁使用普通换位导线。在变压器制造过程中，应尽可能提高工艺水平，以此来确保产品的制造过程能够得到较为有效地控制，保证产品质量。
（三）变压器选型
在进行变压器选型时，应充分考虑电网的实际需求，选择最为适合的变压器型号及容量，充分考虑产品的动稳定性能后，再对其具体参数进行确定。同时，分接开关配置时，也必须以电网的实际需求为主。此外，所选的变压器必须经过严格的短路试验合格的产品，在安装前，还应做好抽检试验工作，以确保产品质量的统一性。
（四）变压器安装
变压器在安装过程中，应确保现场安装质量，应有变压器生产厂商配备专人在现场予以指导，避免安装过程中出现错误，影响变压器的正常运行，从而造成短路故障的发生。变压器在实际运行过程中，应正视系统跳闸后的自动重合以及强行投运现象，该情况有可能加剧变压器的损坏，而且还有可能导致变压器损毁从而失去重复维修的可能。运行部门应按照变压器短路现象瞬时自动消除的概率进行统计分析，并以此为依据取消故障区域 2km 以内的线路自动重合闸，或采取相应的措施对重合时间进行适当的延长，以此来降低其对变压器造成的危害。
（五）优化运行方式
确定运行方式要核算短路电流，并限制短路电流的危害。如采取备用电源自投装置后开环运行，以减少短路时的电流和简化保护配置；对故障率高的非重要出线，可考虑退出重合闸保护；提高速切保护性能，压缩保护时间；220kV及以上电压等级的变压器，尽量不直接带10kV的地区电力负荷等。
结语
综上，工作人员应当采取系统性的防范措施来降低变压器发生短路的几率以及短路电流，并且需要使用自身抗短路冲击能力较高的变压器，才能够保证设备 的安全运行。
参考文献：
[1]李开相，张忠，李得瑜.电力变压器事故的分析探讨[J].贵州电力技术. 2016（10）
[2]张宏森.110kV变压器事故分析及处理[J].通讯世界. 2017（21）
论文作者:刘小凡
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/31
标签：变压器论文; 绕组论文; 故障论文; 电流论文; 引线论文; 力作论文; 事故论文; 《防护工程》2018年第19期论文;