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摘要：近些年电力系统容量不断增加，电网规模日益扩大，网络接线日趋复杂，发电机组和电力变压器都向大容量、高参数、高电压方向发展，系统短路电流也大大提高。运行中的变压器如果碰到低压母线与供电线路的各种短路事故，强大的短路电流会产生高温，高温将会使变压器损坏而停止运行影响供电。据资料统计，最近几年来运行中的变压器由于外部短路而引起的事故明显多于从前，而且大多数故障使变压器严重损坏。可见，为防止变压器出口短路事故的发生，很有必要分析变压器出口短路事故的原因、研究切实可行的对策、采取有针对性的防范措施。
关键词：电力变压器；故障；维护
引言
电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压转换、电能分配和传输，造价高、制造周期长，一旦发生故障，将对整个供电系统及电力用户造成极大的影响。通过电力变压器运行情况和事故的统计分析，发现因外部短路故障引起的设备损坏事故逐年增多，扼制此类事故的上升势头，已成为提高电力变压器安全运行水平的关键。
1变压器短路事故的主要表现形式
变压器在短路故障时，其损坏主要有以下几种特征及产生的原因。
1.1辐向失稳
这种损坏主要是在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下，导致变压器绕组辐向变形。
1.1.1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。
1.1.2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。
1.1.3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轴向失稳
这种损坏主要是在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下，导致变压器绕组轴向变形。
1.2.1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。
1.2.2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。
1.2.3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。
2变压器故障诊断技术分析
2.1传统诊断方法
传统诊断方法主要包含以下几种：第一，观察法，所谓的观察法是指直接通过人的感官进行直接的观察，例如用手去触摸变压器是否存在发热现象，观看变压器的外部以及内部元器件的形状，用鼻子去闻是否存在异味等，同耳朵去听变压器工作过程当中的声音等。观察法对于工作人员的经验具有较高的要求，但是相对较为简单，对于部分工作人员来说，通过这种方式可以有效的对变压器的相关问题进行诊断；第二，油化验。变压器在发生一些潜伏性故障时，大部分可燃性气体可以溶解在变压器油中，因此变压器故障诊断应仔细检验变压器油油质，采用气体监测仪，仔细分析气体含量和气体类别，仔细确定变压器故障情况；第三，绝缘实验。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在变压器故障的传统诊断当中绝缘实验是非常常见的一种方法，一般情况下是对变压器施加高压，从而对变压器的线圈绝缘层进行观察，从而确定故障发生的实际区域。
2.2遗传算法故障诊断技术
遗传算法与人工神经网络类似，也是一种基于现代化的计算机算法，但是遗传算法是从生物进化的角度建立的一种算法，采用动态变异和基因多点交叉方式，选取最优种群，从而构建遗传算法在线诊断系统。目前阶段，往往将人工神经网络与遗产算法结合起来进行变压器故障的诊断，通过这种方式，极大的提高了人工神经网络在收敛速度方面所存在的问题，同时也进一步提高了诊断速度。
3提高变压器抗短路故障能力的措施
国内外运行实践表明，在变压器发展一百多年之后的今天，其抗短路电流冲击能力仍是重要的研究课题。
3.1设计方面
提高变压器抗短路能力的措施，从减小短路电磁力发生值和提高结构的承受短路力作用能力2个方面考虑，而提高结构抗短路力作用能力又可以从改善产品结构和提高材料性能2条途径加以考虑。
3.2工艺和材料方面
可从以下几个方向进行改进，绕组垫块、绕组绕制、绕组整体套装、内绕组的撑紧、器身装配时的紧固。
3.3优化选型方面
选型应选用能顺利通过短路试验的变压器，并合理确定变压器的容量，合理选择变压器的短路阻抗。
3.4试验方面
国家标准GB1094.5对变压器抗短路能力试验的施加电流大小和电流持续时间都有严格规定。在变压器的试验过程中，必须将施加电流及持续时间严格限制在标准规定的偏差之内。
3.5优化运行条件
要提高电力线路的绝缘水平，特别是提高变压器出线一定距离的绝缘水平，同时提高线路安全走廊和安全距离要求的标准，降低近区故障影响和危害，包括重视电缆的安装检修质量，对重要变电站的中、低压母线，考虑全封闭，以防小动物侵害，提高开关质量，防止发生拒分等。
3.6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。
3.7提高运行管理水平
首先要防止误操作造成的短路冲击；限制变压器的短路时间，加强变压器的适时监测，及时发现变压器的变形强度，制定合理的变压器检修周期，保证变压器的安全运行。
4结语
变压器如果发生了短路故障，强大的短路电流将造成严重危害，影响电网安全。只有在事故发生后进行详细测量和分析，才可以准确地找出发生事故的性质及原因，提出合理的解决处理办法，才能使故障尽快得到解决。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。
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论文作者:罗恒,史秋芸
论文发表刊物:《河南电力》2018年8期
论文发表时间:2018/10/17
标签：变压器论文; 绕组论文; 故障论文; 导线论文; 电流论文; 轴向论文; 事故论文; 《河南电力》2018年8期论文;