【电力变压器的短路故障问题分析】
电力变压器短路故障分析及改进措施
变压器运行的可靠性如何，直接关系到电网系统能否安全运行。
变压器事故损坏的主要原因是外部短路故障及变压器密封不良导致设备进水受潮、设计及制造工艺不良、过电压、安装工艺不良、误操作等。
外部短路故障引起变压器损坏是电力变压器事故的首要原因，而变压器本身抗短路能力不够是造成设备损坏的主要原因。
1 事故过程
110KV沙星变电站＃2主变型号为SFZ8－40000／110，该变压器于2000年6月15日投产。2001年8月23日16：50分，10KV馈线遭受雷击，10KVF5出线电缆头与架空线连接处避雷器爆炸，电流速断保护动作，0．2秒F5开关保护动作，开关跳闸，经过2．0秒开关自动重合闸，F5开关自动合上，0．775秒F5开关再次跳闸，2．23秒变压器复合电压保护动作，跳10KV分段开关，同时变压器瓦斯继续电器保护动作跳主变高低压开关，事故过程保护动作一切正常。现场我们对变压器进行吊罩检查发现：变压器低压侧B相中部严重变形，造成匝间短路，且A、C相也幅向变形严重。
2 事故分析
经过分析认为：该变压器低压绕组的绕制采用软纸筒而不是采用硬纸筒绕制，幅向强度不够。另外线路短路受多次重合闸的冲击也是变压器变形损坏的原因之一。
理论分析表明：变压器线圈通常是由以绝缘垫块隔开的纸包铜或铝线段所构成的。这种系统的动特性在发生突发短路时是变化的，由于绝缘垫块的弹性与其压紧程度有关，即与作用力有关。
而电动力是按复杂的规律变化的，作用在变压器线圈上的电动力可分为轴向力和径向力两种。径向力的作用方向取决于线圈相互位置及其电流的方向，为提高内部线圈对径向力的刚度，通常是将线圈绕制在由绝缘筒支撑的撑条上，此时该线圈不但要受到压缩应力的作用，还会受到撑条所产生的弯曲应力的作用；变压器线圈受到的轴向力可使线段和线匝在竖直方向弯曲，压缩线段间的垫块，并部分地传递到铁轭。
可见，当＃2主变在运行过程中发生这种突发性短路故障电流冲击时，每个线圈都将受到强大的径向力和轴向力的作用，而＃2主变低压绕组采用软纸筒绕制，幅向强度不够，在短路电流作用下，强大的径向力和轴向力的作用导致线圈的严重变形。
一般而言，变压器绕组初始故障的表现形式大多表现为内绕组出现变形，发生鼓包、扭曲、移位等不可恢复的变形现象，其发展的典型形式是绝缘破坏，随后发生匝间短路、饼间击穿、主绝缘段放电或完全击穿。
此外，变压器受到短路电流冲击次数越多，承受最大短路峰值电流的概率也越高，越有可能导致线圈变形。运行经验表明，运行变压器一旦发生绕组变形，将导致累积变形效应，出现恶性循环。变压器因短路电流的作用发生严重损坏，给电网系统的安全运行构成了严重的威胁，也给社会带来了不可估量的损失。从本次事故中，笔者认为必须在多方面采取有效措施，以减少各种损失。
3 减少变压器因短路电流作用损坏拟采取的措施
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。
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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 使用可靠的器身定位装置，避免在运输中发生位移
器身定位是防止运输中发生位移的关键。
目前，大型变压器一般采用火车、汽车、船舶等运输。
在运输过程中，不可避免地要受到外力的作用，轻则使得器身紧固件松动，如导致线圈端部压紧装置（压环的正反压钉）和引线支架的紧固螺栓松动等；严重的则造成线圈内部发生相对位移，油道尺寸变动，或者油箱局部变形受损。因此，运输中除器身在箱内装有加固支撑外，油箱外部还应有拉绳绑紧，以防左右摆动。同时，还应加装三维冲撞记录仪，以监视运输过程中有无异常撞击。
3．4 现场施工工艺及交接试验应满足规范要求
现场进行变压器的安装时，必须严格按照厂家说明书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。
3．5 加强运行维护，使用可靠的短路保护系统
运行维护人员应加强变压器的检查和维护保修管理工作，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，对于已投运的变压器，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冲击后的状况，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。
4 结束语
变压器能否承受各种短路电流主要取决于变压器结构设计和制造工艺，且与运行管理、运行条件及施工工艺水平等方面有很大的关系，变压器短路事故对电网系统的运行危害极大，为避免事故的发生，应从多方面采取有效的控制措施，以保证变压器及电网系统的安全稳定运行。
