電力變壓器短路故障原因及應對策略

電力變壓器是電力系統的主體設備，在長(cháng)期運行中容易發(fā)生短路故障。出口短路會(huì )造成絕緣過(guò)熱故障和繞組變形故障，其中變壓器繞組的變形已經(jīng)成為引發(fā)其他故障和事故的直接原因。

　　電力變壓器的短路故障主要是指變壓器的出口短路、變壓器內部引線(xiàn)或繞組間對地短路，以及變壓器相與相之間發(fā)生的短路而導致的故障。根據統計，出口短路故障對電力變壓器正常運行產(chǎn)生的影響頻繁，也是很?chē)乐氐?，甚至有的地區有一半以上的變壓器事故是由短路故障電流沖擊直接引起的，并且這種情況在多地區有增長(cháng)的趨勢。變壓器出口短路故障將會(huì )給人們帶來(lái)十分嚴重的損失，尤其是變壓器低壓出口短路所引起的故障或者事故，通常需要對繞組進(jìn)行部分或者全部更換。

　　短路電流引起絕緣過(guò)熱故障，主要是因為電力變壓器在突然發(fā)生短路時(shí)，可能會(huì )導致額定值數十倍的短路電流同時(shí)集中通過(guò)高、低壓繞組，使其瞬間產(chǎn)生很大的熱量，導致電力變壓器嚴重發(fā)熱。一旦過(guò)載的短路電流超過(guò)電力變壓器的承受能力，使其熱穩定性變差，嚴重損傷變壓器的絕緣材料，從而引起次年工程變壓器擊穿或者損毀的事故。電力變壓器的出口短路主要有三相短路、兩相短路、兩相接地短路以及單相接地短路等幾種主要的形式，其中，單相接地短路的故障率Z高，占全部短路故障的一半以上，兩相短路故障次之，另外兩種短路故障發(fā)生的幾率較小，但是三相短路所產(chǎn)生的瞬間短路電流值Z高，因此在進(jìn)行電力變壓器設計時(shí)要充分考慮三相短路電流這一因素。

　　短路電動(dòng)力引起繞組變形故障，主要是由于電力變壓器在受到短路沖擊時(shí)產(chǎn)生了過(guò)大的短路電流，這種情況甚至會(huì )造成變壓器的繼電保護延時(shí)動(dòng)作拒動(dòng)，使繞組產(chǎn)生較為嚴重的變形或者損壞。如果短路電流比較小，那么繼電保護能夠正確進(jìn)行保護動(dòng)作，因此而產(chǎn)生的繞組變形也非常輕微，對這類(lèi)輕微的變形要及時(shí)進(jìn)行檢修。如果忽視輕微的繞組變形，不及時(shí)對墊塊的位置進(jìn)行恢復，對繞組的壓釘及鐵軛拉板、拉桿進(jìn)行緊固，加強引線(xiàn)的夾緊力，則在經(jīng)受多次短路沖擊之后，電力變壓器將會(huì )因繞組變形的積累而損壞。繞組突然短路時(shí)，載流導線(xiàn)在漏磁作用下受到強烈的電動(dòng)力作用，我們將這種電動(dòng)力分解為縱軸和橫軸兩個(gè)分量進(jìn)行研究。

　　縱軸磁場(chǎng)使繞組產(chǎn)生輻向力，而橫軸磁場(chǎng)使繞組受到軸向力，因此電力變壓器的繞組發(fā)生出口短路時(shí)，需要承受很大的軸向和輻向電動(dòng)力。軸向電動(dòng)力會(huì )向中間壓縮繞組，它是一種機械應力，大大影響繞組匝間的絕緣特性，損傷繞組的匝間的絕緣性，并且軸向力使整個(gè)繞組受到張力，在導線(xiàn)中產(chǎn)生拉伸應力。繞組的軸向力主要有兩部分：一部分是由于繞組端部漏磁彎曲部分的輻向分量與載流導體相互作用而產(chǎn)生的，以壓力的形式作用于內、外繞組；另一部分則是由于繞組內外安匝不平衡所產(chǎn)生的輻向漏磁與載流導體相互作用生成的，這種力主要使內繞組受擠壓，外繞組受到拉力，并且安匝不平衡越大，所產(chǎn)生的軸向力也越大。輻向電動(dòng)力則主要向外擴張整個(gè)繞組，使其失去穩定性，造成相間絕緣損壞。如果這種電動(dòng)力過(guò)大，則將會(huì )導致繞組扭曲變形或者導線(xiàn)斷裂等更為嚴重的后果。

　　基于上述，為防止短路故障造成的繞組變形的等問(wèn)題，降低變壓器短路事故率，學(xué)界對電力變壓器短路故障補救措施進(jìn)行了探討，同時(shí)也提出了一定的技術(shù)改進(jìn)措施。

　　要降低電力變壓器短路事故的發(fā)生，首先要做好變壓器的選型，選用符合短路試驗要求的變壓器，合理確定變壓器的容量及短路阻抗；其次就是要優(yōu)化變壓器的運行條件，主要是提高電力線(xiàn)路的絕緣水平，降低近區的故障影響和危害；第三就是要優(yōu)化變壓器的運行方式，要根據短路電流的核算來(lái)確定其運行方式，同時(shí)采取一定的保護措施來(lái)限制短路電流的危害；第四要提高運行管理水平，避免誤操作造成短路，加強變壓器點(diǎn)檢和維修。

　　從技術(shù)上，要運用*技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，包括繞組結構、器身結構、鐵心結構等多個(gè)方面。