电力系统中变压器抗短路能力分析及措施

电力系统中变压器抗短路能力分析及措施

【摘要】电力变压器是电力系统中的重要组成部分，是负责传输电能、分配电能的关键环节，其可靠性能如何，将会对用户的电能质量及整个系统的安全程度造成严重的影响。因此，必须努力提高变压器的抗短路能力，以保证电力系统的正常运行。本文主要探讨了提高电力系统变压器抗短路能力的措施。

【关键词】电力系统；变压器；抗短路能力；措施

1、关于电力系统中变压器的相关分析

电力变压器的技术基础是电力电子技术，工作原理是原方通过电力电子电路将工频信号转变成高频信号（升频），再利用中间高频将变压器隔离、耦合至副方，最后将其还原为工频信号（降频）[1]。采取合适的控制方案能够实现对电力电子装置的控制，进而把一种频率、波形、电压的电能转化为另一种频率、波形及电压的电能。然而，铁芯材质的饱和磁通密度、铁芯与绕组间的最大允许温差将直接决定着中间隔离变压器的体积，工作频率又与饱和磁通密度成反比例关系，如此便能使铁芯的利用率得到提高，进而实现减小变压器体积、提高整体工作效率的目的。

2、增强电力变压器抗短路能力的方法

变压器能否发挥其最大效力与其自身的质量、运行环境及检修程度有着紧密的联系。在电力系统的运行中，由于继电保护误动、雷击等原因极易造成短路，而短路电流的强大冲击，则会损坏变压器，故必须努力提高变压器的抗短路能力。据相关资料统计，变压器短路冲击事故的发生，超过80%的原因是变压器本身的制造质量，有10%是运行与维护方面的原因。所以，在电力系统的运行中，应加强对电网的维护，以减少短路次数，从而减少变压器的受冲击次数。

2.1重视设计，认真做好线圈制造的轴向压紧工作

在设计变压器时，不但要把变压器的损耗降低，以提高绝缘水平，还要注重对变压器机械强度及抗短路能力的提高。在制造工艺上，大多变压器均是采用绝缘压板的方式，高低压线圈使用的是同一个压板。采取这种设计结构，对制造工艺水平的要求较高，先是密化处理垫块，完成线圈加工后，还要对单个线圈予以恒压干燥处理，然后把线圈压缩后的高度测量出来；同一个压板的线圈，在经过处理之后，还要将其调整至相同的高度，然后在总装时采用油压装置对线圈施加相应的压力，使其满足设计要求的高度。在开展总装配工作的过程中，不但要压紧高压线圈，还要严格控制低压线圈的压紧情况。此外，由于径向力的因素，内线圈会朝着铁心方向挤压，所以内线圈和铁心柱间的支撑必须加强。比如，可增加支撑条的数量、用厚实的纸筒作线圈骨架等，将线圈的径向动稳定性能提高。

2.2积极开展变压器短路试验

大型变压器能否安全、可靠地运行与多方面的原因有关。变压器本身的结构及制造工艺是影响其运行的最主要因素，运行过程中对设备的各种试验，也是一个重要因素。因此，为了对变压器的机械稳定性有更好的了解，应积极开展变压器短路试验，然后根据其薄弱环节进行改进，以保证变压器的结构强度。

2.3采用可靠的继电保护

电力系统在运行中经常发生短路故障，常见的诱发原因主要有小动物进入、外力或用户责任、10kV线路操作失误等。为了尽可能地减少短路故障的发生，已投用的变压器应使用可靠的供保护系统提供的直流电源，这样才能保证保护动作的正确性。现阶段，运行中的变压器在抗外部短路方面的强度仍较低。系统短路故障在跳闸后出现的自动重合或强行投运现象，应及时发现不利因素予以解决，不然会使变压器的受损程度加剧，最终无法修复。当前已有不少运行部门能够根据短路故障能否快速自动消除的概率，而取消了重合闸在近区架空线或电缆线路中的应用，还有些运行部门则采取了延长间隔时间的方法来减少重合闸可能造成的危害，并增加了对短路跳闸的变压器的试验检查次数[2]。在试验过程中，应对遭受短路电流冲击的变压器做好认真记录，并将短路电流的倍数计算出来。

2.4增加对变压器绕组的变形测试诊断次数

一般情况下，如果变压器受到了短路故障电流的冲击，绕组则会发生局部变形，甚至留下故障隐患，常见的主要有以下几种情况：第一，绝缘距离发生变化后，固体绝缘会受到损伤，进而造成局部放电事件发生；一旦受到雷电压的作用，很容易出现匝间或饼间击穿的情况，甚至引起突发性绝缘事故；第二，当绕组机械性能下降后，若再遇到短路事故，则会由于无法承受强大的电动力而被损坏。因此，必须增加对变压器绕组的变形测试诊断次数，以利于及时发现变压器存在的问题，然后根据实际情况对其进行及时的检修，能有效避免变压器事故的发生，还为后期的工作节省了大量成本。

响应法频率响应分析法，简称FRA，是较先进的绕组变形诊断方法之一。即使是较微弱的绕组变形，它也能检测出来，且抗干扰能力较强。于绕组一端处增加频率不同的电压信号，然后利用数字化设备对绕组两端的电压信号进行检测，做好详细记录，即可算出传递函数的值。两端口网络内的元件及连接方式，决定着传递函数的零点与极点分布情况。在10KZ～1MHZ的频率范围内，变压器存在许多谐振点。如果频率在10KHZ以下，绕组的电感起主导作用，则谐振点会较少，则对分布电容不敏感；如果频率在1MHZ以上，绕组电感则会受分布电容影响，谐振点会也较少，对电感也不够敏感，且频率如果升高，测试结果会受到较大影响。所以，要想获得更理想的测试结果，最好是选择10KZ～1MHZ 频率范围及约1000个的线性分布扫描点。因为在该种情况下，绕组内部的分布电感及电容均会发挥出最佳的效力，且频率响应特性也会出现大量的谐振点，进而可以对绕组的电感、电容变化作出如实的反映。

值得注意的是，购买变压器绕组的变形测试仪需要较高成本，且测试人员必

须有较高的素质，故该项活动并未能在生产运行中得到广泛开展。所以，在电力系统的运行中，相关人员在判断绕组是否发生变形时，必须紧密结合变压器绕组的电容变化量来确定，来弥补频率相应法的不足。在频率相应法不可实施的条件下，可采取纵向、横向对比积累实测电容量的方法来了解变压器绕电阻的运行情况，以利于将事故的发生率降到最低，最终有利于电网的安全、稳定运行，从而保证供电质量。

2.5重视检查，采用高质量的短路保护系统

在安装变压器时，施工人员一定要以厂家说明及规范要求为标准，认真开展每一个环节的安装工作，把好质量关，并及时采取有效措施消除存在的隐患。运行维护人员则要积极对变压器进行检查，一旦存在异常，必须及时进行检修，以确保变压器的顺利运行，并注意采取措施将出口及近区发生短路故障的可能性降到最低。

为了防止系统短路故障的发生，在变压器的施工现场及运行维护过程中，应努力做到以下几点：已投用的变压器，应有可靠的供保护系统，才能使保护动作的正确性得到有效保证；由于短路原因而跳闸的变压器，应积极对其进行试验检查，以防止重大事故的出现。

3、结束语

变压器的抗短路能力如何，不仅与其自身的结构设计及制造工艺有关，还与运行环境、运行维护等方面也有关。变压器一旦发生短路事故，会给电网系统造成严重的损失，甚至危及人民的生命财产安全。因此，必须采取有效的措施来提高变压器的抗短路能力，以减少短路事故的发生，从而确保变压器及电网系统的顺利运行。

参考文献

[1]谢秀华.提高电力系统中变压器抗短路能力的措施[J].科技创业家，2012（10）：143.

[2]郭明.电力系统中变压器抗短路能力[J].才智，2011（01）：69.