电力变压器抗短路能力提升研究综述

电力变压器抗短路能力提升研究综述
摘要：提高变压器的抗短路冲击能力，对增强变压器的运行可靠性具有重要
的意义。

总而言之，提高变压器的抗短路能力应从变压器的设计、工艺、运行等
各方面进行考虑；同时还应采取有效的控制措施减少变压器短路的发生，保证变
压器的安全可靠运行。

关键词：电力变压器；抗短路；能力提升
1引言
变压器能否承受各种短路电流主要取决于变压器的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。

2抗短路能力不足损坏
2.1轴向失稳
轴向失稳主要是由于短路绕组的辐向漏磁场和在线匝中流动的电流之间相互
作用产生的轴向电动力作用在绕组的线饼上,若绕组的轴向预压紧力小于轴向动
态短路力,就会导致变压器绕组轴向变形,是轴向动态短路力和辐向短路力共同作
用绕组损坏的主要模式,表现为线饼上下弯曲变形、线饼倒塌、垫块松动移位、
匝间短路等。

2.2辐向失稳
辐向失稳主要是短路绕组的轴向漏磁场和在线匝流动的电流之间相互作用产
生的辐向电动力作用在绕组的线饼上,导致变压器绕组线饼在绕组圆周的某一撑
条间距内所有绕组线匝向外凸出或向外凹陷,此种损坏模式最容易引起匝绝缘破
坏引起匝间短路。

2.3绝缘击穿
此种情况主要是绕组导线变形导致绕组相间及绕组对铁芯和油箱等处的距离变小使其主绝缘强度降低,在变压器油绝缘性能下降及其他因素共同作用时可能
导致绝缘击穿,其次是在引线间电磁力作用下引线振动引起短路。

3提高变压器抗短路能力措施
3.1设计及制造方面
（1）安匝平衡,以保证所有绕组对应区域内的安匝和高度尽可能相等,避免
由于漏磁通严重而产生过大的短路电磁力；（2）垫块要进行密化处理,线圈制作好后进行恒压干燥,以保证绕组的轴向尺寸稳定,严格控制每个线圈的辐向尺寸公差,干燥完成后及时包裹防潮；保证同一压板下各线圈调整至同一高度；总装重
视线圈轴向压紧控制,除关注高压线圈的压紧情况外,还需重点关注低压线圈的压紧情况；（3）整体套装时绕组套装要紧实,绕组在下落过程中要能听到绕组绝缘撑条与纸筒之间的摩擦声,尤其是内侧绕组要撑紧,各撑条均不得悬空,否则要增
加调节纸板或增加油隙撑条的厚度。

3.2继电保护方面
继电保护方面就是装设可靠安全的继电保护及重合闸系统。

由于变压器短路发生是不可避免的情况,因此在变压器发生故障时,因准确及时切除故障,防止变
压器损坏事故进一步恶化,严查主变高低压测差流保护死区,同时加装快速保护装置等；对于自动重合闸系统,因看到其利弊,防止重合闸冲击导致变压器加剧变压器损坏的程度。

3.3抗短路校核方面
目前各个变压器厂对于变压器抗短路能力的校核都不统一,随都依据
GB1094.5-2005进行,但各自所采用的专业软件所涉及的系统阻抗、短路形式及反应抗短路能力特征量等都未有统一的标准,各厂校核严疏有别；因此变压器的抗
短路校核方面建议采用动态的校核方法,即把绕组遭受短路时各部受力是不断变
化的,其力学性能指标如弹性模量是不断变化的,以更好的体现变压器的真实性能,并能有效的考虑短路冲击对变压器材料和线圈的累积效应。

3.4抗短路试验方面
变压器的抗短路试验是对变压器抗短路能力校核最为直接和准确的方法之一,变压器制造方通过对变压器进行短路试验,分析短路试验前后的的各特征参数,完善变压器的产品结构以及提升抗短路能力。

为避免某些厂商为获取生产资质对进行短路试验的变压器进行精雕细作处理,而对其他变压器未认真执行严格的生产控制措施。

建议生产运营方对购置的批次变压器采取随机抽检的方式进行短路试验,侧面促使变压器制造厂商加强各批次
变压器的生产制造工艺的控制。

3.5运行维护方面
运行维方面,一方面是应尽量减少短路故障,减少变压器所受冲击的次数；另一方面是及时获取变压器绕组的变形情况及严重程度,防患于未然。

具体针对各
有关电网运营单位重点从以下几方面开展：（1）变压器低压侧出线排及开关柜
母线进行绝缘包裹；严格执行10～35kV金属铠装移开式断路器小车导电臂绝缘
护套包裹要求；（2）检查变压器油位和有载分接开关油位是否正常,特别关注油位已看不到情况；（3）变压器各侧断路器应有防拒动措施及维护措施；（4）变压器低压侧10 kV、35kV PT励磁特性须达到1.9倍额定电压不饱和；（5）低压侧有电缆出线的,电缆须进行耐压试验并通过；（6）加强对客户侧设备的监督和检查,防止因客户侧设备问题引起主变损坏。

3.6智能诊断技术
变压器遭受短路电流冲击的损坏一般不是一次冲击就导致其立即损坏,是多
次冲击累积效应导致的结果,因此如何准确获取变压器短路冲击后绕组变形的情
况及严重程度,采取相应的管控措施,防患于未然。

目前针对变压器绕组变形最为有效的方式绕组变形频响法测试和低电压短路阻抗法测试,并且建议测试时两种
方法都开展共同诊断绕组变形的情况,相互应证。

其次,变压器遭受短路冲击时,受轴向及辐向短路冲击力的影响,各绝缘部件
可能存在一定的位移引起绕组存在不同的振动现象,因此利用目前的高新传感技
术,获取变压器绕组机械稳定的特征频谱,研究基于振动频响法的变压器绕组稳定
性检测方法,丰富变压器绕组变形测试手段,保证变压器的安全稳定运行。

3.7使用可靠的继电保护系统和直流电源系统
系统中的短路事故是人们竭力避免而又不能绝对避免的事故，特别是10kV
线路因误操作、小动物进入、外力以及用户责任等原因导致短路事故的可能性极大。

因此对于已投入运行的变压器，首先应配备可靠的供保护系统使用的直流电源，并保证保护动作的正确性。

结合目前运行中变压器抗外部短路强度较差的情况，对于系统短路跳闸后的自动重合或强行投运，应看到其不利的因素，否则有
时会加剧变压器的损坏程度，甚至失去重新修复的可能。

目前己有些运行部门根
据短路故障是否能瞬时自动消除的概率，对近区架空线(如2km以内)或电缆线路
取消使用重合闸，或者适当延长合闸间隔时间，以减少因重合闸不成而带来的危害，并应尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查。

在运行中应对遭受短路电流冲
击的变压器进行记录，并计算短路电流的倍数。

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。

3.8积极开展变压器绕组的变形测试诊断
通常，变压器在遭受短路故障电流冲击后，绕组将发生局部变形，即使没有
立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患。

首先，绝缘距离将发生改变，固体绝
缘受到损伤，导致局部放电发生。

当遇到雷电过电压作用时，便有可能发生匝间、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用，也可能引发绝缘击穿事故。

其次，绕组机械性能下降，当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏事故。

因此，积极开展变压器绕
组变形的诊断工作，及时发现有问题的变压器，并有计划地进行吊罩验证和检修，不但可节省大量的人力、物力，对防止变压器事故的发生也有极其重要的作用。

4结语
（1）变压器的设计制造方,应从变压器抗短路试验前后变压器各抗短路能力
特征参数变化情况全方位优化变压器的设计结构,包括材料选取、线圈的绕制、
干燥工艺的改进以及装配等方面进行严格管控以从本质上提高变压器的抗短路能力；（2）变压器的运维方应从运行维护的角度出发,采取多重管控措施,防止变
压器发生短路,特别是近区短路的发生,以保证变压器及电网系统的安全稳定运行。

参考文献：
[1]谢毓城主编.电力变压器手册 [M].北京：机械工业出版社,2003.
[2]姜益民.变压器抗短路能力简析 [J].变压器,2002(4)：52-56.。