电力变压器短路故障原因及处理办法

电力变压器短路故障原因及处理办法

发表时间：2018-04-13T11:36:55.193Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：张志伟

[导读] 摘要：近年来，随着我国经济水平的不断提高，各行各业均得到了快速发展，与此同时，人们对供电的可靠性也提出了更高的要求。

（国网河北省电力有限公司衡水供电分公司河北衡水 053000）

摘要：近年来，随着我国经济水平的不断提高，各行各业均得到了快速发展，与此同时，人们对供电的可靠性也提出了更高的要求。电力变压器作为整个电网中较为重要的设备之一，其运转的正常与否直接影响整个电网的安全可靠运转。变压器的短路故障可能造成变电站事故，影响电网正常运行。因而，有必要认真分析造成短路的原因，并采取相应的方法予以处理。基于此点，现就电力变压器短路故障原因及其完善措施进行分析。

关键词：电力变压器；短路故障；处理方法

引言

电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换、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状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，已成为提升电力变压器安全运行水平的关键。

1、变压器短路故障的原因分析

1.1电流引起的短路故障

短路电流的热效应会致使变压器元件之间的绝缘层过热损坏，引起绝缘故障过热：故障变压器突发短路时，通过几倍于额定电流的短路电流使变压器严重发热。当超过变压器承载短路电流的限定值时，变压器的热稳定性变差。

1.2过热性故障

变压器中的载流导体、铁心、结构件有可能发生局部过热。引起部分过热的原因有很多，主要是载流导体的触摸不好、螺栓衔接的螺栓发生松动，如分接开关动静触头接触不良、引线接头虚焊、线圈股间短路、引线过长或包扎绝缘损伤引起导体间相接产生环流发热，超负荷运行发热、线圈绝缘膨胀、油道堵塞而引起的散热不良等。变压器的漏磁场在引出线或元器件结构中产生环流；变压器是漏磁屏蔽的结构设计不当，使涡流损耗局部集中等；变压器的铁芯发生短路或许铁芯结构设计不合理引起变压器元器件发生部分过热。元器件的部分过热主要是因为结构设计过程中对漏磁场的处理方法不完善；变压器自身的结构设计不合理或许变压器的构件质量不符合要求。

1.3出口故障

经过分析发现有以下几个原因，第一，在变压器运转的过程中会有重合闸过程，如果短路电流没有消失，在极短的时间内会受到第二次短路冲击，因为第一次冲击变压器绕组的温度很高，绕组的抗短路能力下降非常明显，这时候会引起变压器的重合闸故障，这也是变压器重合闸后发生短路事故的主要原因；第二电压器的衔接导线采用普通的换位导线，抗机械强度相应地下降，在遇到抗机械强度降低时很容易造成变形、散股等现象或许电流过大，换位爬坡比较陡，就会在换位导线构成巨大的扭矩，发生歪曲变形进而出现故障；第三，变压器的绕组比较松懈、换位和纠位爬坡处理方法不到位或许过于单薄，会形成电磁线悬空；第四，绕组预紧力不均匀，短路冲击会造成线饼的不规则运动，因为弯应力过大而使变压器绕组发生变形。

2、变压器故障诊断的步骤

为了更快速、精确地判断变压器故障原因，依据Q/GDW168-2008输变电设备状况检修实验规程规定的实验项目及实验次序，结合以往变压器故障诊断经历，收集国内外相关资料，总结出以下几条变压器故障诊断的步骤：（1）变压器发生故障后，在到达现场之前与变电运维人员联系，先了解故障现场状况，掌握故障前后的维护信息，开始判断故障的类型。（2）到现场取变压器油样，进行油色谱剖析试验，在注意油中气体含量的同时，留意调查各种气体的产气速率，当某种气体短期内迅速增加时要特别留意。（3）当以为设备内部存在故障时，可用三比值法进行分析，对故障的类型进行开始判断。（4）在气体继电器内出现气体时，应该先将继电器内气样进行分析，根据分析出来的数据结果判断，与油中取出气体的分析成果作比较。（5）根据现场故障的情况来判断，进行具有针对性的变压器查看性试验。根据上述结果，分析判断变压器的故障类型、故障位置，并结合该设备的结构、运转状况、检修记录等状况，按照状况检修要求，对变压器进行状况评估，依据变压器状况检修导则进行评分，依据评估的成果对设备制定不同的检修策论，包含进行A类检修、B类检修、C类检修、D类检修。经过合理安排检修、执行针对性方法，快速处理设备故障，防止设备损坏事故的发生，保证设备安全运转。

3、电力变压器短路故障防治对策

1）相间短路是变压器最严重的故障类型，它包括变压器箱体内部的相间短路和引出线的相间短路。由于相间短路给电网造成巨大冲击，会严重地烧损变压器本体设备，严重时使得变压器整体报废，因此，当变压器发生这种类型的故障时，要求瞬间切除故障。而接地短路故障只会发生在中性点接地的系统一侧，这种故障的处理方式和相间短路故障是相同的，但必须考虑接地短路发生在中性点附近时的灵敏度。2）变压器的突然短路电流包括稳态分量和瞬态分量，稳态分量的大小决定于电源电压u1和短路阻抗Zk，瞬态分量不仅决定于u1和Zk，还与短路时电压的初相角有关，当时瞬态分量有最大幅值。短路电流数值很大，它可能造成变压器绕组的过热和在绕组中产生强大电磁力。因此，必须采取过热保护和加强绕组机械强度的措施，以防止绕组的过热和机械损坏。3）变压器空载合闸时，其铁芯中的磁通包含有稳态分量和瞬态分量。稳态分量的大小，主要决定于电源电压和平均电感，瞬态分量的大小还与合闸的初相角有关，当合闸初相角为0时，瞬态分量的幅值最大。这时总磁通将接近，激磁电流可达正常激磁电流的数百倍。空载合闸时的冲击电流虽较大，但对变压器本身不会造成直接危害，却可能造成继电保护的误动作，这应在变压器运行时加以防止。4）由于变压器内部电磁场分布不均匀、制造工艺水平差、绕组绝缘水平下降、铁芯绝缘损坏、铁芯两点接地等因素，会使铁芯局部发热和烧损，继而引发更严重的相间短路。因此，应积极开展红外检测，220kV及以上电压等级的变压器每年在夏季前后应至少各进行一次精确检测。在高温大负荷运行期间，对220kV及以上电压等级变压器应增加红外检测次数。精确检测的测量数据和图像应制作报告存档保存。5）加强变压器选型、订货、验收及投运的全过程管理，选择具有良好运行业绩和成熟制造经验生产厂家的产品；验收时，严格按照国家标准、行业标准和合同中规定的技术条件对采购的设备进行验收240MVA及以下容量变压器应选用通过突发短路试验验证的产品；500kV变压器和240MVA以上容量变压器，制造厂应提供同类产品突发短路试验报告或抗短路能力计算报告，计算报告应有相关理论和模型试验的技术支持。220kV及以上电压等级的变压器都应进行抗震