变压器短路产生原因及防治措施

变压器短路产生原因及防治措施

摘要：面对变压器频频发生的短路事故，我们需要对其短路产生原因、短路表现形式以及减少短路发生的次数和影响进行研究，以保证电力系统的正常运行，保证供电可靠性。

关键词：变压器；短路；原因及措施

电网的运行要求安全性和稳定性，作为变电过程中的重要设备变压器，其安全性尤为重要。而变压器是变电过程中最为重要的设备，其制造复杂、成本高，因此保证变压器的安全运行对电力系统具有重要意义。

一、变压器短路概述

1、变压器短路产生原因

1）结构短路

（1）温度、绕线方式等是造成变压器短路的重要因素。温度对导线的弯度和强度都有很大的影响，随着导线温度的升高，其弯度、强度均有不同程度的下降，同时，导线的延伸率也会随着下降。而变压器中导线的设计通常是在常温下进行的，没有考虑到实际运行工况，实际额定运行变压器的绕组温度大大高于常温，能够达到100℃以上。而随着绕组温度的升高，其抗弯强度和抗拉强度均会明显下降。绕线松

散、导线与线匝间固化措施较差使得导线在运行中易发生变形，造成变压器短路。

（2）采用导线类型不同对变压器短路产生的效果也不尽相同。普通的换位导线由于其机械强度较差，在外力作用下出现变形、露铜的情况时有发生。在额定电流下，扭矩较大的两个部位包括换位导线爬坡处以及绕组两端的线饼，扭矩大的直接结果就是导致导线扭曲甚至变形，从而大大增加了变压器内部短路的风险。软导线是早期造成变压器短路的最主要的原因。由于认识不足以及成本问题，厂家在生产时采用软导线而不是硬导线，使得由于导线类型造成的变压器短路成为较为主要的原因。

2）运行短路

长时间的短路电流是造成运行短路的主要原因。一般，当在电流速断保护范围内发生短路故障时，继电保护装置能够保证在无延时情况下迅速切除故障，考虑到机械作用固有延时等情况，短路电流持续的时间一般不会超过250ms，但是实际情况却与此有所不同：首先，由于继电保护的选择性，配电侧的保护一般不采用电流速断保护，而是采用定时限过电流保护，配电侧也正是短路多发部分；其次，继电保护虽然要求速动性、选择性、灵敏性和可靠性，可是也不免发生继电保护装置拒动的情况，而当保护拒动时，故障存在时间会较长，有时会到好几分钟甚至几小时，这时变压器导线承

受大的短路电流的时间大大增加，超过其热稳定性就会造成短路故障；最后，电力系统的安全稳定可靠运行要求继电保护需配备重合闸装置，如果故障为永久性故障，那么重合闸的过程就会对变压器产生二次冲击，短路刚发生时产生的过电流已经使变压器导线温度急剧升高，导线的扛弯性已经很差，二次冲击电流则很可能导致变压器发生短路事故。

2、变压器短路表现形式

变压器短路对电网安全稳定运行带来很大的危害，因此研究变压器短路的表现形式有助于我们能够积极的研究应对措施，防止和减少变压器短路的发生。目前变压器短路的表现形式主要有：外部短路时，由于重合闸等原因导致的多次的短路冲击，使得变压器导线线圈严重变形，并引发绝缘损坏甚至击穿。外部短路时，频繁短时间间隔的短路冲击最终会导致变压器短路损坏。由于继电保护装置拒动而导致的长时间的短路冲击导致的变压器短路损坏。短路电流较大而导致的一次短路冲击损坏变压器。

二、变压器短路防治措施

1、正确安装变压器

变压器在设计时须符合实际工况要求，安装时应严格按照变压器铭牌上的额定容量、额定电流、额定电压、额定阻抗以及绕线组别进行。安装的变压器应该具有出厂合格证，保证变压器是正规厂商生产的合格产品。应严格查看变压器

的各结构有无质量问题，包括其型钢是否有锈蚀，螺栓的类型是否为镀锌螺栓，是否配备与其规格相符的平垫圈和弹簧垫。防锈漆和绝缘漆是否有合格证书。在施工安装完毕后，要验收其尺寸、结构是否符合设计要求，室内变压器要查看其屋顶是否有漏水，屋内地面是否平整干净等。

2、完善变压器的保护配置

微机机电保护的使用使得变压器的短路事故大大减少，但是为了使得保护动作的速动性、灵敏性兼顾可靠性，还需在保护的配置上安装母线差动保护，失灵保护等。变压器自身的保护也同样重要，在变压器中压侧和低压侧需要配置限时速断保护，使得变压器出口故障时能够快速切除故障，使短路电流对变压器的冲击减小。在变压器的选择方面，应该选择抗短路能力较强的变压器，并且适当调整电网的主接线形式，使得故障时对变压器的冲击短路电流减小。减小变压器承受短路电流的措施还有在线路上加装限流电抗器。近年来由于开关容量不足而导致的变压器短路经常发生，因此在变压器中压侧和低压侧安装大容量开关非常有必要，与此同时，由于氧化锌避雷器较强的承受过电压能力也适用于变压器以及母线的保护中，爬距较大的防污瓷瓶较好的绝缘性能可以有效防止变压器出口短路。

3、对变压器的短路动态特性进行分析

电网发生短路时，短路电流对变压器的冲击实际为变压

器绕组的振动，因此，对变压器绕组振动特性进行研究是防止变压器短路的有效措施。短路电流产生的磁场会在变压器绕组中产生机械应力，该机械应力与电磁线绝缘、绕组绕制、频率等有关。绕组固有频率与机械应力频率相近时会发生谐振，这就会加剧绕组的振动。

4、防止短路的技术措施

不断完善变压器的保护配置。变压器的继电保护尽量采取微机化，双重化，尽可能安装母线差动保护，失灵保护，提高保护动作的可靠性，灵敏性和速动性。变压器的中低压侧应配置限时速断保护，动作时间应<0.5秒。确保在变压器发生出口短路时，可靠、快速切除故障，减小出口短路对变压器的冲击和损害。基建和技改时应选用短路阻抗高、抗短路能力强的变压器，并采用合理的主接线方式，降低短路电流。特别对离大电源距离近的大容量变压器更要选择高的短路阻抗，此外，也可采用分裂变或者加装电抗器来降低短路电流。将变压器中低压侧的开关更换为开断容量更大的开关，防止因开断容量不足引起开关爆炸造成的变压器短路。对变压器、母线及线路避雷器要全部更换为性能良好的氧化锌避雷器，提高设备的过电压水平。对变压器中低压侧的支柱瓷瓶，包括高压开关柜可更换爬距较大的防污瓷瓶，或者涂刷常温固化硅橡胶防污闪涂料，防止绝缘击穿造成的变压器出口短路。变压器的中低压侧加装绝缘热缩套。对变压器