1、电厂变压器短路事故分析与处理摘要：在变压器事故中，发生概率较高、对设备威胁较大的就是变压器短路事故，特别是变压器低压侧发生短路。就变压器低压侧短路后进行的事故检查和处理予以阐述。 关键词：电厂变压器；短路事故；处理 中图分类号： TM4 文献标识码： A 引言:变压器在电力系统中承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务的功能，是电力系统的“心脏” ，因此，其正常运行与否对电力系统的安全、可靠、优质、经济运行有着重要影响 1.绕组的检查与试验 由于变压器短路时，在电动力作用下，绕组同时受到压、拉、弯曲等多种力的作用，其造成的故障隐蔽性较强，也是不容易检查和修复的，所以短路故障后应重点检查绕
2、组情况。 1.1 变压器直流电阻的测量 根据变压器直流电阻的测量值来检查绕组的直流电阻不平衡率及与以往测量值相比较，能有效地考察变压器绕组受损情况。例如，某台变压器短路事故后低压侧 A 向直流电阻增加了约 10%，由此判断绕组可能有新股情况，最后将绕组吊出检查，发现 A 相绕组断 1 股。 1.2 变压器绕组电容量的测量 绕组的电容由绕组匝间、层间及饼间电容和绕组发电容构成。此电容和绕组与铁芯及地的间隙、绕组与铁芯的间隙、绕组匝间、层间及饼间间隙有关。当绕组变形时，一般呈“S”形的弯曲，这就导致绕组对铁芯的间隙距离变小，绕组对地的电容量将变大，而且间隙越小，电容量变化越大，因此绕组的电容量可以
3、间接地反映绕组的变形程度。 1.3 吊罩后的检查 变压器吊罩后，如果检查出变压器内部有熔化的铜渣或铝渣或高密度电缆纸的碎片，则可以判断绕组发生了较大程度的变形和断股等，另外，从绕组垫块移位或脱落、压板等位、压钉位移等也可以判断绕组的受损程度。 2.变压器短路损坏的主要形式 根据近几年的变压器因出口短路而发生损坏的情况，变压器在短路故障时，其损坏主要有以下几种特征及产生的原因。 2.1 轴向失稳 这种损坏主要是在辐向漏磁产生的轴向电磁力作用下，导致变压器绕组轴向变形，该类事故占整个损坏事故的 52.9。 2.1.1 线饼上下弯曲变形 这种损坏是由于两个轴向垫块间的导线在轴向电磁力作用下，因弯矩过
4、大产生永久性变形，通常两饼间的变形是对称的。 2.1.2 绕组或线饼倒塌 这种损坏是由于导线在轴向力作用下，相互挤压或撞击，导致倾斜变形。如果导线原始稍有倾斜，则轴向力促使倾斜增加，严重时就倒塌；导线高宽比例大，就愈容易引起倒塌。 端部漏磁场除轴向分量外，还存在辐向分量，二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使内绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。 2.1.3 绕组升起将压板撑开 这种损坏往往是因为轴向力过大或存在其端部支撑件强度、刚度不够或装配有缺陷。 2.2 辐向失稳 这种损坏主要是在轴向漏磁产生的辐向电磁力作用下，导致变压器绕组辐向变形，占整个损坏事故的 41.2%。 2.2.1 外绕组导线伸
5、长导致绝缘破损 辐向电磁力企图使外绕组直径变大，当作用在导线的拉应力过大会产生永久性变形。这种变形通常伴随导线绝缘破损而造成匝间短路，严重时会引起线圈嵌进、乱圈而倒塌，甚至断裂。 2.2.2 绕组端部翻转变形 端部漏磁场除轴向分量外，还存在辐向分量，二个方向的漏磁所产生的合成电磁力致使绕组导线向内翻转，外绕组向外翻转。 2.2.3 内绕组导线弯曲或曲翘 辐向电磁力使内绕组直径变小，弯曲是由两个支撑(内撑条)间导线弯矩过大而产生永久性变形的结果。如果铁心绑扎足够紧实及绕组辐向撑条有效支撑，并且辐向电动力沿圆周方向均布的话，这种变形是对称的，整个绕组为多边星形。然而，由于铁芯受压变形，撑条受支撑情
6、况不相同，沿绕组圆周受力是不均匀的，实际上常常发生局部失稳形成曲翘变形。 2.3 引线固定失稳 这种损坏主要由于引线间的电磁力作用下，造成引线振动，导致引线间短路，这种事故较少见。 3.变压器短路故障原因分析 变压器短路故障原因错综复杂，主要因素包括变压器本身的结构设计、原材料质量、工艺水平以及实际运行中的各种突发情况等，其中最重要的是电磁线的选用。结合实践经验，认为造成变压器短路故障的原因主要有如下几方面： 1)基于变压器静态理论设计而选用的电磁线，与实际运行时作用在电磁线上的应力差异较大。2)变压器生产之前的程序计算是建立在漏磁场的均匀分布等理想化的模型基础之上的，这与事实不符，从而导致交
7、变漏磁场所产生的交变力延时共振，最终会造成处在铁心轭部等对应部位内部的线饼首先变形。3)抗短路能力计算时没有考虑温度对电磁线的抗弯和抗拉强度的影响。按常温下设计的抗短路能力不能反映实际运行情况，根据试验结果，电磁线的温度对其屈服极限影响很大，随着电磁线的温度提高，其抗弯、抗拉强度及延伸率均下降，在 250C 下抗弯抗拉强度相较 50C 时，下降约 10%以上，延伸率则下降 40%以上。而实际运行的变压器，在额定负荷下绕组平均温度可达 105，最热点温度可达118C。变压器运行时均有重合闸过程，因此若短路点一时无法消失，将在很短时间内(0.8s)连续承受第二次短路冲击，但由于受第一次短路电流冲击
8、后，绕组温度急剧增高，此时绕组的抗短路能力己大幅下降，再承受第二次冲击，就增大了短路故障发生几率。4)换位导线选材质量得不到保证。采用了抗机械强度差的普通材料，难以很好地保证变压器短路时承受短路机械力的能力，从而出现严重变形、散股、露铜现象。5)绕组线匝或导线之间未固化处理，抗短路能力差。早期经浸漆处理的绕组无损坏。6)绕组的预紧力控制不当造成普通换位导线的导线相互错位。7)套装间隙过大，导致作用在电磁线一 E 的支撑够，这给变压器抗短路能力方面增加隐患。8)作用在各绕组或各档预紧力不均匀，短路冲击时造成线饼的跳动，致使作用在电磁线上的弯应力过大而发生变形。9)外部短路事故频繁，多次短路电流冲
9、击后电动力的积累效应引起电磁线软化或内部相对位移，最终导致绝缘击穿。10)变压器制造中匝问绝缘存在缺陷，局部电场强度过大。 4.减少变压器因短路电流作用损坏拟采取的措施 4.1 对变压器进行短路试验，以防患于未然 大型变压器的运行可靠性，首先取决于其结构和制造工艺水平，其次是在运行过程中对设备进行各种试验，及时掌握设备的工况。要了解变压器的机械稳定性，可通过承受短路试验，针对其薄弱环节加以改进，以确保对变压器结构强度设计时做到心中有数 4.2 加强运行维护，使用可靠的短路保护系统 运行维护人员应加强变压器的检查和维护保修管理工作，以保证变压器处于良好的运行状况，并采取相应措施，降低出口和近区短
10、路故障的几率。为尽量避免系统的短路故障，对于已投运的变压器，首先配备可靠的供保护系统使用的直流系统，以保证保护动作的正确性；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。 5.结语 变压器能否承受各种短路电流主要取决于变压器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，以保证变压器及电网系统的安全稳定运行。 参考文献: 1董学广，电力变压器动稳定破坏的分析和对策J.变压器，2002（12）. 2王洪坤，等.对称分量法在变压器运行故障分析中的应用J.变压器，2010（01）. 3徐亚男.电力变压器运行状态评估方法的研究D.长春工业大学，2010.
