发表时间：2018-06-25T16:45:32.663Z 来源：《电力设备》2018年第3期 作者： 李亚林 王帅 谭峰[导读] 摘要：随着国家经济的迅猛发展，电网建设也是不断提高，系统容量在逐渐增大。 （贵州电网有限责任公司铜仁供电局 贵州铜仁 554300）
摘要：随着国家经济的迅猛发展，电网建设也是不断提高，系统容量在逐渐增大。变压器短路故障频繁发生，已经是电力系统事故的主要原因，严重威胁了电网的安全运行。因此，为了保证变压器安全可靠的运行，必须提高变压器承受短路事故的能力。下面根据一台变压器短路故障后的分析，谈谈对提高变压器抗短路能力的几点建议。 关键词：变压器；短路；策略 一、配电变压器短路稳定性分析
短路故障对配电变压器性能的破坏后果最大，占比例较高，故本文中就配电变压器的短路稳定性进行讨论。变压器突发短路故障时，变压器的短路电流将增大，由于短路电动力与短路电流的平方成正比，故变压器的短路电动力会出现骤然增加的现象，如若不加以控制，最终将会导致变压器绕组发生不可逆转的结构性变化，进而使得变压器的寿命大大降低。对于一台变压器来讲，通常短路电动力分为辐向和轴向两部分，下面就如何提高此两方面的短路稳定性进行论述。
1、配电变压器辐向稳定性分析。据现场事故及短路试验的数据显示，变压器的结构故障主要是绕组的辐向失稳，比例高达90%。变压器突发短路故障后，将会导致低压绕组受压力作用而出现指向铁心方向的结构变形，高压绕组受拉力作用而出现背离铁心方向的结构变形。
2、导线绕制紧密程度对辐向稳定性的影响。变压器绕组的材质多数为铜导线，铜线间存在匝绝缘，最理想的状态是相邻铜线紧密绕制在一起，但鉴于变压器在制造时外界因素的影响，造成导线间存在间隙影响稳定性。
3、配电变压器轴向稳定性分析。由于变压器的绕组结构复杂，其本身存在固有频率，当变压器短路引起绕组轴向振动时，一旦出现共振现象，将会破坏绕组的原有结构，进而引发严重的变压器事故，故变压器的轴向失稳亦是变压器损坏的一个重要原因。
3.1绕组轴向振动模型、计算原理及仿真。变压器突发短路故障时，在短路电动力作用下，线饼与绝缘垫块的结构可能出现位移，同时在出现位置移动时由于存在速度与相对位置的改变，故位移与线饼的惯力、垫块的弹力、线饼移动过程中与周边介质摩擦衍生出的阻尼力息息相关。因而会出现变压器绕组短路状态下，短路电动力与绕组机械结构强度相互交叠的复杂现象。为简便与精确地计算绕组轴向方向上的振动问题，采用质量-弹簧-阻尼模型对绕组的轴向动态振动系统进行分析。以ANSYS有限元软件为平台，建立绕组实际尺寸的质量-弹簧-阻尼模型。在建模与求解时，需要对预紧力进行以下设定：线饼上的预紧力足够大；各个线饼上的预紧力大小相等；上、下铁轭以及压板为刚体，形状和位移固定不变；线饼被视为分散的质量单元进行研究；绝缘垫块被视为弹簧不计质量的弹性单元；线饼只有轴向振动，没有辐向振动。
二、变压器短路故障分析
本台变压器低压线圈采用换位导线连续式结构和调压线圈采用八螺旋结构，高压线圈采用连续式结构。在变压器突发短路状态下，短路电流非常大，高压和低压绕组短路电流达到额定电流12倍。在结构稳定状态下，由于漏磁场作用下，高压线圈（调压线圈）受到短路力沿幅向向外，沿轴向方向压缩；低压线圈受到短路力沿幅向向里，沿轴向方向压缩。由于调压线圈八螺旋结构，受到短路力沿
幅向向外，导线具有向导线螺旋方向上延伸的趋势。因此为了控制导线大幅度运动而造成线圈失稳，在设计中要求对调压线圈出头、匝与匝、饼与饼之间进行交错绑扎，进而增大摩擦力，保证绕组结构稳定。
由于在短路力作用下调压线圈导线在长度方向上收缩发生较大移位，首端绑扎的八段线饼沿螺旋方向发生较大位移，碰触到铁心夹件进而产生放电。由于线圈导线变形，故与开关相连的分接线也受到强大的拉力，使开关受到挤压。撑条在导线运动过程跟随导 线运动而倾斜。
三、变压器短路能力的改进措施探究
1、改进变压器结构，提高变压器抗短路能力：在设计时，降低绕组的不平衡安匝百分数，做好绕组的安匝平衡，降低机械振动力；改善铁芯的截面形状，保证铁芯的圆度；绕组采用内部硬纸筒，根据计算调整内外撑条数量，使用附撑条增加内绕组圆度；采用合理的引线夹持结构，保证引线具有足够的机械强度；采用半硬自粘性换位铜导线绕制，既增加了绕组机械强度，提高了变压器的抗短路能力，又大大降低了变压器的负载损耗。调压线圈出头处绑扎牢靠，线圈首末端及出头处应绑扎，并沿圆周方向约隔2空在撑条两侧各绑扎一道，沿轴向连同绝缘筒一起绑扎4饼。
2、提高变压器抗短路能力的工艺措施：改进绕组绕制设备（采用立式绕线机）和工艺，提高绕组的紧度；绕组制造采用恒压干燥工艺，保证绕组的轴向高度，需调整时，严格控制安匝分区的轴向高度，以满足设计要求；端圈垫块及绕组垫块采用密化处理。绕组套装时，必须保证套装的紧度，同时保证绕组的轴向和幅向尺寸。 3、变压器运行中的检查
3.1由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同，运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较。如油温突然增高，则应检查冷却装置是否正常，油循环是否破坏等，来判断变压器内部是否有故障。 3.2油质正常为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。 3.3应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。
3.4大风时应检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雪时各触点在落雪后，不应立即熔化或有放电现象；大雾天时有无火花放电现象等等。
4、防范措施。其一，委托专业机构对厂内使用的同批次变压器进行检测。重点对变压器过载能力、温升特性等相关技术特性进行检测，以判断变压器质量是否满足国家标准要求，是否能安全可靠运行。其二，组建安全管理组织机构。由用户组建安全生产领导组织机构，明确安全生产负责人，配备相应数量的电气运维人员，每日召开安全生产布置会，分析解决运行中存在的安全问题。第三，建立规范的安全管理制度和操作规程。运维人员应熟练掌握电力设备的运维知识和操作技能，严格执行电力设备安全工作规程一、电力设备运行规程等相关规章制度。第四，定期对运维人员进行安全知识和操作技能的培训和考核。此次发生的故障充分暴露了现场运行管理的不到位。
如发生变压器故障跳闸后，在没有查明跳闸原因的情况下多次强送电，虽然不能排除变压器质量问题，但多次强送明显导致故障加剧。第五，建立巡视检查工作制度，加强设备巡视。运维人员应每日查看设备运行状况，记录运行数据和运行状况，对运行设备进行红外测温，发现缺陷及时消缺，坚决杜绝设备带病运行。 结束语
电力工业是国民经济的基础工业，是国家发展战略中的重点和先行产业。变压器作为电力工业中非常重要的组成部分，在发电、输电、配电、电能转换和电能消耗等各个环节都起着至关重要的作用，是电工行业的主要组成部分之一，也是国家经济持续发展和国家安全获取清洁能源的重要保障手段，在国民经济中占有非常重要的地位。电力装备制造业的发展与振兴，对人民生活水平的提高与生存环境的改善，对国家综合实力的增强、实现中华民族的振兴将产生深远的影响。因此提高变压器的整体工作性能对于电网的安全运行和降低能源消耗具有重要意义。 参考文献：
[1]王春乐.变压器绕组短路电动力计算及稳定性分析[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2016． [2]李文军.大型电力变压器低压绕组辐向稳定性的仿真研究[J].变压器，2017（24）：148-152． [3]张一亮.电力变压器绕组短路动力计算[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2015．
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