变压器运行中短路损坏的原因思考

韩冰

摘要：近年来，变压器事故时有发生，而且有增长的趋势。从变压器事故情况分析来看，抗短路能力不够已成为电力变压器事故的首要原因，对电网造成很大危害，严重影响电网安全运行。以下重点探讨变压器短路损坏的主要形式与常见部位，并提出提高变压器抗短路能力的措施，以促进制造厂对产品的改进和完善，同时促使运行单位进一步提高运行管理水平。

关键词：变压器;短路;原因

引言

变压器在电力系统中起着枢纽作用，其是否正常运行直接影响到电力系统的工作效率。近来发现，变压器在运行过程中，由于绝缘漆老化、电磁线选用不当、人为操作失误、变压器长时间超负荷运转等等原因，致使其发生短路事故。一旦变压器发生短路事故，就会产生巨大的电流，当线路和设备承受不了这股电流时，就会损害变压器的线路和设备，严重的话甚至会损害整个电力系统。

一、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。

（一）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一半以上。

（二）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，因弯矩过大产生永久性变形，通常两饼间的变形是对称的。

（三）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。

（四）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。

（五）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4成左右。

（六）外绕组导线伸长导致绝缘破损

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。222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。

（七）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。

（八）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。

二、变压器短路损坏的常见部位

（一）對应铁轭下的部位该部位

发生变形原因有：（1）短路电流所产生的磁场是通过油和箱壁或铁心闭合，由于铁轭的磁阻相对较小，故大多通过油路和铁轭间闭合，磁场相对集中，作用在线饼的电磁力也相对较大;（2）内绕组套装间隙过大或铁心绑扎不够紧实，导致铁心片二侧收缩变形，致使铁轭侧绕组曲翘变形;（3）在结构上，轭部对应绕组部分的轴向压紧是最不可靠的，该部位的线饼往往难以达到应有的预紧力，因而该部位的线饼最易变形。

（二）调压分接区域及对应其他绕组的部位

该区域由于：（1）安匝不平衡使漏磁分布不均衡，其幅向额外产生的漏磁场在线圈中产生额外轴向外力，这些力的方向总是使产生这些力的不对称性增大。轴向外力和正常幅向漏磁所产生的轴向内力一样，使线饼向竖直方向弯曲，并压缩线饼件的垫块;（2）该部位的线饼为力求安匝平衡或分接区间的应有绝缘距离，往往要增加较多的垫块，较厚的垫块致使力的传递延时，因而对线饼撞击也较大。

（三）绕组的引出线

常见于斜口螺旋结构的绕组，该结构的绕组，由于二个螺旋口安匝不平衡，轴向力大，同时又有轴向电流存在，使引出线拐角部位产生一个横向力而发生扭曲变形现象。

三、提高变压器抗短路能力的措施

（一）严格控制变压器原材料的质量

原材料的质量直接关系到变压器的制作质量，因此，应严格控制变压器导线、绝缘材料、钢板、铁芯、线圈、油箱、套管等材料的质量，检查其质保书、性能、规格、几何尺寸、外观等，以确保其符合制作工艺要求。如，在选择材料时，应尽量选用半硬以上的自粘性换位导线和组合导线、高密度与油道等距的整体垫块，35kV及以下的内绕组应优先选用环氧玻璃丝筒作绕组内支撑绝缘筒。

（二）提高变压器的制造技术水平

目前，由于制作变压器时采用的是绝缘压板，且是高、低压线圈用的是同一个压板，这就需要较高的制造技术水平，才能制作出符合设计要求的变压器。如在制作线圈时，应运用先进的技术对线圈进行处理，绕制时要紧实，换位处绝缘要垫实，线圈出头要扎紧，撑条和垫块要布置均匀、整齐，线圈的垫块油道尺寸要符合要求且去狭窄及阻塞的现象。待线圈密化完成后，须对其进行恒压干燥和油压处理，以确保线圈在同一个压缩高度。同时，在装配中，内外线圈要撑紧，要严格控制高、低压线圈的压紧状态，保证线圈之间的电抗高度偏差能得到控制，从而确保线圈的抗短路电动力的能力。在此须注意的是，由于在进行线圈的套装时，内线圈在受到径向力的作用后，会向铁心方向移动，此时为保证内线圈的稳定性，可采取增加撑条的数量，或是使用加厚的纸筒作骨架的方法。

（三）使用可靠的继电保护系统

为最大限度的避免变压器因为线路老化、人为因素或是外物干扰而产生短路事故，在变压器系统中应该合理的利用继电保护装置，同时在保护装置上安装母线差动保护、失灵保护等。这样，当变压器出口发生短路故障时，保护装置能快速切除故障，从而大大减小因短路产生的巨大电流对变压器的冲击。

（四）积极开展变压器绕组的变形测试诊断

由于变压器在遭受短路故障电流冲击后，绕组将发生局部变形，因此可通过加强对变压器绕组的变形测试诊断，来提高变压器的抗短路能力。目前，较为常用的变压器绕组变形的试验方法为频率响应法，其通过测量变压器各个绕组的频率响应特性，并对测试结果与短路前测量的图谱进行纵向或横向的相关性比较，从而诊断绕组是否发生变形。但在实际工作中，当频率响应法不具备条件的情况下，可测量变压器绕组电容变化量，通过横向、纵向对比积累的实测电容量，及时掌握变压器绕组的工作状态，从而判断绕组是否变形。实践证明，通过这些方法，可以及时发现变压器由于受短路冲击后造成的绕组变形缺陷，并通过及时的吊检和大修，避免了重大事故的发生。

结束语：

总而言之，导致变压器在运行过程中发生短路事故的原因很多，其一旦发生短路，就会损害变压器的线路和设备，严重的甚至会导致整个电力系统出现瘫痪。因此，须从控制原材料的质量、重视线圈制造的轴向压紧工艺、使用可靠的继电保护以及开展变压器绕组的变形测试诊断等几个方面来提高变压器的抗短路能力，从而保证变压器和电网系统的安全稳定运行。

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