分析電力系統中變壓器抗短路能力提高的辦法
General 更新 2024年04月30日
摘要：電力變壓器是傳輸、分配電能的樞紐，是電力網的核心元件，其可靠執行不僅關係到廣大使用者的電能質量，也關係到整個系統的安全程度。電力變壓器的可靠性由其健康狀況決定，不僅取決於設計製造、結構材料，也與檢修維護密切相關。本文就電力系統中變壓器抗短路能力的提高的問題進行了探討。
關鍵詞：電力變壓器；短路；策略
一、電力變壓器概述
電子電力變壓器主要是採用電力電子技術實現的，其實現過程所示。其基本原理為在原方將工頻訊號通過電力電子電路轉化為高頻訊號，即升頻，然後通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方，再還原成工頻訊號，即降頻。通過採用適當的控制方案來控制電力電子裝置的工作，從而將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。由於中間隔離變壓器的體積取決於鐵芯材質的飽和磁通密度以及鐵芯和繞組的最大允許溫升，而飽和磁通密度與工作頻率成反比，這樣提高其工作頻率就可提高鐵芯的利用率，從而減小變壓器的體積並提高其整體效率。
變壓器的安全、經濟、可靠執行與出力，取決於本身的製造質量和執行環境以及檢修質量。本章試圖回答在變壓器執行維護過程中，有效預防變壓器突發性故障的措施。 電網經常由於雷擊、繼電保護誤動或拒動等造成短路，短路電流的強大沖擊 可能使變壓器受損，所以應從各方面努力提高變壓器的耐受短路能力。變壓器短路衝擊事故的統計結果表明，製造原因引起的佔80%左右，而執行、維護原因引起的僅佔10%左右。有關設計、製造方面的措施在第二章已有論述，本章著重就 執行維護過程中應採取的措施加以說明。執行維護過程中，一方面應儘量減少短路故障，從而減少變壓器所受衝擊的次數；另一方面應及時測試變壓器繞組的形變，防患於未然。
製造廠家在設計時，除要考慮變壓器降低損耗，提高絕緣水平外，還要考慮到提高變壓器的機械強度和抗短路故障能力。在製造工藝方面，由於很多變壓器都採用了絕緣壓板，且高低壓線圈共用一個壓板，這種結構要求要有很高的製造工藝水平，應對墊塊進行密化處理，線上圈加工好後還要對單個線圈進行恆壓乾燥,並測量出線圈壓縮後的高度;同一壓板的各個線圈經過上述工藝處理後，再調整到同一高度，並在總裝時用油壓裝置對線圈施加規定的壓力，最終達到設計和工藝要求的高度。在總裝配中，除了要注意高壓線圈的壓緊情況外，還要特別注
意低壓線圈壓緊情況的控制。由於徑向力的作用，往往使內線圈向鐵心方向擠壓，故應加強內線圈與鐵心柱間的支撐，可通過增加撐條數目並採取厚一些的紙筒作線圈骨架等措施來提高線圈的徑向動穩定效能。
2.對變壓器進行短路試驗，以防患於未然
大型變壓器的執行可靠性，首先取決於其結構和製造工藝水平，其次是在執行過程中對裝置進行各種試驗，及時掌握裝置的工況。要了解變壓器的機械穩定性，可通過承受短路試驗，針對其薄弱環節加以改進，以確保對變壓器結構強度設計時做到心中有數。
3.使用可靠的繼電保護與自動重合閘系統
系統中的短路事故是人們竭力避免而又不能絕對避免的事故，特別是10KV線路因誤操作、小動物進入、外力以及使用者責任等原因導致短路事故的可能性極大。因此對於已投入執行的變壓器，首先應配備可靠的供保護系統使用的直流電 源，並保證保護動作的正確性。結合目前執行中變壓器杭外部短路強度較差的情況，對於系統短路跳閘後的自動重合或強行投運，應看到其不利的因素，否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復的可能。目前已有些執行部門根 據短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區架空線***如2km以內***或電纜線路取消使用重合間，或者適當延長合間間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，並且應儘量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。在執行中應對遭受短路電流衝擊的變壓器進行記錄，並計算短路電流的倍數。
4.積極開展變壓器繞組的變形測試診斷
通常變壓器在遭受短路故障電流衝擊後，繞組將發生區域性變形，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴重的故障隱患。首先，絕緣距離將發生改變，固體絕緣 受到損傷，導致區域性放電發生。當遇到雷電過電壓作用時便有可能發生匝間、餅間擊穿，導致突發性絕緣事故，甚至在正常執行電壓下，因區域性放電的長期作用 也可能引發絕緣擊穿事故。其次，繞組機械效能下降，當再次遭受短路事故時，將承受不住巨大的電動力作用而發生損壞事故。
由於變壓器繞組變形測試儀價格昂貴，且對人員的素質要求高，在生產執行中不易普遍開展。因此，在實際工作中，依據變壓器繞組電容變化量來判斷繞組是否變形的方法，可以作為頻率響應法的有益補充。尤其在頻率響應法不具備條件的情況下，可以通過橫向、縱向對比積累的實測電容量，及時掌握變壓器繞組的工作狀態，以便降低事故發生的概率，確保電網安全穩定的執行。
4.加強現場施工和執行維護中的檢查，使用可靠的短路保護系統
現場進行變壓器的安裝時，必須嚴格按照廠家說明和規範要求進行施工，嚴把質量關，對發現的隱患必須採取相應措施加以消除。執行維護人員應加強變壓器的檢查和維護保修管理工作，以保證變壓器處於良好的執行狀況，並採取相應措施，降低出口和近區短路故障的機率。為儘量避免系統的短路故障，對於己投運的變壓器，首先配備可靠的供保護系統使用的直流系統，以保證保護動作的正確性；其次，應儘量對因短路跳閘的變壓器進行試驗檢查，可用頻率響應法測試技術測量變壓器受到短路跳閘衝擊後的狀況，根據測試結果有目的地進行吊罩檢查，這樣就可有效地避免重大事故的發生。
變壓器能否承受各種短路電流主要取決於變壓器結構設計和製造工藝，且與執行管理、執行條件及施工工藝水平等方面有很大的關係，變壓器短路事故對電網系統的執行危害極大，為避免事故的發生，應從多方面採取有效的控制措施，以保證變壓器及電網系統的安全穩定執行。
參考文獻：
[1] 華中工學院，上海交通大學.高電壓試驗技術[M].北京:水利電力出版社.1985
[2]劉傳彝，電路變壓器設計計算方法與實踐[M].瀋陽:遼寧科學技術出版社.2002
[3]劉健，畢鵬翔，董海鵬.複雜配電網簡化分析與優化[M].北京:中國電力出版社.2002
靜電的應用技術及危害防護
模具技術論文
關鍵詞：電力變壓器；短路；策略
一、電力變壓器概述
電子電力變壓器主要是採用電力電子技術實現的，其實現過程所示。其基本原理為在原方將工頻訊號通過電力電子電路轉化為高頻訊號，即升頻，然後通過中間高頻隔離變壓器耦合到副方，再還原成工頻訊號，即降頻。通過採用適當的控制方案來控制電力電子裝置的工作，從而將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能。由於中間隔離變壓器的體積取決於鐵芯材質的飽和磁通密度以及鐵芯和繞組的最大允許溫升，而飽和磁通密度與工作頻率成反比，這樣提高其工作頻率就可提高鐵芯的利用率，從而減小變壓器的體積並提高其整體效率。
變壓器的安全、經濟、可靠執行與出力，取決於本身的製造質量和執行環境以及檢修質量。本章試圖回答在變壓器執行維護過程中，有效預防變壓器突發性故障的措施。 電網經常由於雷擊、繼電保護誤動或拒動等造成短路，短路電流的強大沖擊 可能使變壓器受損，所以應從各方面努力提高變壓器的耐受短路能力。變壓器短路衝擊事故的統計結果表明，製造原因引起的佔80%左右，而執行、維護原因引起的僅佔10%左右。有關設計、製造方面的措施在第二章已有論述，本章著重就 執行維護過程中應採取的措施加以說明。執行維護過程中，一方面應儘量減少短路故障，從而減少變壓器所受衝擊的次數；另一方面應及時測試變壓器繞組的形變，防患於未然。
製造廠家在設計時，除要考慮變壓器降低損耗，提高絕緣水平外，還要考慮到提高變壓器的機械強度和抗短路故障能力。在製造工藝方面，由於很多變壓器都採用了絕緣壓板，且高低壓線圈共用一個壓板，這種結構要求要有很高的製造工藝水平，應對墊塊進行密化處理，線上圈加工好後還要對單個線圈進行恆壓乾燥,並測量出線圈壓縮後的高度;同一壓板的各個線圈經過上述工藝處理後，再調整到同一高度，並在總裝時用油壓裝置對線圈施加規定的壓力，最終達到設計和工藝要求的高度。在總裝配中，除了要注意高壓線圈的壓緊情況外，還要特別注
意低壓線圈壓緊情況的控制。由於徑向力的作用，往往使內線圈向鐵心方向擠壓，故應加強內線圈與鐵心柱間的支撐，可通過增加撐條數目並採取厚一些的紙筒作線圈骨架等措施來提高線圈的徑向動穩定效能。
2.對變壓器進行短路試驗，以防患於未然
大型變壓器的執行可靠性，首先取決於其結構和製造工藝水平，其次是在執行過程中對裝置進行各種試驗，及時掌握裝置的工況。要了解變壓器的機械穩定性，可通過承受短路試驗，針對其薄弱環節加以改進，以確保對變壓器結構強度設計時做到心中有數。
3.使用可靠的繼電保護與自動重合閘系統
系統中的短路事故是人們竭力避免而又不能絕對避免的事故，特別是10KV線路因誤操作、小動物進入、外力以及使用者責任等原因導致短路事故的可能性極大。因此對於已投入執行的變壓器，首先應配備可靠的供保護系統使用的直流電 源，並保證保護動作的正確性。結合目前執行中變壓器杭外部短路強度較差的情況，對於系統短路跳閘後的自動重合或強行投運，應看到其不利的因素，否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復的可能。目前已有些執行部門根 據短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區架空線***如2km以內***或電纜線路取消使用重合間，或者適當延長合間間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，並且應儘量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。在執行中應對遭受短路電流衝擊的變壓器進行記錄，並計算短路電流的倍數。
4.積極開展變壓器繞組的變形測試診斷
通常變壓器在遭受短路故障電流衝擊後，繞組將發生區域性變形，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴重的故障隱患。首先，絕緣距離將發生改變，固體絕緣 受到損傷，導致區域性放電發生。當遇到雷電過電壓作用時便有可能發生匝間、餅間擊穿，導致突發性絕緣事故，甚至在正常執行電壓下，因區域性放電的長期作用 也可能引發絕緣擊穿事故。其次，繞組機械效能下降，當再次遭受短路事故時，將承受不住巨大的電動力作用而發生損壞事故。
由於變壓器繞組變形測試儀價格昂貴，且對人員的素質要求高，在生產執行中不易普遍開展。因此，在實際工作中，依據變壓器繞組電容變化量來判斷繞組是否變形的方法，可以作為頻率響應法的有益補充。尤其在頻率響應法不具備條件的情況下，可以通過橫向、縱向對比積累的實測電容量，及時掌握變壓器繞組的工作狀態，以便降低事故發生的概率，確保電網安全穩定的執行。
4.加強現場施工和執行維護中的檢查，使用可靠的短路保護系統
現場進行變壓器的安裝時，必須嚴格按照廠家說明和規範要求進行施工，嚴把質量關，對發現的隱患必須採取相應措施加以消除。執行維護人員應加強變壓器的檢查和維護保修管理工作，以保證變壓器處於良好的執行狀況，並採取相應措施，降低出口和近區短路故障的機率。為儘量避免系統的短路故障，對於己投運的變壓器，首先配備可靠的供保護系統使用的直流系統，以保證保護動作的正確性；其次，應儘量對因短路跳閘的變壓器進行試驗檢查，可用頻率響應法測試技術測量變壓器受到短路跳閘衝擊後的狀況，根據測試結果有目的地進行吊罩檢查，這樣就可有效地避免重大事故的發生。
變壓器能否承受各種短路電流主要取決於變壓器結構設計和製造工藝，且與執行管理、執行條件及施工工藝水平等方面有很大的關係，變壓器短路事故對電網系統的執行危害極大，為避免事故的發生，應從多方面採取有效的控制措施，以保證變壓器及電網系統的安全穩定執行。
參考文獻：
[1] 華中工學院，上海交通大學.高電壓試驗技術[M].北京:水利電力出版社.1985
[2]劉傳彝，電路變壓器設計計算方法與實踐[M].瀋陽:遼寧科學技術出版社.2002
[3]劉健，畢鵬翔，董海鵬.複雜配電網簡化分析與優化[M].北京:中國電力出版社.2002
模具技術論文