電力變壓器運(yùn)行時(shí)突發(fā)短路將產(chǎn)生比穩(wěn)態(tài)短路還大的沖擊電流，盡管變壓器安裝了過電流保護(hù)裝置，但仍會(huì)在線圈上產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊電磁力，將其移位和損傷，嚴(yán)重的還將使電力變壓器發(fā)生爆炸和火災(zāi)。文章分析了變壓器發(fā)生短路時(shí)的現(xiàn)象、使用儀器檢測尋找原因以及對(duì)短路故障采取的處理方法。
近些年電力系統(tǒng)容量不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)接線日趨復(fù)雜，發(fā)電機(jī)組和電力變壓器都向大容量、高參數(shù)、高電壓方向發(fā)展，系統(tǒng)短路電流也大大提高。運(yùn)行中的變壓器如果碰到低壓母線與供電線路的各種短路事故，強(qiáng)大的短路電流會(huì)產(chǎn)生高溫，高溫將會(huì)使變壓器損壞而停止運(yùn)行，影響供電。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，最近幾年來運(yùn)行中的變壓器由于外部短路而引起的事故明顯多于從前，而且大多數(shù)故障使變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。
可見，為防止變壓器出口短路事故的發(fā)生，很有必要分析變壓器出口短路事故的原因、研究切實(shí)可行的對(duì)策、采取有針對(duì)性的防范措施。
一、電力變壓器的發(fā)生短路故障的現(xiàn)象
變壓器突然發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，變壓器的高壓繞組與低壓繞組可能會(huì)同時(shí)通過高于額定值十幾倍的短路電流，這樣會(huì)使變壓器產(chǎn)生很大的熱量，就會(huì)造成變壓器的擊穿損毀事件。變壓器出口短路主要包括以下幾種類型：單相接地、兩相接地短路，兩相短路，三相短路等。由相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知，在中性點(diǎn)的接地系統(tǒng)當(dāng)中，單相接地短路約占所有短路故障的65%，兩相接地短路為15%～20%，兩相短路約為10%～15%，三相短路約為5%，當(dāng)變壓器為三相短路時(shí)電流值最大。如果忽略了系統(tǒng)的阻抗對(duì)短路電流的影響，那么三相短路可以表達(dá)為：
I（3）dt=U/ Zt， Zt=IN/UN
式中：
I（3）dt ――三相短路的電流；
U ―― 變壓器接入系統(tǒng)額定電壓；
Zt ―― 變壓器的短路阻抗；
IN ―― 變壓器的額定電流；
UN ―― 變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)。
對(duì)于變壓器來說，高壓對(duì)中、低壓的短路阻抗通常在10%～30%之間，而中壓對(duì)低壓的短路阻抗通常在10%以下。所以當(dāng)變壓器發(fā)生了短路故障的時(shí)候，強(qiáng)大的短路電流會(huì)導(dǎo)致變壓器絕緣材料受熱損壞。由此產(chǎn)生的電磁力將是正常狀態(tài)的上百倍，如此強(qiáng)大的電磁力可能會(huì)使緊固件、鐵芯、線圈等都受到非常大的沖擊，具體表現(xiàn)為：（1）線圈發(fā)熱向外膨脹變形，甚至燒毀發(fā)生火災(zāi)或爆炸；（2）線圈上下串動(dòng)；（3）油道松動(dòng)；（4）鐵芯變形 、松動(dòng)，沖片之間接縫變大，呈現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象；（5）端部絕緣破裂；（6）導(dǎo)線絕緣受損傷；（7）銅鋁接頭斷裂，焊縫斷裂等。
二、變壓器短路故障的檢查及處理
處理變壓器的短路故障，首先要通過檢查測試找出故障的原因；其次就是找出原因后的處理過程。具體程序如下：
當(dāng)變壓器發(fā)生了短路故障的時(shí)候，其短路電流非常大，在其保護(hù)裝置還不能馬上斷開斷路器的時(shí)間內(nèi)，短路的電流將會(huì)在變壓器繞組上產(chǎn)生極大的作用力，而這個(gè)作用力的大小與變壓器的電流的平方是成正比的。所以，當(dāng)變壓器發(fā)生了短路故障以后，工作人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)檢查繞組變形情況、吸收比測量和繞組絕緣電阻測量。絕緣電阻測試主要是為了判斷變壓器受物理化學(xué)作用和潮濕、污穢等對(duì)其絕緣性能的影響，此測試能夠明確反映出變壓器的缺陷，是變壓器的主要參考因素。其中，額定電壓1000V以上的繞組使用2500V的兆歐表，額定電壓小于等于1000V的則使用1000V的兆歐表。變壓器是否發(fā)生故障將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行測量：
?。ㄒ唬┳儔浩鞯闹绷麟娮铚y量
變壓器的繞組直流電阻試驗(yàn)?zāi)軌虮憬莸目疾炖@組的完整性和電流回路的連接狀況，也能看出繞組匝間短路、繞組斷股、分接開關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻差異與接觸不良等故障，同時(shí)也能夠分辨出各相繞組的直流電阻平衡度、調(diào)壓檔位的接觸正確與否。在變壓器的檢修與維護(hù)過程中，變壓器繞組的直流電阻試驗(yàn)被公認(rèn)為是考察其縱絕緣水平的主要方法之一（縱絕緣是指線圈兩端和線圈匝間的絕緣）。因?yàn)槔@組在變壓器的內(nèi)部，所以繞組故障的檢測與檢修都較為困難。工作人員可以通過使用變壓器繞組變形測試儀對(duì)其內(nèi)部繞組的參數(shù)進(jìn)行測量，由此對(duì)發(fā)生的故障作出相應(yīng)的判斷。繞組變形測試儀的原理是：將變壓器的內(nèi)部繞組參數(shù)在不同頻域的響應(yīng)變化經(jīng)量化處理后，根據(jù)參數(shù)變化量值的大小、頻響變化的幅度、區(qū)域和頻響變化的趨勢等來檢測其內(nèi)部繞組的變化，從而確定變壓器被破壞的程度。
（二）鐵芯與夾件的檢查
首先，工作人員應(yīng)當(dāng)檢查鐵芯緊固螺栓是否有松動(dòng)，鐵芯部分是否熔化或者燒灼，引線是否有疤點(diǎn)，是否有接觸不良、斷裂等現(xiàn)象，查看頂蓋引出線是否發(fā)熱，蓋上分接頭符號(hào)與線圈抽頭能否吻合。
其次，工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)清理銹跡及塵污，包括鐵芯底部、鐵芯夾件等。應(yīng)當(dāng)通過絕緣檢測表檢查變壓器的絕緣情況。
由于鐵芯與夾件是絕緣的，所以需用鋁箔將鐵芯和夾件連接才能使鐵芯通過夾件接地。鐵芯接地的故障判斷如下：
1．測量鐵芯的絕緣電阻：當(dāng)解開其接地點(diǎn)，鐵芯的絕緣電阻為零或很小，就可以判斷為鐵芯接地故障。
2．考察接地線的環(huán)流：假如為小套管引起的接地故障，則可以通過測量接地線中是否有環(huán)流來判斷故障原因。假如環(huán)流存在，則需要停用變壓器，測量鐵芯的絕緣電阻。
3．色譜分析法：利用氣相色譜分析儀對(duì)油中的含氣量和成分進(jìn)行檢驗(yàn)和分析，也是一種判斷鐵芯接地情況的方法。
當(dāng)變壓器存在鐵芯接地這種故障時(shí)，變壓器的油的氣相色譜分析一般有如下特點(diǎn): 總烴的含量超過規(guī)定值（150μL/L），乙烯（C2H4）甲烷，（C2H2）含量偏低或者沒有。如果乙炔超過150μL/L，那么有可能動(dòng)態(tài)存在接地故障。
工作人員可以將以上方法綜合起來使用來檢測鐵芯接地情況，同時(shí)也應(yīng)該檢查絕緣薄弱的重點(diǎn)位置的外觀情況，如果有放電痕跡和明顯接地點(diǎn)的就使用工具敲打夾件，并使用搖表測量絕緣電阻。
還應(yīng)當(dāng)檢查鐵芯和內(nèi)部連接件的情況：
1．觀察鐵軛芯片是否牢固。
2．檢查鐵芯和穿芯螺桿的絕緣，檢查拉板和拉板連接件；檢查穿芯螺桿的外部受損程度。
3．當(dāng)變壓器發(fā)生短路的故障時(shí)，夾件和壓板中間也有可能是因?yàn)榘l(fā)生了錯(cuò)位移動(dòng)，使得壓釘上的鐵軛和壓板接地的連接片損壞，或者造成連接片由于電力過大而被燒壞，所以工作人員不僅應(yīng)當(dāng)查看變壓器的壓板壓釘狀況是否良好，還應(yīng)該查看上鐵軛和壓釘?shù)慕拥貭顩r是否良好，連接是否可靠。
?。ㄈ┳儔浩饔图皻怏w的分析
當(dāng)變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生短路電流的沖擊，大量的瓦斯氣體將會(huì)生成。這將會(huì)造成瓦斯氣體繼電器開始工作，所以工作人員在變壓器發(fā)生事故以后可以將氣體繼電器里的氣體與變壓器里的油進(jìn)行測試化驗(yàn)，通過測試數(shù)據(jù)即可確定變壓器事故的原因及性質(zhì)。
變壓器的油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)是通過實(shí)踐和完善傳統(tǒng)色譜分析技術(shù)，并且結(jié)合了色譜分析技術(shù)開發(fā)的變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以同時(shí)監(jiān)測H2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2 等6種故障特征氣體。工作人員通過對(duì)氣體的分析監(jiān)測，可以及時(shí)地捕捉到變壓器的故障信息，也就可以有效指導(dǎo)設(shè)備的運(yùn)行和檢修。通過對(duì)變壓器短路故障發(fā)生后的氣體繼電器里氣體與變壓器里的油測量化驗(yàn)，就能得知油質(zhì)的優(yōu)劣和變壓器的故障情況。通過如上方法，能夠判斷變壓器是否有短路故障，也能使工作人員迅速做出決定該如何進(jìn)行處理此次故障，從而盡快補(bǔ)救修復(fù)，以最快的時(shí)間恢復(fù)供電。
三、減少變壓器短路故障的措施
?。ㄒ唬﹥?yōu)化選型
工作人員應(yīng)當(dāng)選擇短路試驗(yàn)合格的變壓器，合理決定變壓器容量，合理選擇變壓器短路阻抗。
?。ǘ﹥?yōu)化運(yùn)行條件
首先，一定要提升電力線路絕緣水平，尤其是將變壓器出線一定距離的絕緣水平提高；第二，應(yīng)當(dāng)重視電纜質(zhì)量；第三，應(yīng)當(dāng)防止發(fā)生拒分，提升對(duì)開關(guān)的質(zhì)量。
?。ㄈ﹥?yōu)化運(yùn)行方式
當(dāng)確定確定運(yùn)行方式時(shí)，必須要核算變壓器的短路電流，并且要降低短路電流的損害。比如使用裝備用電源自投裝置后開環(huán)運(yùn)行，用來降低短路電流以及簡化保護(hù)的配置；對(duì)故障發(fā)生率高的非重要出線，工作人員可以考慮退出重合閘保護(hù)。
變壓器如果發(fā)生了短路故障，強(qiáng)大的短路電流將造成嚴(yán)重危害，影響電網(wǎng)安全。只有在事故發(fā)生后進(jìn)行詳細(xì)測量和分析，才可以準(zhǔn)確地找出發(fā)生事故的性質(zhì)及原因，提出合理的解決處理辦法，才能使故障盡快得到解決。工作人員應(yīng)當(dāng)采取系統(tǒng)性的防范措施來降低變壓器發(fā)生短路的幾率以及短路電流，并且需要使用自身抗短路沖擊能力較高的變壓器，才能夠保證設(shè)備的安全運(yùn)行。
