淺議變壓器抗短路能力

魏力云

（山西焦煤西山煤電集團西銘礦，山西 太原 030052）

變壓器在運行中與輸電線路連在一起，經常受到來自線路的過電壓、過電流的侵襲，是傳輸、分配電能的樞紐，是電力系統中十分重要的供電元件，它的可靠運行不僅關系到廣大用戶的可持續性，也關系到整個電力系統的安全性能。

我國電力變壓器產品可按容量大小分為大型變壓器（容量大于或等于8000 kVA）和中小型變壓器（容量小于或等于6 300 kVA）；也可按電壓等級分為 6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV和500 kV等。作為電壓變換設備，特別是10 kV和35 kV電壓等級的變壓器被廣泛應用于輸電和配電領域，在電力、工業和商業等領域中被廣泛使用，且數量巨大。1999年，我國變壓器年產約33.8萬臺，其中10 kV和35 kV級約31.3萬臺，占92.6%。據估計，目前在電網上運行的10 kV和35 kV級變壓器約有10億kVA以上。由于使用量大，運行時間長，變壓器在選擇時必須考慮其抗短路的能力，特別是使用量大，運行時間長的10 kV和35 kV級變壓器。

1 變壓器概述

變壓器是利用導磁系數高的硅鋼片插成鐵芯組，初級繞組根據初級額定電壓和鐵芯的截面積以及次級的輸出電壓，計算出每伏匝數和初級電流，就可以計算出繞組的截面積。然后處理好初級和次級繞組的絕緣問題，將初級和次級繞組繞好后進行通電試驗，試驗合格后再做絕緣浸漆和烘干處理。電力變壓器主要是利用電磁感應原理，在原方將工頻信號通過電力電子電路轉化為高頻信號，然后通過中間高頻隔離變壓器升壓、降壓、自偶等形式耦合到副方，再還原成工頻信號。通過控制變壓器的電力電子裝置，將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另一種頻率、電壓、波形的電能的裝置。

2 對變壓器進行短路試驗

由于惡劣天氣、誤操作、誤動作等情況可能使電網電流迅速升高造成短路，使變壓器必須承受短路電流的極大沖擊，在這一電流的沖擊下，變壓器本身的制造、平時的維護等原因可能使變壓器損壞，為此提高變壓器的抗短路能力一方面必須配備可靠的繼電保護，盡可能地減少短路的發生，從而減少短路電流的沖擊；另一方面對變壓器進行絕緣、耐壓、短路等各種試驗，發現隱患及時處理，不可靠的環節加以改進，保證變壓器安全可靠運行。

3 繼電保護

3.1 繼電保護

繼電保護是指在正常用電的過程中，能夠對電路故障進行及時的警報，并能夠有效地防止事故發生的一項技術，其核心是繼電保護的裝置。繼電保護的裝置隨著現代電力的發展變化也由原先的機電整流式向集成微機處理式過渡。尤其是近30年以來，將計算機運用技術融入繼電保護裝置，使得微機繼電保護技術得到了長足的發展，也使得保護的性能得到進一步的增強。

3.2 繼電保護的主要特點和對保護工作者的要求

（1）電力系統是由很多復雜的一次主設備和二次保護、控制、調節、信號的輔助設備組成的有機整體。每個設備都有它獨特的運行作用和故障時的工作行為。任何一個設備出現問題都將引起系統工作狀態的改變，給其他設備以及整個系統造成不同程度的損壞。因此，這就要求繼電保護工作者具有廣泛的生產運行知識和能深刻地理解這些設備的工作原理、性能、參數計算和故障分析等的能力。

（2）電力系統繼電保護不僅基于電工理論、電機學和電力系統等基礎理論，還與電子技術、通訊技術、計算機技術和信息科學等新理論、新技術密切聯系。電力系統通訊技術的發展和新電子元件的出現都引起了繼電保護裝置的革命。計算機和微處理機的迅速發展和實用化在電力系統自動化控制方面的應用，使繼電保護技術的面貌發生根本性變化。在繼電保護的設計、制造和運行方面出現了一些新的理論、新的概念和新的方法。由此可見，繼電保護工作者應密切注意相鄰學科中新理論、新技術、新材料的發展情況，積極而謹慎地運用各種新技術成果，不斷發展繼電保護的理論，提高其技術水平和可靠性指標，改善保護裝置的性能，以保證電力系統的安全運行。

（3）為了掌握繼電保護裝置的性能及其在電力系統故障時的動作行為，既要運用理論知識對系統故障進行分析，還要對繼電保護裝置進行試驗。只有實驗結果和理論分析基本一致，并滿足預定的要求，才能在實踐中采用。因此，要搞好繼電保護工作要善于對復雜的系統運行和保護性能問題進行理論分析，掌握科學的試驗技術。

（4）繼電保護工作稍有差錯，就可能對電力系統的運行造成嚴重的影響，給國民經濟和人民生活帶來不可估量的損失。這就要求繼電保護工作者具有高度的責任感，嚴謹細致的工作作風，在工作中樹立安全第一的思想。

3.3 裝設保護

（1）電力變壓器應裝設相應的繼電保護裝置。對變壓器溫度升高和冷卻系統故障，應按現行電力變壓器標準的規定，裝設信號。

（2）對變壓器油箱內的各故障以及油面的降低應裝設瓦斯保護，輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側的斷路器。

（3）對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應根據容量的不同，裝設能斷開變壓器各電源側的斷路器的縱差動保護或電流速短保護。

（4）變壓器縱差動保護中防止勵磁涌流的方法：①采用具有速飽和鐵心的差動繼電器；②鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別；③利用二次諧波制動等。

（5）對變壓器外部的相間短路時，應采用的保護：①過電流保護；②復合電壓啟動的過電流保護；③負序電流及單相式低電壓啟動的過電流保護；④阻抗保護。

（6）多繞組變壓器外部相間短路的保護：①變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護；②中性點不接地的變壓器帶接地故障運行，應根據具體情況，裝設專用的保護裝置；③直接接地的三繞組變壓器，有選擇要求時，應增設零序方向元件。

4 變壓器運行中的檢查維護

（1）變壓器發生事故一般都是由輕微故障發展為嚴重事故的，一般都會有預兆。值班人員應對變壓器的運行聲音、震動等情況的進行監視，以便維護人員在判斷分析處理變壓器運行故障時提供依據，采取有效的措施，縮短停電時間。

（2）變壓器檢查：①變壓器的聲音是否正常；②變壓器油溫是否在允許范圍；③變壓器油質是否為正常顏色；④套管是否潔凈，有無閃絡現象；⑤天氣有變化時，應重點進行檢查。

5 加強現場施工和運行維護中的檢查

現場進行變壓器的安裝時，必須嚴格按照廠家說明和規范要求進行施工，對發現的隱患必須及時進行處理。維護人員應經常詢問值班人員變壓器的運行狀況以便在檢查維護時采取相應有效的措施對變壓器進行隱患處理和薄弱環節加以改進，從而降低變壓器短路故障發生的概率。

總而言之，提高變壓器的抗短路能力應從變壓器的設計、工藝、運行等各方面進行考慮，采取有效的控制措施減少變壓器短路的發生，保證變壓器的安全可靠運行。

[1]謝毓城主編，電力變壓器手冊[M].北京:機械工業出版社，2003

[2]劉傳彝，電路變壓器設計計算方法與實踐[M].沈陽:遼寧科學技術出版社，2002

[3]顧永輝.范廷瓚主編，煤礦電工手冊（修訂本），煤炭工業出版社，2007