变压器运行中的短路故障定位与原因分析

摘要：网络布线结构越来越复杂，电力资源分布不均，在长途输电中体现出较为困难的一面。我国是发展中国家，输电业务离不开大功率变压器的参与，变压器在运行过程中最常见的问题是短路，短路之后会由电流引起高温造成变压器损坏，严重的会产生生产安全事故。短路事故对变压器的危害最大，有些属于直接摧毁型的问题，因此有必要加以研究。

关键词：变压器运行；短路故障定位；原因分析

引文：变压器大多数属于油浸式变压器，变压器产生故障是由于本体的故障导致的，常见的有短路故障、接地故障和气体超限故障等不同的类型。电压器内部故障可能会导致绝缘损坏，损坏是不可逆的事故，一旦主变压器出现短路或绝缘问题会导致变压器失去使用价值，甚至会影响整个供电系统的安全循环，因此我们需要对变压器发生短路故障的原因加强了解，日常的工作人员也要加强巡视、检修和维护。本文围绕着变压器运行中的短路故障定位与原因分析展开论述，希望有关工作者提供参考和建议。

一、短路故障定位

（一）绕组

变压器运行中发生短路故障损坏，首先容易出现在绕组部位，绕组匝数和绝缘体部分出现问题会导致短路影响。绕组部位大多数情况下会存在变压器过载的问题，变压器的负载量较大超过使用限度，又或者运行时间超过规定时长时，变压器的温度也会不断的升高，影响其散热特性，绕组绝缘特指会发生负向转变。在此情况下电压发生波动，绝缘子发生断裂，变压器烧油之后绝缘器容易突破限制，如果绕组部分受潮，局部温度会不断升高，击穿绝缘子，会发生更加严重的问题，如果这个问题长期得不到妥善的处理会发生单相故障等现象。

（二）铁芯和套管部位

短路故障还常发生在铁芯和套管的位置，变压器的螺钉分为夹紧螺钉和穿过心轴的螺钉，这两部分的螺钉如果发生绝缘层损坏就容易出现铁芯部位的短路故障，故障会直接导致铁心层和螺丝相互连接，由于循环温度过高可能会导致铁芯熔化，铁芯故障会产生涡流，发生短路事故[1]。如果临界温度升高过快，会破坏绝缘层，这一问题会让变压器的空载损耗量上升。套管部位的变压事故是由高压柱损坏导致的，常见的问题有雷击、爆炸和漏油三种表象，套管发生故障主要是由于油体量大导致泵体损坏严重、套管质量下降等引起的，有些含潮剂质量不合格，含水量过大也会造成这一类似的问题。

（三）分接开头部位和瓦斯保护部位

分接开头部位产生短路故障有不同的原因，如果和断路器相连接的螺丝发生腐蚀，断路器会遭遇损坏，产生不良的绝缘性能故障，可以表现在拆卸开关温度过高或者硬度太低等不同的方面。连接开关的时候受到先前线路的影响，有关问题可能会导致电器网络出现停滞等安全事故，甚至损毁变压器。瓦斯保护部位发生短路错误主要有以下两种类型：第一种类型是变压器发生内部故障或者二次回路故障而导致氢气保护作用；第二种类型是采取一定的措施进行瓦斯保护，常见的方法就是断开电路，但是其副作用是导致变压器油分解产生大量有害气体。

二、短路故障原因分析

变压器之所以经常产生短路事故，其原因是由于电流故障或者电压器过热导致的。其因素包括材料、结构设计、电流电网以及变压器的意外问题等不同的方面，如果变压器运行中发生短路事故，绝缘材料会变得脆弱，短路故障包括单向接地短路、三相短路等不同的类型，三相短路对变压器的损坏是最为严重的。如果工作人员在采购变压器的时候不能保证其原材料材质，会导致绕组导体没有经过淬火处理，降低变压器的机械强度进而导致短路电阻不达标。因此在很多的短路故障案例中，边压斜绕组轴发生变形会发生较为严重的短路损坏，在受到强烈电击的情况下爆炸事故就有可能发生。此外，如果变压器组发生故障后没有能得到及时的维修也会发生下一次短路，在短路事故之前需要更换铁芯，否则也容易导致下一次安全问题。

三、变压器运行中的短路故障预防处理建议

（一）加强对原材料质量的控制

控制变压器的原材料质量非常关键，原材料质量对其整体的运用情况有重要的决定性影响[2]。主要包括的部分有变压器导线、绝缘材料、线圈、油箱、套管，这些重要部位的材料更要加强严格审核，在采购过程中需要比对性价比，同时要做好筛选。在购买材料时有关人员需要做一些小实验，例如自黏预导体和复合导体在选择过程中需要使用高密度整体隔板进行半径检测，其半径需要和油道保持距离相等。

（二）加强技术改进

这里的技术改进指的是提高变压器制造质量和制造工艺，加强对制造过程的把控，尤其要高度重视线圈的制造和轴向压缩。在当前阶段在制造变压器的过程中使用的材料是绝缘压板、高低压线圈，可以使用质量相同的压板，在制造过程中要求技术较为精湛，比如在线圈制作时需要采用先进的固定技术，拧紧绕组绳，绝缘子需要加垫片，做好线圈固定，整齐的排列支柱和隔膜。线圈垫最好采用白银材质，油道尺寸也需要经过衡量之后满足相关参数要求。在做好线圈加密工作后，需要在恒压状态下展开干燥处理，其目的是确保线圈有达标的压缩高度，外部线圈和内部线圈的制造需要在组装的过程中拧紧，这样才能控制线圈的压缩状态。除此之外，线圈的容量也需要得到保障，抵抗短路电动势的影响。要提醒的是，在这一过程中可以适当的增加支架，让内部线圈的稳定性加强，在组装线圈的过程中内部线圈受力后会向后移动，骨架的材质也可以采用厚纸管。

（三）做好变压器短路实验

在变压器采购完成之后需要进行短路实验，短路实验能够提高变压器的稳定性，增加短路电阻。短路实验指的是把高压线圈和电源接通，接下来闭合低压线圈，让变压器处在额定电流范围之内，对电压进行调整，改变电流，读取电路读数，查看短路电流损失和不同电压下的PK负载是多少，铁芯的工作流量相较于额定运行模式下的数值较低，这时可以忽略粒子电流[3]。短路实验所得出的PRC总输入功率数值和同损耗基本相等，这一数值也可以称之为线路损失。经过短路实验可以计算出变压器的负载损耗，检测当变压器遇到短路电阻的时候能够承受的电压幅度在什么样的范围内，可以预计并提高变压器的设计强度，使稳定性得到保障。

（四）设计继电保护系统

继电保护系统的设计能够防止线路出现老化事故，也能够防止外来及人为因素干扰从而引起的短路现象。变压器系统需要合理的采用继电保护装置，在安装母线的时候同时安装故障保护设备，如果变压器输出过程中出现短路故障，可以运用保护装置快速清除电路障碍，防止由于短路事故造成的电流激增，阻止对变压器造成负面影响。

（五）做好绕组变形测试

变压器要做好测试诊断，绕组在受到短路影响之后会产生部分变形效应，因此需要加强变形测试和变形诊断，提高变压器的短路电阻。当前经常采用的绕组变形测试方法是频率响应法，这也是电压测验最广泛使用的技术，它可以对每个变压器绕组的频率、响应特性进行测量，并对测试结果和数据进行比较，查看不同频谱之间的垂直和水平的相关性，根据所得的数据判断绕组是否发生变形。在实践过程中如果出现该方法不奏效的问题，可以换一种测量变压器绕组的方法查看其电容变化。在进行电容测量时，有关工作者需要判断变压器绕组的状态，查看绕组是否出现了变形现象，经过实验可以发现变压器绕组变形测试的方法可以防止由于短路故障导致的变压器缺陷，通过及时检修防止出现重大安全事故。

结语：综上所述，变压器运行过程中经常出现短路故障，有关工作者需要做好短路故障的定位并分析其原因，找到相对应的解决措施。

参考文献：

[1]郝艳，咸日常，胡玉耀等.干式变压器绕组匝间短路故障的电磁特征及电动力分析[J].水电能源科学，2023，41（08）：214-218.

[2]侯彬，张晓平.变压器匝间短路故障处理与应用[J].电工技术，2023（10）：122-124.

[3]葛晓东.变压器运行中的短路故障定位与原因分析[J].电子技术，2023，52（01）：272-273.