吳建濤

摘要：變壓器是電力能源輸送過程中非常重要的一個設(shè)備，變壓器裝置是否安全穩(wěn)定關(guān)系到安全用電。文章通過對變壓器抗短路能力核算進行分析，探討提高變壓器抗短路能力的方法措施。

關(guān)鍵詞：變壓器;抗短路能力;能力核算;短路治理

1變壓器抗短路能力評估

在運110kV變壓器抗短路能力的綜合評估主要從運行情況、抗短路校核和繞組變形試驗測試情況三大方面展開。變壓器運行情況評價，即主要考慮歷史沖擊情況對變壓器繞組的影響，并伴隨累積效應(yīng)。抗短路校核情況是變壓器承受短路能力重要的因素，它是短路損壞的源頭。針對有結(jié)構(gòu)參數(shù)的變壓器，采用專業(yè)變壓器短路軟件進行校核。主要過程包括：首先進行變壓器短路電流計算，然后進行繞組模型建立，再進行繞組漏磁計算，最后進行短路強度核算，得到變壓器的耐受短路電流值。對沒有結(jié)構(gòu)參數(shù)的變壓器進行推測評估，采用三同原則：在同期、同容量、同阻抗的前提下，參考有結(jié)構(gòu)參數(shù)變壓器校核的結(jié)果進行折中評估。變壓器繞組變形測試是比較直觀反映變壓器狀態(tài)的重要指標(biāo)。變壓器繞組變形測試包括：頻率響應(yīng)分析法（FRA）、低電壓阻抗法和部分電容測量法，充分利用各單位現(xiàn)有條件，進行繞組變形測試，作為在運110kV老舊變壓器抗短路能力評估手段的重要補充，本次評價主要考慮頻率響應(yīng)分析法（FRA）測試結(jié)果。

2計算方法

按照系統(tǒng)的具體運行方式，110kV以上大型電力變壓器以及全部110kV的大型電力變壓器，使用系統(tǒng)等值阻抗方法實施短路電流水平的具體計算。計算中壓、中高、側(cè)母線的具體短路電流，會按照所在地區(qū)電力調(diào)度部門所供應(yīng)的具體年度運行報告實施計算，系統(tǒng)等值結(jié)構(gòu)及變換過程如圖1、2所示。其中jXH、jXM分別為高、中壓系統(tǒng)等值阻抗;jXH1、jXM1分別為高、中壓系統(tǒng)正序等值阻抗;jXH0、jXM0分別為高、中壓系統(tǒng)零序等值阻抗;jXTH、jXTM、jXTL分別為變壓器高、中、低壓繞組等值阻抗;jXΔH、jXΔM分別為星角變換后變壓器高、中壓等值阻抗;jXTH-M、jXΔH-M分別為星角變換前后變壓器高—中壓等值阻抗;EH為系統(tǒng)高壓側(cè)等值電勢，EM為系統(tǒng)中壓側(cè)等值電勢。計算變壓器高、中壓母線三相短路電流可根據(jù)圖2a）的正序網(wǎng)絡(luò)進行，若令等值電勢EH=EM=1.0，則有式（1）成立。

式中：IFH1、IFM1分別為高、中壓母線三相短路正序電流;jXHE1、jXME1分別為從故障點看入的系統(tǒng)等值阻抗。

3變壓器抗短路能力治理措施

3.1有結(jié)構(gòu)參數(shù)產(chǎn)品的抗短路能力校核

在ELDINST專業(yè)變壓器短路機械力配套軟件以及計算軟件的基礎(chǔ)上實施計算，首先可以利用TOK驗證軟件，完成變壓器短路電流的精確化計算，然后可以把該結(jié)果與系統(tǒng)阻抗相結(jié)合，進而計算出各個分接情況之下的具體非對稱短路電流以及穩(wěn)態(tài)短路電流。然后，完成變壓器的整體建模，并且認(rèn)為所有變壓器都屬于一個彈性系統(tǒng)。其次在YOKEBEAM軟件的基礎(chǔ)上完成出壓釘、壓板、器身墊塊以及托板等承壓結(jié)構(gòu)的具體剛度系數(shù)計算。最后使用ELDINST，對變壓器軸向以及幅向的具體漏磁分布、出變壓器的固有頻率等進行計算，計算驗證主要包含：幅向剛度、幅向抗短路能力、幅向穩(wěn)定性、幅向彎曲抗短路能力、以及軸向抗短路能力等方面，同行業(yè)或者較早期考慮的比較全面。

3.2使用可靠性高的繼電保護

造成變壓器短路故障的因素有很多，比如說外力破壞、異物侵入以及操作失當(dāng)?shù)取Ｏ胍耆沤^這些問題是非常困難的，因此工作人員要轉(zhuǎn)變思路，使用科學(xué)合理的繼電保護裝置提升供電線路的穩(wěn)定性。針對已經(jīng)投入運行的變壓器，使用保護系統(tǒng)提供的直流電源來維持繼電保護裝置的正常運行。就目前的技術(shù)能力而言，已經(jīng)投入使用的變壓器抵抗外部短路的能力不高，在跳閘之后可能出現(xiàn)強行投運或者自動合閘等問題。想要解決這一問題，相關(guān)部門要根據(jù)短路故障是否會自動消除的概率，在近區(qū)架空線以及電纜線路中取消重合閘的運用，同時也可以通過延長間隔時間的方式來降低自動重合閘所帶來損失[1]。

3.3高、低壓線圈繞制過程控制

第一，低壓線在圈繞制時，兩端需要預(yù)置檔板，關(guān)于線圈繞制中的整體軸向高度需要進行控制。第二，需要將線圈層間絕緣部分由之前的點膠紙換成全膠紙，使得繞組出烘后的具體機械強度得到增加。第三，線圈繞制需要使用拉緊導(dǎo)線裝置，保障端面線匝具備緊密性。第四，高壓線圈兩端面需要使用雙H膠預(yù)烘實施定型，高壓線圈外表面需要使用一層無緯粘帶實施半疊繞，最終保障線圈機械強度得到增加。第五，高低壓線圈繞制完畢后，使用液壓千斤頂對線圈進行軸向壓緊，然后使用恒壓干燥工藝完成線圈烘裝，最終對高以及低壓線圈高度差進行控制。

3.4重視變壓器繞組變形的測試工作

一般情況下，短路故障電流沖擊變壓器后其繞組會發(fā)生變形的現(xiàn)象，即使當(dāng)時未發(fā)生任何問題，也會留有一定的隱患，主要包括以下兩方面：一方面，變壓器絕緣距離會有所改變，固體絕緣性會受到不同程度的損傷，導(dǎo)致發(fā)生局部放電的情況;另一方面，在雷擊過電壓影響下出現(xiàn)匝間和餅間增加擊穿的可能性，導(dǎo)致發(fā)生突發(fā)性的絕緣故障。因此，變壓器繞組變形測試工作的重要性不言而喻，電力企業(yè)應(yīng)安排專業(yè)人員定時展開此項工作，通過測試對變壓器有無故障問題或者安全隱患進行判斷，降低變壓器發(fā)生故障的概率。傳遞函數(shù)零點、極點分布與二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的元件和連接方法存在一定的聯(lián)系相關(guān)研究證實當(dāng)變壓器繞組介于10kHz—1MHz時諧振點較多，在頻率不超過10kHz時繞組電感作用較強，諧振點較少，分布電容變化敏感性相對較差;在頻率大于1MHz時繞組電感會被分布在電容所旁路，諧振點同樣會有所減少，電容變化不敏感，在頻率增大的情況下測試回路雜散電容會影響整體測試結(jié)果。變壓器繞組變形測試設(shè)備價格較高，對操作人員的專業(yè)水平有著較高的要求，為了保證繞組變形測試工作的順利進行，工作人員可將變壓器繞組電容變化量作為依據(jù)對其是否發(fā)生變形的情況進行判斷，用其對頻率響應(yīng)法進行補充，在頻率響應(yīng)法不滿足有關(guān)條件時可使用橫向?qū)Ρ确e累和縱向?qū)Ρ确e累的方法對電容量進行測試。

結(jié)語

綜上所述，隨著電力事業(yè)快速發(fā)展，變壓器的抗短路能力高低也受到更多關(guān)注，抗短路能力關(guān)系到整個供電線路能否穩(wěn)定運行。對于電力工作者而言，想要確保變壓器裝置的安全穩(wěn)定還需要從多方面提高裝置的抗短路能力，以提高電力系統(tǒng)運行水平。

參考文獻

[1]李小蓉，歐強，張曉斌，等.電力變壓器真型模型突發(fā)短路試驗研究與分析[J].變壓器，2018，55（9）：39-43.