黄晓波
枣庄高新区房地产开发有限公司 山东 枣庄 277800
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电力行业发展也十分快速。传统研究理论下，三绕组电力变压器低压侧载流性能评估与安全性评价依据其负荷情况，基本原则是满足正常运行或短时过载下的温升条件。随着低压载荷的提高与出口负荷复杂性的增加，近年来变压器低压侧出口短路引起变压器损坏的故障已成为影响电力系统可靠运行的重要因素。不同电压等级的变压器，低压技术要求与运行环境存在一定的差异，本文中笔者将针对近年来行业关注较多的220kV电压等级的电力变压器的低压抗短路特点展开研究与分析。基于负载情况，三绕组220kV电力变压器低压容量一般取全容量的1/2，个别可能选取1/3。常规绕组排列结构由内至外依次为低压绕组-中压绕组-高压绕组，由于此类变压器的中低全容量阻抗仅有8%，即使考虑了系统阻抗，低压短路电流有效值也可能达到额定电流的20倍，比高中运行方式下的中压电流大2倍~3倍。虽然容量满足了负荷要求，但其抗短路安全可靠性控制存在较大的难点。
关键词：变压器；短路；累积效应
引言
当利用电网进行变压器短路试验时，较大的短路电流会对电网产生冲击，影响同一电网中其他负荷的安全运行。为此，设计了一种三相四线制变压器短路试验供电装置，通过位于直流母线上的储能装置，额外形成一条能量供给通道，以减轻短路电流对电网的冲击。然而利用该供电装置对单相变压器进行短路试验时，若不加以有效控制，系统输出侧的不平衡电流将导致网侧电流同样出现不平衡现象，从而造成网侧中点电位发生偏移，不仅影响装置控制精度和效果，还会使其三相输出电压不对称，严重时会造成被测变压器的损坏。实现不平衡变压器短路试验条件下的网侧三相电流平衡运行，并通过实验验证了该算法的可行性和有效性。
1引起电力变压器故障的因素
（1）线路过热。电力变压器运行阶段，常常会产生传输线路过热的状况。引起线路过热的主要原因就是电流会产生部分涡流，引起过热。一旦线路过热这一状况出现，就会引起短路等问题的出现，最终产生一系列的故障以及隐患。（2）线路绝缘。绝缘故障大多数都是由大量的外界因素所引起的。因为变压器都是长期暴露在大量的空气中的，雨水都也极为有可能会渗入到变压器中，时间一久管内就会很潮湿，引线、电线绕组等就会出现一定的绝缘故障。并且，在安装变压器阶段，可能设备内部会存在一定的金属异物，这也会使得结构出现磨损，从而引起绝缘故障的出现。与此同时，变压器也容易受到雷击，特别是对于性能不高的变压器（3）线路损坏。一旦出现线路受损，就会影响变压器的运行，还会造成严重的短路损坏事故，出现线圈变形状况，并极大可能会使得绝缘结构产生变化，并受到一定的冲击，引起一系列的故障与问题。
2优化方案与提升策略
2.1变压器短路试验
为更好地进行变压器的短路试验，应对变压器的基本结构有所了解，通常来讲，变压器大体都为油浸式，也就是说绕组和铁芯都会在盛满变压器的油箱中浸放，并且，绝缘套管会通过各绕组的端点在油箱外进行引入，进而达到与外线路连接的目的。而就电力变压器的组成部分来说，包括绝缘套管、油箱、变压器油、绝缘绕组和铁芯。其中，铁芯的作用在于对涡旋损耗进行减小，它是变压器的磁路，是由电工钢片叠成；而对于绕组来说，它是以铁芯中排列进行分类的，又分为铁壳式和铁芯式两种，铁壳式变压器通常与交叠式绕组进行匹配，铁芯式变压器通常与同芯式绕组进行匹配。而变压器油具有双重作用，一是绕组与铁芯中由于损耗而产生热量，油在受热后以对流的形式在铁箱表面传递热量，然后再向四周进行扩散。二是可以增加绝缘性。
在电力系统中，若想有效确保大型变压器运行的可靠性，应确保变压器的工艺制作水平以及自身结构；同时，也需要在运行过程中，通过不同的试验对设备的工况进行掌握。可以通过承受短路试验，对变压器的机械稳定性进行了解，并针对其薄弱环节加以改正，从而对变压器的结构设计强度质量有一个深入了解。
2.2变压器漏油
变压器漏油会到来较为严重的污染问题，还会在一定程度上影响变压器运行时的安全性以及高效性，进而给相关单位带来较大的经济以及社会方面的影响。漏油分为油箱焊接处漏油、防爆管漏油。前者可以使用铁板进行补焊，首先需要将铁板剪裁为纺锤状。如果出现三个面，则需要根据具体的情况将铁板剪裁为三角形。后者由于玻璃膜易破裂，并且不能及时地更换，以至于让纸绝缘出现受潮状况。基于此，相关工作人员需要直接开展拆除工作，并将压力释放阀门进行一定的改装与完善工作。
2.3增强安全性的方案
（1）低压额定容量根据运行方式选择合理比例，若低压侧存在出口短路概率，其额定容量不能仅考虑负荷限制，普通阻抗时应提升至全容量。对于1/3容量或更低容量的变压器，仅适合高阻抗变压器或平衡绕组结构；（2）改变低阻抗变压器造价低于高阻抗变压器的传统观念，成本是影响性能的重要因素，普通阻抗变压器在考虑抗短路能力时没有任何优势，同等条件下，在满足短路可靠性前提时，其成本可能大于高阻抗变压器；（3）推广使用高温自粘性换位导线和耐热绝缘材料，导线及绝缘材料在短路热效应作用下依然能保持较好的机械性能，减少热效应对动稳定能力的影响；（4）对可能产生短路累积效应的短路故障进行必要的试验和数据记录。低压侧短路冲击容易达到最严重的冲击电流，冲击累积作用明显，出现短路故障后应进行合理的评估再投运。
结语
基于多故障分类的电力变压器故障自动检修方法极大地提升了自动化程度，可以为电力变压器以及电力系统的安全、稳定运行提供更加有效的保障。不平衡负荷导致的输入电流不平衡问题，本文建立了变压器突发短路试验装置的数学建模，详细分析了因不平衡负荷所引起的直流母线电压波动机理，给出了基于GCCA的控制策略，可实现100%不平衡负荷工况下的输入电流的平衡控制，从而使得输入中线电流在很小的范围内波动，大大减小了中性点偏移给系统带来的危害。在理论分析及实验的基础上，得出了变压器突发短路试验装置带不平衡负荷的3个结论：1）各相输入电流为负荷基波电流总和的1/3，实现了三相输入电流的平衡控制；2）输入中线电流为零，负荷侧中线电流为不平衡负荷电流；3）并联变换器吸收并转化输入电流，以保证负荷的不平衡特性。以上结论具有一定的指导意义和应用价值，同时实验结果验证了理论分析的正确性以及所提出控制策略的可行性和有效性。但是，测试只选取了一部分数据，得到的测试结果可能存在一定误差，为此需要对基于多故障分类的电力变压器故障自动检修方法进行进一步的优化研究，对大量试验数据加以验证。
参考文献
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