變壓器出口短路的危害及預防措施
一、概述
電力變壓器是電力網的核心設備之一，因而其穩定、可靠運行將對電力系統安全起到非常重要的作用。然而，由于設計制造技術、工藝以及運行維護水平的限制，變壓器的故障還是時有發生，尤其是近年來逐步引起人們重視的變壓器近區或出口短路（以下簡稱出口短路）故障，大大影響了電力系統的安全穩定運行。
統計資料表明，在變壓器的損壞的原因中，80％以上是由于變壓器發生了出口短路的大電流沖擊造成的。因此，加強變壓器的運行維護，采取切實有效措施防止變壓器出口短路，對確保變壓器的安全穩定運行有重要的意義。
例如2003年8月6日220KV GY變電站， 35KV線路因樹木過高造成線路間歇接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了變壓器的出口開關A相絕緣拉桿，加上繼電保護整定有誤，使得變壓器出口長時間短路，結果造成220KV主變壓器一臺損壞、一臺嚴重受損的事故。
再如2003年5月13日110KV YP變電站，35KV線路因釣魚甩線造成線路瞬間接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了母線支柱瓷瓶，35KV出口開關因繼電保護接線松動而拒動，經約2秒種后，變壓器后備保護才將變壓器切除，結果造成變壓器35KV線圈嚴重變形。
二、變壓器出口短路的危害
電力變壓器在發生出口短路時的電動力和機械力的作用下，繞組的尺寸或形狀發生不可逆的變化，產生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化，器身位移，繞組扭曲、鼓包和匝間短路等，是電力系統安全運行的一大隱患。變壓器統組變形后；有的會立即發生損壞事故，更多的則是仍能繼續運行一段時間，運行時間的長短取決于變形的嚴重程度和部部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運行，具有故障隱患。這是因為：
1、繞組機械性能下降，當再次遭受到短路電流沖擊時，將承受不住巨大的沖擊電動力的作用而發生損壞事故。例如，某臺40MVA、110kV的電力變壓器，低壓側遭受短路沖擊后，常規試驗設有發現異常現象；投入運行后1年，在一次短路事故中損壞。
2、絕緣距離發生變化，或固體絕緣受到損傷，導致局部放電發生。當遇到過電壓作用時，繞組便有可能發生餅間或匝間短路導致變壓器絕緣擊穿事故。或者在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用，絕緣損傷部位逐漸擴大，最終導致變壓器發生絕緣擊穿事故。例如，某臺150MVA、220kV的電力變壓器，低壓側短路后，用常規試驗方法沒有發現問題，投入運行后6個月，突然發生損壞事故。
3、累積效應，運行經驗表明，運行變壓器一旦發生繞組變形，將導致累積效應，出現惡性循環。例如，某臺31.5MVA、 110kV的電力變壓器，在運行的5年中， 10kV側曾遭受多次沖擊，經吊罩檢查發現其內部繞組已存在嚴重變形現象。若不是及時發現繞組變形；很難說在什么時候這臺電力變壓器就會發生事故。再如，某變電站的一臺40MVA、110kV電力變壓器發生短路后速斷保護跳開三側斷路器，經預防性試驗合格再投運 1個月后，油中特征氣體增長。一停運檢修發現 35kV繞組已整體變形，包括10kV繞組多處有露銅，導線有燒融現象。因此，對于繞組已有變形但仍在運行的電力變壓器來說，雖然并不意味著會立即發生絕緣擊穿事故，但根據變形情況不同；當再次遭受并不大的過電流或過電壓，甚至在正常運行的鐵磁振動作用下；也可能導致絕緣擊穿事故。所以，在有的所謂“雷擊”或“突發”事故中，很可能隱藏著繞組變形協故障因素。
三、防止變壓器出口短路的技術措施
1．變壓器的中低壓側加裝絕緣熱縮套。對變壓器的中、低壓側電壓等級是35KV及以下的，只要其出線采用的是硬母線，可以從變壓器出口接線樁頭一直到開關柜的母線，包括開關室內高壓開關柜底部母排，全部加裝絕緣熱縮套。如果采用的是軟母線，可在變壓器出口接線樁頭和穿墻套管附近加裝絕緣熱縮套。這樣可有效防止小動物等造成的變壓器出口短路。
2．對變壓器的中、低壓側為35KV或10KV電壓等級的變壓器，由于其屬于中性點屬于小電流接地系統，所以要采取有效措施防止單相接地時發生諧振過電壓，從而引起絕緣擊穿，造成變壓器的出口短路。防止單相接地時發生諧振過電壓的措施有：
電壓互感器的二次開口三角加裝消諧器，如微電腦控制的電子消諧器。我們使用的是WNX III型系列微電腦多功能消諧裝置，是抑制鐵磁諧振過電壓，保護高壓熔絲、電壓互感器免遭損壞的最理想的自動保護裝置。它是當代電力電子技術和微電腦技術相結合的產物，具有消諧能力強、功能齊全、抗干擾性能好、可靠性高、運行時不改變一、二次接線，并且無需對裝置整定，使用方便。
電壓互感器的一次中性點對地加裝小電阻或者非線性消諧電阻。我們加裝的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非線性電阻。
對電容電流超過規程標準的，加裝消弧線圈或者自動調協消弧線圈。
3．對變壓器中低壓側的支柱瓷瓶，包括高壓開關柜可更換爬距較大的防污瓷瓶，或者涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料(RTV)，防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。常溫固化硅橡膠防污閃涂料應滿足DL/T627—1997標準。
4．將變壓器中低壓側的開關更換為開斷容量更大的開關，防止因開斷容量不足引起開關爆炸造成的變壓器出口短路。
5．對變壓器、母線及線路避雷器要全部更換為性能良好的氧化鋅避雷器，提高設備的過電壓水平。
6．不斷完善變壓器的保護配置。變壓器的繼電保護盡量采取微機化，雙重化，盡可能安裝母線差動保護，失靈保護，提高保護動作的可靠性，靈敏性和速動性。變壓器的中低壓側應配置限時速斷保護，動作時間應<0.5秒。確保在變壓器發生出口短路時，可靠、快速切除故障，減小出口短路對變壓器的沖擊和損害。
7．對進線為雙電源備用電源自投的110KV變電站，要采取措施防止備用電源自投對故障變壓器的再次沖擊。
四、防止變壓器出口短路的管理措施
1．加強變壓器保護的年檢以及繼電保護的定值、保護壓板的管理工作，確保其動作的正確性，杜絕故障時因保護拒動對變壓器造成的損害。
2．科學合理的計算保護定值，消除保護“死區”，快速切除流過變壓器的故障電流。例如，對于變壓器的過流保護（后備保護），應該縮短動作時間，在滿足與下一級保護配合的選擇性條件下，越短越好，最長也不應該大于2s，以減小過電流對變壓器的沖擊。對于終端變電所，電源測線路保護定值可延伸到終端變的變壓器內部，以增加保護動作的可靠性。
3．對抗外部短路強度較差的變壓器或者受過出口短路沖擊發生變形的變壓器，對于系統短路跳閘后的自動重合或強行投運，應看到其不利的因素。因此，應根據短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區架空線（如2km以內）或電纜線路取消使用自動重合閘，或適當延長合閘間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，并且盡量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復的可能。
4．加強對線路的巡視，發現長高的樹木等及時砍伐，防止線路接地造成的變壓器出口短路或者引起的過電壓。
5．加強電纜構封堵，嚴防小動物進入開關室，避免小動物引起的單相接地造成變壓器的出口短路，也避免其引起的過電壓對變壓器的損害。
6．對于全封閉的開關室，加裝排氣扇通風，或者安裝抽濕機，始終保持開關室的干燥，防止設備凝露及污閃事故造成的變壓器出口短路。
7．加強對變壓器出口處避雷器的預試和運行維護，確保其對因雷擊等產生的過電壓的吸收，防止避雷器損壞造成的變壓器出口短路。
8．加強變電設備的運行管理，及時發現設備缺陷，保證變壓器的正常運行。
9．加強技術監督工作，嚴禁設備超周期運行，對室內母線及瓷瓶定期清掃，及時進行耐壓試驗，確保設備絕緣良好。
10．每年安排2次以上的設備紅外線普測，積極開展避雷器在線監測、絕緣在線監測、高壓開關SF6氣體在線監測等項目，及時掌握設備運行狀況。
11．對新投運的變壓器和未作過變形測試的變壓器全部做一次變形測試，保留測試數據，這樣，在變壓器遭受出口短路沖擊后，可以此作為基礎數據判斷變壓器變形程度，認定變壓器能否繼續運行。對未發生明顯繞組變形的變壓器，及時投入運行，不僅節省了大量的人力、物力和財力，還大大縮短了檢修周期。
12．加強電網規劃、建設的科學管理，合理安排運行方式，限制短路電流，減小出口短路對變壓器造成的損害。
電力變壓器是電力網的核心設備之一，因而其穩定、可靠運行將對電力系統安全起到非常重要的作用。然而，由于設計制造技術、工藝以及運行維護水平的限制，變壓器的故障還是時有發生，尤其是近年來逐步引起人們重視的變壓器近區或出口短路（以下簡稱出口短路）故障，大大影響了電力系統的安全穩定運行。
統計資料表明，在變壓器的損壞的原因中，80％以上是由于變壓器發生了出口短路的大電流沖擊造成的。因此，加強變壓器的運行維護，采取切實有效措施防止變壓器出口短路，對確保變壓器的安全穩定運行有重要的意義。
例如2003年8月6日220KV GY變電站， 35KV線路因樹木過高造成線路間歇接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了變壓器的出口開關A相絕緣拉桿，加上繼電保護整定有誤，使得變壓器出口長時間短路，結果造成220KV主變壓器一臺損壞、一臺嚴重受損的事故。
再如2003年5月13日110KV YP變電站，35KV線路因釣魚甩線造成線路瞬間接地，引起35KV母線過電壓，過電壓擊穿了母線支柱瓷瓶，35KV出口開關因繼電保護接線松動而拒動，經約2秒種后，變壓器后備保護才將變壓器切除，結果造成變壓器35KV線圈嚴重變形。
二、變壓器出口短路的危害
電力變壓器在發生出口短路時的電動力和機械力的作用下，繞組的尺寸或形狀發生不可逆的變化，產生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化，器身位移，繞組扭曲、鼓包和匝間短路等，是電力系統安全運行的一大隱患。變壓器統組變形后；有的會立即發生損壞事故，更多的則是仍能繼續運行一段時間，運行時間的長短取決于變形的嚴重程度和部部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運行，具有故障隱患。這是因為：
1、繞組機械性能下降，當再次遭受到短路電流沖擊時，將承受不住巨大的沖擊電動力的作用而發生損壞事故。例如，某臺40MVA、110kV的電力變壓器，低壓側遭受短路沖擊后，常規試驗設有發現異常現象；投入運行后1年，在一次短路事故中損壞。
2、絕緣距離發生變化，或固體絕緣受到損傷，導致局部放電發生。當遇到過電壓作用時，繞組便有可能發生餅間或匝間短路導致變壓器絕緣擊穿事故。或者在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用，絕緣損傷部位逐漸擴大，最終導致變壓器發生絕緣擊穿事故。例如，某臺150MVA、220kV的電力變壓器，低壓側短路后，用常規試驗方法沒有發現問題，投入運行后6個月，突然發生損壞事故。
3、累積效應，運行經驗表明，運行變壓器一旦發生繞組變形，將導致累積效應，出現惡性循環。例如，某臺31.5MVA、 110kV的電力變壓器，在運行的5年中， 10kV側曾遭受多次沖擊，經吊罩檢查發現其內部繞組已存在嚴重變形現象。若不是及時發現繞組變形；很難說在什么時候這臺電力變壓器就會發生事故。再如，某變電站的一臺40MVA、110kV電力變壓器發生短路后速斷保護跳開三側斷路器，經預防性試驗合格再投運 1個月后，油中特征氣體增長。一停運檢修發現 35kV繞組已整體變形，包括10kV繞組多處有露銅，導線有燒融現象。因此，對于繞組已有變形但仍在運行的電力變壓器來說，雖然并不意味著會立即發生絕緣擊穿事故，但根據變形情況不同；當再次遭受并不大的過電流或過電壓，甚至在正常運行的鐵磁振動作用下；也可能導致絕緣擊穿事故。所以，在有的所謂“雷擊”或“突發”事故中，很可能隱藏著繞組變形協故障因素。
三、防止變壓器出口短路的技術措施
1．變壓器的中低壓側加裝絕緣熱縮套。對變壓器的中、低壓側電壓等級是35KV及以下的，只要其出線采用的是硬母線，可以從變壓器出口接線樁頭一直到開關柜的母線，包括開關室內高壓開關柜底部母排，全部加裝絕緣熱縮套。如果采用的是軟母線，可在變壓器出口接線樁頭和穿墻套管附近加裝絕緣熱縮套。這樣可有效防止小動物等造成的變壓器出口短路。
2．對變壓器的中、低壓側為35KV或10KV電壓等級的變壓器，由于其屬于中性點屬于小電流接地系統，所以要采取有效措施防止單相接地時發生諧振過電壓，從而引起絕緣擊穿，造成變壓器的出口短路。防止單相接地時發生諧振過電壓的措施有：
電壓互感器的二次開口三角加裝消諧器，如微電腦控制的電子消諧器。我們使用的是WNX III型系列微電腦多功能消諧裝置，是抑制鐵磁諧振過電壓，保護高壓熔絲、電壓互感器免遭損壞的最理想的自動保護裝置。它是當代電力電子技術和微電腦技術相結合的產物，具有消諧能力強、功能齊全、抗干擾性能好、可靠性高、運行時不改變一、二次接線，并且無需對裝置整定，使用方便。
電壓互感器的一次中性點對地加裝小電阻或者非線性消諧電阻。我們加裝的是LXQ(D)-10和LXQ(D)-35非線性電阻。
對電容電流超過規程標準的，加裝消弧線圈或者自動調協消弧線圈。
3．對變壓器中低壓側的支柱瓷瓶，包括高壓開關柜可更換爬距較大的防污瓷瓶，或者涂刷常溫固化硅橡膠防污閃涂料(RTV)，防止絕緣擊穿造成的變壓器出口短路。常溫固化硅橡膠防污閃涂料應滿足DL/T627—1997標準。
4．將變壓器中低壓側的開關更換為開斷容量更大的開關，防止因開斷容量不足引起開關爆炸造成的變壓器出口短路。
5．對變壓器、母線及線路避雷器要全部更換為性能良好的氧化鋅避雷器，提高設備的過電壓水平。
6．不斷完善變壓器的保護配置。變壓器的繼電保護盡量采取微機化，雙重化，盡可能安裝母線差動保護，失靈保護，提高保護動作的可靠性，靈敏性和速動性。變壓器的中低壓側應配置限時速斷保護，動作時間應<0.5秒。確保在變壓器發生出口短路時，可靠、快速切除故障，減小出口短路對變壓器的沖擊和損害。
7．對進線為雙電源備用電源自投的110KV變電站，要采取措施防止備用電源自投對故障變壓器的再次沖擊。
四、防止變壓器出口短路的管理措施
1．加強變壓器保護的年檢以及繼電保護的定值、保護壓板的管理工作，確保其動作的正確性，杜絕故障時因保護拒動對變壓器造成的損害。
2．科學合理的計算保護定值，消除保護“死區”，快速切除流過變壓器的故障電流。例如，對于變壓器的過流保護（后備保護），應該縮短動作時間，在滿足與下一級保護配合的選擇性條件下，越短越好，最長也不應該大于2s，以減小過電流對變壓器的沖擊。對于終端變電所，電源測線路保護定值可延伸到終端變的變壓器內部，以增加保護動作的可靠性。
3．對抗外部短路強度較差的變壓器或者受過出口短路沖擊發生變形的變壓器，對于系統短路跳閘后的自動重合或強行投運，應看到其不利的因素。因此，應根據短路故障是否能瞬時自動消除的概率，對近區架空線（如2km以內）或電纜線路取消使用自動重合閘，或適當延長合閘間隔時間以減少因重合閘不成而帶來的危害，并且盡量對短路跳閘的變壓器進行試驗檢查。否則有時會加劇變壓器的損壞程度，甚至失去重新修復的可能。
4．加強對線路的巡視，發現長高的樹木等及時砍伐，防止線路接地造成的變壓器出口短路或者引起的過電壓。
5．加強電纜構封堵，嚴防小動物進入開關室，避免小動物引起的單相接地造成變壓器的出口短路，也避免其引起的過電壓對變壓器的損害。
6．對于全封閉的開關室，加裝排氣扇通風，或者安裝抽濕機，始終保持開關室的干燥，防止設備凝露及污閃事故造成的變壓器出口短路。
7．加強對變壓器出口處避雷器的預試和運行維護，確保其對因雷擊等產生的過電壓的吸收，防止避雷器損壞造成的變壓器出口短路。
8．加強變電設備的運行管理，及時發現設備缺陷，保證變壓器的正常運行。
9．加強技術監督工作，嚴禁設備超周期運行，對室內母線及瓷瓶定期清掃，及時進行耐壓試驗，確保設備絕緣良好。
10．每年安排2次以上的設備紅外線普測，積極開展避雷器在線監測、絕緣在線監測、高壓開關SF6氣體在線監測等項目，及時掌握設備運行狀況。
11．對新投運的變壓器和未作過變形測試的變壓器全部做一次變形測試，保留測試數據，這樣，在變壓器遭受出口短路沖擊后，可以此作為基礎數據判斷變壓器變形程度，認定變壓器能否繼續運行。對未發生明顯繞組變形的變壓器，及時投入運行，不僅節省了大量的人力、物力和財力，還大大縮短了檢修周期。
12．加強電網規劃、建設的科學管理，合理安排運行方式，限制短路電流，減小出口短路對變壓器造成的損害。
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
下一篇：并聯電容器單臺保護熔斷件
服務咨詢