摘要:随着社会经济的发展，人们的用电需求也随之增加，促使变压器不断进行更新进步。变压器在电网中发挥着调节电压和分配电能的作用，保障变压器的正常运行对保障人们的用电安全和用电效率有重要意义。本文主要就升压变压器低压侧短路故障分析与处理进行分析探讨。
关键词：升压变压器；低压侧短路；故障分析处理
升压变压器发生短路故障的诱因非常多，其发生故障时的表现、特征也多种多样，发生短路时，电路中短时流过巨大的电流，有时候甚至达到正常运行时电流的几十倍。短时间内，剧烈增加的电流，将产生巨大的电磁力，绕组在巨大电磁力的作用下可能会发生严重破坏，进而导致一系列事故的发生。因此认清故障发生的机理，探索解决问题的途径，对于提高升压变压器抗短路能力具有重要意义。
1升压变压器低压侧常见短路故障分析
1.1绕组故障
绕组作为变压器的核心组成部件，是实现变压器低电压和高电压之间传输和变换的关键。升压变压器低压侧绕组的故障形式通常包括绕组短路、绕组断路、绕组变形、绕组松动等，故障的产生多是绕组自身结构及绝缘等设计不当造成的。在诸多升压变压器的绕组故障中，绕组短路的故障发生几率较高，绕组短路故障不仅使变压器不能正常工作，还会威胁变压器内部其它元器件的安全运行。升压变压器低压侧绕组短路故障时会伴随有异常现象出现，如变压器工作时存在局部过热或者局部放电等现象，为了避免升压变压器绕组发生烧断故障，必须及时发现，及早处理。对于升压变压器工作过程中的绕组变形、松动、绝缘失效等故障，一般从变压器表面无法识别，但是会降低变压器抵抗短路电流的能力，继续使用会产生绕组松散，使内部的电场强度分布不均匀，使变压器内部导线局部高温，烧毁绝缘橡胶出现绕组短路。
1.2铁芯故障
升压变压器铁芯故障形式包括铁芯多点接地、铁芯片间短路、铁芯接地不良等。上述诸多的故障中铁芯多点接地故障较为常见，故障发生时铁芯会伴随产生较多的热量，铁芯局部产生高温，将会加速变压器绝缘物质的老化，进而加剧铁芯产生更多的热量，严重的会使变压器铁芯出现接地并烧断引线的故障。铁芯片间短路和铁芯接地不良等故障出现时同样会使铁芯产生过多的热量，导致局部过热，增加铁芯片层之间绝缘物质的老化，如果不能及时进行处置，将会进入恶性循环状态，使故障不断蔓延。
1.3附件故障
（1）引线故障。升压变压器绕组通过引线与外部电路相连，引线与绕组的连接通常采用焊接形式，因此对于引线的焊接质量要求较高。常见的引线故障包括引线短路、接触不良、断路等，其中引线断路会使变压器无法输入交流电源，不能正常工作；引线的对地短路故障将会使其产生较多的热量，导致引线的烧毁；引线相间短路极有可能导致变压器绕组之间的短路，引起整个变压器的故障。（2）套管故障。套管作为升压变压器的重要组成部分，长时间使用过程中受电场影响、环境的侵蚀，主要起着保护引线的作用。套管故障形式包括套管位移、局部放电、套管爆炸等，其中一旦套管发生爆炸故障，将会使损毁整个变压器内部结构，整个变压器不能正常工作；套管位移或者开焊，极有可能使变压器进水，引起变压器绕组短路，甚至变压器烧毁故障。
2升压变压器低压侧短路故障原因
2.1天气的影响
由于功能需要，变压器要在室外进行布置。但室外的天气会影响变压器的运行。在雷雨天，雷电会对变压器产生不良影响，严重情况下，变压器会发生故障。所以在对变压器进行维护时要实施防雷措施，减少雷电对变压器的影响。
2.2老化导致的故障
变压器使用年限较长时，会因老化导致一些故障发生。变压器的绝缘设施最容易发生老化。绝缘老化会使变压器的绝缘性能减弱，影响变压器正常使用，减少变压器的使用寿命，甚至会导致用电危险发生。
要注意变压器的负荷不能超出它的荷载量，否则加速变压器的老化，使变压器绝缘设施的功能减弱，使变压器不能正常运行。
2.3对变压器的管理维护不足
变压器需要进行定期检查，对出现的问题和故障进行及时的维修。然而有些单位由于各种原因对变压器疏于管理，经常等变压器出现较大故障影响使用时才能发现问题，而这时再进行设备维修和设备更换都需要耗费较多的费用。在强制维修期间，变压器服务范围不能正常用电，影响用户生产和生活。要使变压器保持正常状态，就要及时进行检修，及时修理和更换老化的部件。
3故障处理
限制电气设备短路电流的方法有很多，可采用变压器分列运行、馈出线装设限流电抗器、采用高阻抗变压器、在变压器低压侧母线装设限流电抗器、变压器低压侧母线直接串联快速开关，或者将限流电抗器和快速开关并联后串联接入变压器低压侧母线。然而，众多馈出线都装设限流电抗器或者采用高阻抗变压器，这两种方案都不经济。目前，国内制短路电流已经积累了丰富的运行经验，主要采用以下3种方式设限。
3.1变压器低压侧母线装设限流电抗器
采用在变压器低压侧串联电抗器限流的方法，可以将其短路电流限制在一定水平，从而保证在馈线发生三相或两相短路时变压器能够安全运行。由于电抗器自身的特性，系统必将存在以下不可避免的问题。(1)由于限流电抗器串联在变压器的低压侧，系统正常运行时电抗器流过负荷电流，必然会产生巨大的电能损耗，给企业造成一定的经济损失。(2)由于系统正常运行时在电抗器上会产生电压降，而这个电压降会随负荷变化，影响供电电压的质量，特别是在较大功率电动机启动时，电抗器上的电压降会加剧，从而影响其他负荷的正常运行，甚至造成有低电压保护的设备跳闸。(3)空心电抗器强大的漏磁场会使混凝土和通信受到影响和干扰。一方面，楼板或基础混凝土中的钢筋在强大的漏磁场作用下产生附加损耗，而且在长期的振动下，将使混凝土松软，影响混凝土基础和厂房的寿命;另一方面，强大的漏磁场将使通信系统及计算机监控系统受到严重干扰，甚至无法正常工作。
3.2电抗器和快速开关并联后接入变压器母线
限流电抗器和快速开关并联后，串联接入变压器低压侧母线。在变压器正常运行时，电流几乎全部流过快速开关，避免了变压器低压侧回路中装设限流电抗器出现的诸多问题。当母线或馈出线发生短路时，快速开关会快速断开，投入限流电抗器限制短路电流，使故障点的短路电流降低到主变可以承受的短路电流，从而保障主变和系统的安全运行。通过在电抗器两端并联快速开关，不但能够解决馈出线短路引起的主变穿越性故障外，而且从根本上避免了长时间使用电抗器带来的电压波动、电能损耗和漏磁场等问题，大大提高了供电质量。
3.3变压器母线直接串联快速开关
在变压器低压侧母线直接串联快速开关，当变压器低压侧馈线发生三相或两相短路时，快速开关第一时间快速动作，使变压器快速退出运行而免受短路电流的冲击，确保变压器自身不会烧毁。相比电抗器和快速开关并联后接入变压器母线来说，变压器母线直接串联快速开关这项方案的供电可靠性降低，无须加盖电抗器室，并且快速开关可以采用组件方式安装在主变室内，既节省了投入成本，又能避免变压器被烧毁。
结束语
电网是一个整体协调工作的网络，若局部变压器发生故障将导致大面积的停电、停工事件。现如今对于升压变压器的需求也随之增加，同时要求变压器具备更好的安全性、供电可靠性、电能质量以及对环境的影响小等特点。变压器的安全稳定运行，对于社会经济的发展具有重要作用，因此研究如何提高升压变压器的性能具有重要意义。
参考文献
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