变压器运行中的短路故障定位与原因分析

变压器运行中的短路故障定位与原因分析

唐俊

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江苏华鹏变压器有限公司 常州溧阳 213300

摘要：变压器对整个电力系统的运行状态具有决定性作用，变压器若出现短路故障，则会影响整个供电服务系统的运行状态与效率。局部温度升高、绝缘性能破坏等都是导致变压器短路的原因。及时发现并处理短路故障，是保证变压器和电力系统正常、稳定运行的重要举措。鉴于此，本文将在分析变压器常见短路故障点以及原因的基础上，运用试验检测技术，重点探究变压器运行中短路故障定位和解决的有效方法。

关键词：变压器；短路故障；故障定位；原因；处理方法

在设备运行过程中，因电流引起的局部温度升高，会直接损坏变压器构件、西您能，从而影响整个电力系统的运行情况，降低电力系统的运行效率，影响生产生活用电。尤其是随着社会用电需求的日益增加，电力系统对大功率变压器的需求相应增大，若变压器出现短路故障，电力系统的整个电路都会受到影响，降低输电效率、供电服务水平，还会增加电力系统运行维护成本。

一、变压器运行中短路故障的类型和原因

变压器的短路故障主要由温度升高而引起，绕组、铁芯、套管等位置是变压器最常出现温度升高的位置，是引起变压器短路故障的主要部位，导致变压器结构性短路、运行短路。例如，若变压器的负载较大、运行时间较长，设备的温度会不断升高，散热性能也会受到影响而发生变化，降低变压器的整体散热性，而影响变压器绕组的绝缘性。当线路中的电压发生变化，就会对形成的绝缘性造成破坏，出现断裂等情况，导致变压器绕组局部升温，引起设备短路问题。再如，当变压器夹紧螺钉的绝缘性被破坏，铁芯层与螺钉连接，温度过高引起铁芯熔化，且对磁芯造成影响，直接导致堆芯短路，并进一步破坏设备的绝缘性能[1]。除此之外，套管、接头以及瓦斯保护位置都是变压器出现短路故障的常见位置，在试验检测时，应作为短路故障检测的重点环节。

由于绝缘性遭到破坏、温度升高等引起的变压器短路故障，主要可以分为结构性短路和运行短路两种短路故障。不同类型故障的定位、原因以及处理方法不同，检测人员需要具体确定变压器短路的实际类型，从而“对症下药”，针对性地处理、解决变压器短路故障。

绕组方式、温度以及电线的质量是引起变压器结构性短路的主要原因，一方面，环境温度对材料的温度、性能强度都会产生直接的影响，引起线材、盘条等温度变化[2]。构件材料的温度变化直接影响材料性能，从而对变压器的结构性能产生影响。如，盘条温度会影响盘条外坡的强度、韧性。变压器材料的选择、设计和使用一般在室温环境下进行，对室温环境的适应性较大，而变压器的温度会随着使用时间的延长或构件运行状态，而出现局部升温、整体升温的情况，在室温环境下设计的构件、材料等的性能会受到温度变化的影响，而引发短路等故障。如，随着工作电流的增加，变压器内部温度逐渐增加，若其温度得不到及时控制，则会直接导致设备、电路故障，甚至因线圈烧坏而损坏整个变压器设备。另一方面，构件的质量是决定变压器短路故障发生频率的一大原因。部分生产商为了节约成本，从而达到增加经济效益的目的，在变压器构件材料、设计和制造时，使用的电线机械强度较低，虽然能满足正常状态下设备运行的需求，但是，若运行时间过长或存在其他不良因素，则会在运行过程中暴露诸多问题，如，铜线暴露，直接引起线路短路甚至设备烧坏。因此，相关单位在采购变压器设备时，要对设备参数、构件规格、整体性能等进行全面检测，严格控制设备导线规格，根据工作需求和标准，选择、采购设备，防止在设备运行过程中发生无法避免、挽回的问题和损失。

瓦斯保护位置也是变压器运动短路故障的一大类型，若变压器内部发生故障，工作人员对其采取保护措施，实现对瓦斯的重点保护，断开操作后，油会分解大量的气体，从而引起变压器保护的严重错误，进而加重变压器的运行短路故障，甚至极大程度上加大变压器运行空间内的安全风险。

变压器的绕组方式、绝缘层完整性、运行时间和负荷、电线质量、瓦斯保护等均是引起变压器短路故障的主要因素。由于受到客观环境和主观操作的影响，变压器在运行过程中很容易出现各种各样的故障，短路是其中较为严重的故障，应受到工作人员、检修人员、管理人员的重点关注。

运行短路主要是设备在运行过程中，因长期处于短路电流状态运行，线圈遭到损坏，设备的正常运行受到影响。针对这一情况，工作人员需要设立保护装置，一旦出现短路电流，线路开启保护装置，防止短路电流对变压器的整体运行造成不可挽回的影响。

二、变压器运行中短路故障定位与处理的有效方法

鉴于短路电流、温度过高是引起变压器运行中短路故障的两大直接原因，检测维修人员需要定期对变压器的运行电流、结构、电网以及主要故障位置进行试验检测，并在设备采购和使用之前，对设备组成的各种材料进行质量检验，确保变压器的构件质量、内部结构以及运行状态等均处于良好状态，避免在运行过程中发生短路故障。

（一）构件材料质量控制

线圈、导线等材料直接影响变压器的运行状态，引发短路故障，如，温度升高导致铁芯熔化、导线性能无法满足需求等材料质量问题都会直接引起结构性短路，影响变压器的正常使用。针对这一情况，相关单位要做好设备材料质量检测工作，对导线、绝缘油、钢板、线圈、油箱、套管、铁芯等容易出现短路故障的主要位置进行重点检测，并对检测数据进行回收、分析，对比标准参数，及时发现材料质量问题，从众多供应商中选择材料规格、参数达标的供应商，确保构件材料在变压器运行过程中，能保证基本性能，共同服务于变压器安全、稳定运行。在材料检测时，检测人员需要根据实际电流通过情况下构件的实际性能，确保在实际工作环境中，材料质量、性能能满足变压器运行需求。

例如，在企业采购生产设备以及其他零部件之时，由采购人员、检测人员多主体联合，共同对市面上的相关产品的质量、规格、参数等进行检测、分析，从众多供应商中选择能满足其工作需求、达到质量标准的设备、零部件，在采购环节，确保所采购的原材料能经过机械设备的加工，生产能满足变压器制造需求的零部件。在变压器制造的过程中，检测人员要建立定期、动态的检测机制，对正处于运行状态的变压器等设备进行数据测量、参数分析和质量检验，全过程跟踪检测，避免在生产环节因各种因素导致所制造的变压器、零部件等无法达到国家质量标准和满足市场需求。在变压器制作结束并正式投入运行这一环节，对构成变压器的各种构件和变压器的运行状态进行具体检测，确保生产的变压器达到出厂、使用的标准，并对后续检测维护所用到的零部件进行质量检测、保证。

（二）变压器短路试验检测

针对变压器运行中的短路故障，进行针对性的短路检测，将变压器的高压线圈、电源连接起来，形成低压线圈闭合。在做好上述准备工作之后，确定额定电流范围，调整电压改变通过变压器电路的电流，借助仪器读取短路电流损失以及负载，明确铜消耗、铁消耗情况。检测人员还能根据试验过程中获取的视觉数据，评估变压器电路所能承受的电压范围，精准识别故障，并根据变压器的电压范围，在运行过程中，将电压控制在范围内，提升变压器运行和电路的稳定性、安全性。

检测人员要在通电之后，打开变压器的开关，在运行状态下，使用专业的检测工具，在变压器各重要位置进行数据测量，将测量得到的数据与设计参数相比较，确保运行参数与设计参数相符。若发现运行参数等数据与设计参数不相符，则检测人员要对能引起检测位置参数变化的相应位置、构件进行进一步细致检测， 精准定位引起参数异常的零部件，对其进行针对性处理、优化，保证变压器的质量和功能均符合国家标准。

（三）红外线故障检测

变压器短路故障检测具体对发生故障的线路、位置进行检测、分析，但是由于电路和构件结构较为复杂，其存在的各种故障并不能被检测人员肉眼观察明确，而需要借助相应的仪器设备，尤其是对电路进行故障检测时，传统的检测技术效率和准确性低，逐渐无法满足变压器短路故障检测排查的工作需求。针对这一情况，检测人员应在现代技术、仪器设备的支持下，将红外线故障检测技术应用于变压器线路故障检测、诊断工作环节，在红外线成像仪的辅助下，以不同颜色区分处于不同状态的构件运行状态，精准定位变压器短路故障点，辅助维修人员针对性制定并实施检修方案[3]。处于短路状态的故障点温度高于周围温度，红外线成像仪会针对故障点温度变化的这一特点，以温度为参数形成检测图像，检测人员能根据仪器屏幕，直接发现温度较高的位置，发现并处理短路故障。

此外，在设计环节，在变压器设备内合理设计、 配备继电保护装置，并保证继电保护装置应用的有效性。鉴于多种因素都会引起变压器运行短路故障，这一故障若得不到及时控制，则会影响变压器的整体质量和运行情况，甚至导致变压器停止运行。对变压器进行有效的继电保护尤其必要，检测人员要合理使用继电保护装置，将其安装在母线差动装置上，若变压器出现短路故障时，继电保护装置则能对其进行快速清除，降低短路故障对变压器系统、运行的不良影响，保证变压器安全、有序、 稳定运行。

三、结语：及时发现并处理短路故障，是保障变压器正常、稳定、安全运行的重要前提。检测与维修人员使用现代仪器设备，如，红外线成像仪，检测、明确变压器设备短路故障位置、程度，通过材料质量控制、短路试验等，精准定位短路故障类型、情况等，目的明确地制定并实施检修方案，解决短路问题，以变压器稳定运行提升电力系统服务质量。

参考文献

[1]李智.配电变压器绕组短路故障特征及其检测技术研究[D].山东理工大学,2023.

[2]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.

[3]刘文娟,樊建平,李恺洋.基于红外热成像仪的变压器短路故障检测新方法研究[J].机电工程技术,2022,51(12):288-292.