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摘要：变压器是电力能源输送过程中非常重要的一个设备，变压器装置是否安全稳定关系到安全用电。文章通过对变压器抗短路能力核算进行分析，探讨提高变压器抗短路能力的方法措施。
关键词：变压器;抗短路能力;能力核算;短路治理
1变压器抗短路能力评估
在运110kV变压器抗短路能力的综合评估主要从运行情况、抗短路校核和绕组变形试验测试情况三大方面展开。变压器运行情况评价，即主要考虑历史冲击情况对变压器绕组的影响，并伴随累积效应。抗短路校核情况是变压器承受短路能力重要的因素，它是短路损坏的源头。针对有结构参数的变压器，采用专业变压器短路软件进行校核。主要过程包括：首先进行变压器短路电流计算，然后进行绕组模型建立，再进行绕组漏磁计算，最后进行短路强度核算，得到变压器的耐受短路电流值。对没有结构参数的变压器进行推测评估，采用三同原则：在同期、同容量、同阻抗的前提下，参考有结构参数变压器校核的结果进行折中评估。变压器绕组变形测试是比较直观反映变压器状态的重要指标。变压器绕组变形测试包括：频率响应分析法（FRA）、低电压阻抗法和部分电容测量法，充分利用各单位现有条件，进行绕组变形测试，作为在运110kV老旧变压器抗短路能力评估手段的重要补充，本次评价主要考虑频率响应分析法（FRA）测试结果。
2计算方法
按照系统的具体运行方式，110kV以上大型电力变压器以及全部110kV的大型电力变压器，使用系统等值阻抗方法实施短路电流水平的具体计算。计算中压、中高、侧母线的具体短路电流，会按照所在地区电力调度部门所供应的具体年度运行报告实施计算，系统等值结构及变换过程如图1、2所示。其中jXH、jXM分别为高、中压系统等值阻抗;jXH1、jXM1分别为高、中压系统正序等值阻抗;jXH0、jXM0分别为高、中压系统零序等值阻抗;jXTH、jXTM、jXTL分别为变压器高、中、低压绕组等值阻抗;jXΔH、jXΔM分别为星角变换后变压器高、中壓等值阻抗;jXTH-M、jXΔH-M分别为星角变换前后变压器高—中压等值阻抗;EH为系统高压侧等值电势，EM为系统中压侧等值电势。计算变压器高、中压母线三相短路电流可根据图2a）的正序网络进行，若令等值电势EH=EM=1.0，则有式（1）成立。
式中：IFH1、IFM1分别为高、中压母线三相短路正序电流;jXHE1、jXME1分别为从故障点看入的系统等值阻抗。
3变压器抗短路能力治理措施
3.1有结构参数产品的抗短路能力校核
在ELDINST专业变压器短路机械力配套软件以及计算软件的基础上实施计算，首先可以利用TOK验证软件，完成变压器短路电流的精确化计算，然后可以把该结果与系统阻抗相结合，进而计算出各个分接情况之下的具体非对称短路电流以及稳态短路电流。然后，完成变压器的整体建模，并且认为所有变压器都属于一个弹性系统。其次在YOKEBEAM软件的基础上完成出压钉、压板、器身垫块以及托板等承压结构的具体刚度系数计算。最后使用ELDINST，对变压器轴向以及幅向的具体漏磁分布、出变压器的固有频率等进行计算，计算验证主要包含：幅向刚度、幅向抗短路能力、幅向稳定性、幅向弯曲抗短路能力、以及轴向抗短路能力等方面，同行业或者较早期考虑的比较全面。
3.2使用可靠性高的继电保护
造成变压器短路故障的因素有很多，比如说外力破坏、异物侵入以及操作失当等。想要完全杜绝这些问题是非常困难的，因此工作人员要转变思路，使用科学合理的继电保护装置提升供电线路的稳定性。针对已经投入运行的变压器，使用保护系统提供的直流电源来维持继电保护装置的正常运行。就目前的技术能力而言，已经投入使用的变压器抵抗外部短路的能力不高，在跳闸之后可能出现强行投运或者自动合闸等问题。想要解决这一问题，相关部门要根据短路故障是否会自动消除的概率，在近区架空线以及电缆线路中取消重合闸的运用，同时也可以通过延长间隔时间的方式来降低自动重合闸所带来损失[1]。
3.3高、低压线圈绕制过程控制
第一，低压线在圈绕制时，两端需要预置档板，关于线圈绕制中的整体轴向高度需要进行控制。第二，需要将线圈层间绝缘部分由之前的点胶纸换成全胶纸，使得绕组出烘后的具体机械强度得到增加。第三，线圈绕制需要使用拉紧导线装置，保障端面线匝具备紧密性。第四，高压线圈两端面需要使用双H胶预烘实施定型，高压线圈外表面需要使用一层无纬粘带实施半叠绕，最终保障线圈机械强度得到增加。第五，高低压线圈绕制完毕后，使用液压千斤顶对线圈进行轴向压紧，然后使用恒压干燥工艺完成线圈烘装，最终对高以及低压线圈高度差进行控制。
3.4重视变压器绕组变形的测试工作
一般情况下，短路故障电流冲击变压器后其绕组会发生变形的现象，即使当时未发生任何问题，也会留有一定的隐患，主要包括以下两方面：一方面，变压器绝缘距离会有所改变，固体绝缘性会受到不同程度的损伤，导致发生局部放电的情况;另一方面，在雷击过电压影响下出现匝间和饼间增加击穿的可能性，导致发生突发性的绝缘故障。因此，变压器绕组变形测试工作的重要性不言而喻，电力企业应安排专业人员定时展开此项工作，通过测试对变压器有无故障问题或者安全隐患进行判断，降低变压器发生故障的概率。传递函数零点、极点分布与二端口网络内部的元件和连接方法存在一定的联系相关研究证实当变压器绕组介于10kHz—1MHz时谐振点较多，在频率不超过10kHz时绕组电感作用较强，谐振点较少，分布电容变化敏感性相对较差;在频率大于1MHz时绕组电感会被分布在电容所旁路，谐振点同样会有所减少，电容变化不敏感，在频率增大的情况下测试回路杂散电容会影响整体测试结果。变压器绕组变形测试设备价格较高，对操作人员的专业水平有着较高的要求，为了保证绕组变形测试工作的顺利进行，工作人员可将变压器绕组电容变化量作为依据对其是否发生变形的情况进行判断，用其对频率响应法进行补充，在频率响应法不满足有关条件时可使用横向对比积累和纵向对比积累的方法对电容量进行测试。
结语
综上所述，随着电力事业快速发展，变压器的抗短路能力高低也受到更多关注，抗短路能力关系到整个供电线路能否稳定运行。对于电力工作者而言，想要确保变压器装置的安全稳定还需要从多方面提高装置的抗短路能力，以提高电力系统运行水平。
参考文献
[1]李小蓉，欧强，张晓斌，等.电力变压器真型模型突发短路试验研究与分析[J].变压器，2018，55（9）：39-43.
关键词：变压器;抗短路能力;能力核算;短路治理
1变压器抗短路能力评估
在运110kV变压器抗短路能力的综合评估主要从运行情况、抗短路校核和绕组变形试验测试情况三大方面展开。变压器运行情况评价，即主要考虑历史冲击情况对变压器绕组的影响，并伴随累积效应。抗短路校核情况是变压器承受短路能力重要的因素，它是短路损坏的源头。针对有结构参数的变压器，采用专业变压器短路软件进行校核。主要过程包括：首先进行变压器短路电流计算，然后进行绕组模型建立，再进行绕组漏磁计算，最后进行短路强度核算，得到变压器的耐受短路电流值。对没有结构参数的变压器进行推测评估，采用三同原则：在同期、同容量、同阻抗的前提下，参考有结构参数变压器校核的结果进行折中评估。变压器绕组变形测试是比较直观反映变压器状态的重要指标。变压器绕组变形测试包括：频率响应分析法（FRA）、低电压阻抗法和部分电容测量法，充分利用各单位现有条件，进行绕组变形测试，作为在运110kV老旧变压器抗短路能力评估手段的重要补充，本次评价主要考虑频率响应分析法（FRA）测试结果。
2计算方法
按照系统的具体运行方式，110kV以上大型电力变压器以及全部110kV的大型电力变压器，使用系统等值阻抗方法实施短路电流水平的具体计算。计算中压、中高、侧母线的具体短路电流，会按照所在地区电力调度部门所供应的具体年度运行报告实施计算，系统等值结构及变换过程如图1、2所示。其中jXH、jXM分别为高、中压系统等值阻抗;jXH1、jXM1分别为高、中压系统正序等值阻抗;jXH0、jXM0分别为高、中压系统零序等值阻抗;jXTH、jXTM、jXTL分别为变压器高、中、低压绕组等值阻抗;jXΔH、jXΔM分别为星角变换后变压器高、中壓等值阻抗;jXTH-M、jXΔH-M分别为星角变换前后变压器高—中压等值阻抗;EH为系统高压侧等值电势，EM为系统中压侧等值电势。计算变压器高、中压母线三相短路电流可根据图2a）的正序网络进行，若令等值电势EH=EM=1.0，则有式（1）成立。
式中：IFH1、IFM1分别为高、中压母线三相短路正序电流;jXHE1、jXME1分别为从故障点看入的系统等值阻抗。
3变压器抗短路能力治理措施
3.1有结构参数产品的抗短路能力校核
在ELDINST专业变压器短路机械力配套软件以及计算软件的基础上实施计算，首先可以利用TOK验证软件，完成变压器短路电流的精确化计算，然后可以把该结果与系统阻抗相结合，进而计算出各个分接情况之下的具体非对称短路电流以及稳态短路电流。然后，完成变压器的整体建模，并且认为所有变压器都属于一个弹性系统。其次在YOKEBEAM软件的基础上完成出压钉、压板、器身垫块以及托板等承压结构的具体刚度系数计算。最后使用ELDINST，对变压器轴向以及幅向的具体漏磁分布、出变压器的固有频率等进行计算，计算验证主要包含：幅向刚度、幅向抗短路能力、幅向稳定性、幅向弯曲抗短路能力、以及轴向抗短路能力等方面，同行业或者较早期考虑的比较全面。
3.2使用可靠性高的继电保护
造成变压器短路故障的因素有很多，比如说外力破坏、异物侵入以及操作失当等。想要完全杜绝这些问题是非常困难的，因此工作人员要转变思路，使用科学合理的继电保护装置提升供电线路的稳定性。针对已经投入运行的变压器，使用保护系统提供的直流电源来维持继电保护装置的正常运行。就目前的技术能力而言，已经投入使用的变压器抵抗外部短路的能力不高，在跳闸之后可能出现强行投运或者自动合闸等问题。想要解决这一问题，相关部门要根据短路故障是否会自动消除的概率，在近区架空线以及电缆线路中取消重合闸的运用，同时也可以通过延长间隔时间的方式来降低自动重合闸所带来损失[1]。
3.3高、低压线圈绕制过程控制
第一，低压线在圈绕制时，两端需要预置档板，关于线圈绕制中的整体轴向高度需要进行控制。第二，需要将线圈层间绝缘部分由之前的点胶纸换成全胶纸，使得绕组出烘后的具体机械强度得到增加。第三，线圈绕制需要使用拉紧导线装置，保障端面线匝具备紧密性。第四，高压线圈两端面需要使用双H胶预烘实施定型，高压线圈外表面需要使用一层无纬粘带实施半叠绕，最终保障线圈机械强度得到增加。第五，高低压线圈绕制完毕后，使用液压千斤顶对线圈进行轴向压紧，然后使用恒压干燥工艺完成线圈烘装，最终对高以及低压线圈高度差进行控制。
3.4重视变压器绕组变形的测试工作
一般情况下，短路故障电流冲击变压器后其绕组会发生变形的现象，即使当时未发生任何问题，也会留有一定的隐患，主要包括以下两方面：一方面，变压器绝缘距离会有所改变，固体绝缘性会受到不同程度的损伤，导致发生局部放电的情况;另一方面，在雷击过电压影响下出现匝间和饼间增加击穿的可能性，导致发生突发性的绝缘故障。因此，变压器绕组变形测试工作的重要性不言而喻，电力企业应安排专业人员定时展开此项工作，通过测试对变压器有无故障问题或者安全隐患进行判断，降低变压器发生故障的概率。传递函数零点、极点分布与二端口网络内部的元件和连接方法存在一定的联系相关研究证实当变压器绕组介于10kHz—1MHz时谐振点较多，在频率不超过10kHz时绕组电感作用较强，谐振点较少，分布电容变化敏感性相对较差;在频率大于1MHz时绕组电感会被分布在电容所旁路，谐振点同样会有所减少，电容变化不敏感，在频率增大的情况下测试回路杂散电容会影响整体测试结果。变压器绕组变形测试设备价格较高，对操作人员的专业水平有着较高的要求，为了保证绕组变形测试工作的顺利进行，工作人员可将变压器绕组电容变化量作为依据对其是否发生变形的情况进行判断，用其对频率响应法进行补充，在频率响应法不满足有关条件时可使用横向对比积累和纵向对比积累的方法对电容量进行测试。
结语
综上所述，随着电力事业快速发展，变压器的抗短路能力高低也受到更多关注，抗短路能力关系到整个供电线路能否稳定运行。对于电力工作者而言，想要确保变压器装置的安全稳定还需要从多方面提高装置的抗短路能力，以提高电力系统运行水平。
参考文献
[1]李小蓉，欧强，张晓斌，等.电力变压器真型模型突发短路试验研究与分析[J].变压器，2018，55（9）：39-43.