抗短路能力

根据统计，2010年之前，220干伏变压器跳闸故障中，因受短路电流冲击后绕组失稳或内部放电导致的故障占80%以上。 从变压器短路损坏情况分析，由于绕组材质或工艺不良导致的抗短路能力不足是变压器损坏的主要原因。2010年起，山东公司开展变压器抗短路能力校核及治理工作，累计校核220千伏变压器720余台，共计280台变压器抗短路能力不满足要求。根据校核结果，结合设备运行情况，逐台制定整体更换返厂改造、加装电抗器、中压分列运行等措施进行治理。同时开展变压器运行环境综合治理、优化保护足值配置等措施。截至2018年，累计返厂改造变压器240余台，整体更换10余台，加装限流电抗器、中压分列运行等20余台，抗短路能力不足变压器基本治理完成。

我公司生产的35kV电力变压器，是将本公司110kV电力变压器的制造技术，运用到35kV级的电力变压器产品上，经过多年来不断总结和完善，开发出的一种全新的具有独特技术水平的产品，它具有低损耗、低噪音、低局放、抗短路能力强、过载能力强、无渗漏、现场免吊罩、免维护等特点。

配电变压器中铜材质绕组在同等条件下比铝材质绕组有着更好的电气和机械性能，大部分电力用户在采购配电变压器时，明确要求绕组为铜材质。由于铜铝之间的巨大价差，一些不良厂商为节约成本，使用铝绕组代替铜绕组制作配电变压器提供给用户。此类变压器的出现不仅给用户带来了经济上的巨大损失，而且由于其存在过热、易老化、抗短路能力较差、抗氧化性和抗腐蚀性差等问题，给配电网的安全运行带来了极大隐患。

无励磁分接开关的作用是在特高压变压器无励磁的条件下通过改变分接位置，从而改变绕组的有效匝数，达到改变电压变比、调整和稳定输出电压的目的。依托国家电网公司科技攻关项目，中国电科院与上海华明共同研发了1000kV特高压变压器用无励磁分接开关。产品具有通流能力强、机械强度大、可靠性高的特点。动触头采用多片并联式双压簧结构，触头压力稳定，抗短路能力强；笼体采用环氧玻璃丝挤拉成型杆、高强度玻璃布缠绕管、环氧玻璃布层压板等绝缘材料，抗弯、抗扭强度高；产品触头温升、机械寿命、低温切换性能指标与进口同类产品相比有明显提升。产品通过全套型式试验及特殊试验考核，并通过国家级新产品技术鉴定，主要性能指标达到同类产品国际领先水平。目前，已有3台产品应用于晋北1000千伏变电站扩建工程中。

电力变压器作为电能转换的一次设备，在电力系统中有着十分重要的地位，并被称为电力系统的心脏。变压器的安全稳定运行对电网的可靠性及稳定性具有重要意义。随着我国电网容量的不断增大，短路容量相应增加，变压器出口短路形成的冲击电流所产生的巨大电磁作用力，会对变压器绕组的机械强度和动稳定性构成严重威胁。若不及时对故障变压器进行维修，不仅会损害变压器，更会对电网的正常运行造成影响，甚至导致电力系统崩溃。 变压器突发短路故障时，其绕组内会流过较大短路电流，在漏磁场的作用下对绕组产生较大电动力，进而导致绕组发生松动或变形。现有研究表明，变压器绕组变形具有累积效应，若不及时发现并修复松动或轻微变形故障，则当绕组松动或变形积累到一定程度后，会使变压器的抗短路能力大幅下降，较易引发重大事故。同时，绕组的松动或变形还会导致线圈内部局部绝缘距离发生变化，使局部出现绝缘薄弱点。当遇到过电压时，绕组可能发生饼间或匝间短路，或者由于局部场强增大而引起局部放电，随着绝缘损伤部位的逐渐扩大，最终导致变压器发生绝缘击穿事故，进而进一步扩大事态。因此，在运行过程中，当变压器经历了外部短路事故或进行常规检修时，如何有效诊断变压器绕组是否存在松动，进而判断变压器是否需要进行检修处理是保障变压器安全运行的重要措施。 变压器绕组变形检测是目前变压器的常规试验项目之一，最常用的检测方法主要有两种：一是短路阻抗法，由于变压器的短路阻抗反映的主要是变压器绕组的漏抗，而变压器漏抗由绕组结构决定，一旦变压器绕组发生松动或变形，变压器的漏抗也会发生相应改变，因此，通过对变压器的短路阻抗进行检测可间接反映变压器绕组是否发生了松动或变形，但该方法灵敏度较低，故障检出率较低，只能在变压器线圈整体变形较为严重时得到较为准确的诊断结果。二是频响法，将变压器绕组视为分布参数网络，并在频域由传递函数描述其特性，当绕组发生局部机械变形后，其分布参数发生相应变化，进而改变网络传递函数，因此，通过分析变压器绕组的网络传递函数曲线可对网络电参数进行分析，从而推断出变压器绕组是否发生松动或变形，但该方法的频响波形较为复杂，对绕组状况进行判断需要较多经验，难以形成明确的定量判据。 若将变压器绕组看作一个机械结构体，则当绕组结构或受力发生任何变化时，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映。因此，在变压器停电状态下，给变压器绕组注入频率和幅值已知的激励信号，则可通过测试变压器箱壁上的振动信号获取绕组的振动响应来对绕组的工作状态进行检测。与前述电气测量法相比较，只要绕组的机械特性(如结构变形、预紧力松动等)发生变化，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映，从而大大提高了检测的灵敏度。

深入挖掘公司生产信息管理系统已有的海量设备状态量和不良工况等数据，改进变压器状态评估体系，基于故障风险、设备价值和健康状况等信息，运用状态检修、资产健康中心等管理平台，深度剖析设备级别、风险分级水平与检修策略内在联系，应用创新提出的电力变压器绕组变形电容电抗联合分析法进行精确评价，并结合标准化精确诊断管理流程的闭环，实现全维度定量诊断变压器关键组部件损坏程度及位置的目的，提高了系统变压器的运维管控精准度及管理水平。 打通数据壁垒，构建大数据共享平台，实现不同维度数据之间的关联分析；实现变压器相对抗短路能力、设备风险值、设备级别三个“量化”，实现大数据分析评价体系创新；创建了群组变压器标准化精确诊断管理流程，并创新提出变压器绕组电容-电抗联合分析法，解决定量诊断变压器绕组变形程度与变形位置的行业难题，填补国内技术空白。

本项日属于变电与配电领域配。配电变压器作为配电网的核心部件，其性能直接关乎配网系统的安全稳定运行。据统计，截止2018年12月仅云网范围配变台数达3万多台，通过对在运配变故障原因及南网配变抽检结果综合分析发现配变存在的突出质量问题主要集中在抗短路性能薄弱、容量虚标和绕组材质不实三个方面。目前抗短路能力提升研究主要集中于电力变压器，配变研究主要集中于智能化：容量检测主要通过标准温升等方式开展，存在耗时长现场受限等问题：绕组材质检测除吊罩拆解外，采用的电阻温度系数、体积容量比和×射线等方法主要停留在理论或实验室研究阶段，离现场实际应用存在较大差距。因此，如何有效提升配变抗短路能力，高效、准确、快速对配变的关键参数容量和绕组材质的检测己成为行业急需解决的关键共性技术问题，也是当前研究的热点问题。 本项目研究成果弥补当前技术手段不足，填补了当前技术规范空白，在云变、通变和东 产品质量监督检验中心和云南电网等制造企业和检测机构开展了大规模应用，有效指制造企业的生产工作和检测机构的检测工作，具有较好的经济效益和社会效益。

针对目前接地变出口短路工况下绕组物理特征研究不足、损坏事故多等问题，文中以一台干式接地变为研究对象，利用有限元仿真软件搭建三维多物理场耦合模型，分析研究接地变低压侧出口短路工况下绕组电磁、温升、应力形变等多物理参量的变化及分布规律，探究影响接地变抗出口短路能力的关键因素。结果表明：接地变发生出口短路后，受其轭铁心及邻柱铁心的影响，绕组侧面磁通及其等效应力均大于绕组正面，整体形变极不均匀；受接地变特殊的绕组结构和工作方式的影响，其低压绕组在出口短路故障时的暂态温度可达140.9 ℃，远高于高压绕组。最后基于动、热稳定的双重约束，提出接地变抗出口短路能力的提升措施，对接地变抗出口短路能力的薄弱部位进行结构优化。