幾種變壓器的短路問題

1、幾種變壓器的短路問題幾種變壓器的短路問題在第12章的學(xué)習(xí)中，以基本電磁定律為基礎(chǔ)，通過對交流鐵芯線圈電路的電磁關(guān)系的分析以及有關(guān)物理量的計算，我們了解了變壓器的工作原理及基本結(jié)構(gòu)。推導(dǎo)出三個重要變換關(guān)系即電壓變換、電流變換、電阻變換，并了解了電壓互感器和電流互感器等特殊變壓器。隨后提出了關(guān)于幾種變壓器能否短路的問題。1變壓器短路問題變壓器短路問題1.1變壓器短路運行分析變壓器短路運行分析變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主

2、要功能有電壓變換、電流變換、阻抗變換等。雖然各種變壓器用途不同，但主要部件都是鐵芯和繞組（包括主邊和副邊，且變換的比例都和兩側(cè)線圈匝數(shù)比K有關(guān)。當(dāng)變壓器副邊短路時，將產(chǎn)生一個激增的短路電流。由于副邊電流是與原邊電流反相的，根據(jù)磁動勢方程I1N1I2N2=I0N1可知副邊電流能抵消原邊電流產(chǎn)生的主磁通，而當(dāng)一次繞組電壓U不變時，主磁通也基本保持不變，這時一次繞組必然也將產(chǎn)生一個很大的電流來抵消副邊短路的去磁作用，這樣二種因素的大電流匯集在

3、一起作用在變壓器的鐵芯和線圈上，在變壓器中將產(chǎn)生一個很大的作用力。這個力作用在線圈上，可以使變壓器線圈發(fā)生嚴(yán)重的畸變和崩裂，另外產(chǎn)生出允許溫升幾倍的溫度，致使變壓器在很短時間內(nèi)燒毀。1.2變壓器短路故障分析變壓器短路故障分析變壓器短路的原因很多，大致可分為三類。（1）電流引起的短路故障：短路電流的熱效應(yīng)會致使變壓器元件之間的絕緣層過熱破壞，絕緣材料會嚴(yán)重受損被擊穿，最終導(dǎo)致變壓器是損壞比較嚴(yán)重。（2）過熱性故障：變壓器內(nèi)部的元器件都有可

4、能發(fā)生局部過熱，如載流導(dǎo)體甚至螺栓因接觸不良發(fā)熱過多；變壓器的漏磁形成環(huán)流、渦流損耗，變壓器的鐵芯發(fā)生短路都會使局部過熱。（3）出口故障：由變壓器出口短路引起變壓器內(nèi)部故障的原因比較多，與變壓器材質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝水平等因素有關(guān)。1.3提高變壓器抗短路能力的方法提高變壓器抗短路能力的方法變壓器是整個電力系統(tǒng)的核心，若發(fā)生故障會影響到電網(wǎng)的運行，必須采取相應(yīng)的措施來完善變壓器，減少短路故障發(fā)生的頻率。一方面在技術(shù)層面要完善整個變壓器的結(jié)構(gòu)

5、設(shè)計。在變壓器的設(shè)計過程中除做好變壓器的抗短路能力的設(shè)計，還應(yīng)考慮高溫、電磁力、機械力對變壓器元器件的影響，在材料的選用、生產(chǎn)過程中也應(yīng)考慮各方面要求。另一方面在使用過程中，要根據(jù)電網(wǎng)的實際需求，選用合適的變壓器型號和容量，所選用的變壓器要經(jīng)過嚴(yán)格的實驗工作，保證各項性能都符合該電網(wǎng)的需求。變壓器在安裝過程中要使用專業(yè)的安裝人員進行施工，保證變壓器的安裝質(zhì)量，避免安裝中出現(xiàn)錯誤，引起變壓器出現(xiàn)短路故障。在變壓器的運行中要重視重合閘和強行

6、投運情況，他們都可能加劇變壓器的損壞，可以采取將重合閘的重合時間延長，這樣會減少對變壓器的損壞。由于變壓器工作環(huán)境的和工作條件的特殊性，必須要將變壓器的接地，防止出口短路。由于電流互感器二次產(chǎn)生高電壓可能使互感器二次接線柱、二次回路元件接頭、接線端子等處放電打火嚴(yán)重時使絕緣擊穿。(2)儀表指示異常降低或為零。如用接有電流表的回路開路會使三相電流表指示不一致功率表指示減小計量表計不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢。如果表計指示時有時無有可能處于半開路狀態(tài)(接

7、觸不良)。(3)儀表、電能表、繼電器等冒煙燒壞。上述元件燒壞都會使電流互感器二次開路有功功率表、無功功率表以及電能表遠(yuǎn)動裝置的變送器、保護裝置的繼電器燒壞不僅使電流互感器二次開路同時也會使電壓互感器二次短路。(4)電流互感器本體有噪聲、振動等不均勻的聲音這種現(xiàn)象在負(fù)荷小時不太明顯。當(dāng)發(fā)生開路時因磁通密度的增加和磁通的非正弦性硅鋼片振動力加大將產(chǎn)生較大的噪聲。3.3電流互感器運開路處理方法及防止措施電流互感器運開路處理方法及防止措施由上述

8、電流互感器開路運行分析可知，開路時會瞬間感應(yīng)出高電壓，在交流電網(wǎng)中甚至高達千伏。對設(shè)備一次回路，開路產(chǎn)生的高電壓也會對設(shè)備本身與工作人員的安全產(chǎn)生威脅。同時由于磁感應(yīng)強度的急劇增大，將會使鐵芯嚴(yán)重發(fā)熱，燒壞絕緣層進而引起連鎖反應(yīng)。對二次回路而言，由于互感器多用于測量、控制等儀器，首先是計量上的損失，由于開路將會失去電流的數(shù)據(jù)，在故障的過程中將無法對線路的實際負(fù)荷進行計量。其次，當(dāng)二次側(cè)開路時，繼電保護將會因失去電流失效，差動保護與零序保

9、護則會因為產(chǎn)生了不平衡電流而誤動。所以在二次開路故障產(chǎn)生時設(shè)備產(chǎn)生的各種其他故障保護裝置是無法起到保護作用的。而對于差動保護，甚至可能產(chǎn)生誤動的情況。使用電流互感器時，為了安全起見，互感器的鐵芯和二次繞組一般都接地處理。在操作的過程中，要做好絕緣防護，操作過程要嚴(yán)格按照安規(guī)要求進行。發(fā)現(xiàn)二次開路時，首先按照圖紙將二次端子短路。在對故障檢查和處理過程中，首先要盡量減小一次的負(fù)荷電流，使二次繞組的電壓降低。通過檢查短接時是否出現(xiàn)火花來鑒別短