本文論述了變壓器出口短路故障的影響與危害，分析了變壓器短路電流引起的故障成因，提出強化電力變壓器監造和驗收的措施、以及提高電力變壓器運行管理水平、采取技術改進和降低短路事故的措施，并提出相關建議。

變壓器正常運行中由于受出口短路故障的影響，遭受損壞的情況及后果較為嚴重。據有關資料統計，近年來，一些地區110kV及以上電壓等級的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導致損壞的事故，約占全部事故的50％以上，與前幾年統計相比呈大幅度上升的趨勢。

這類故障的案例很多，特別是變壓器低壓出口短路形成的故障危害更大，一般要更換線圈，嚴重時可能要更換全部線圈，從而造成十分嚴重的后果和損失，因此，尤應引起足夠的重視。

1．變壓器出口短路故障案例

近期，某變電站發生的一起SFSZ10-240000/220kV變壓器出口短路事故，由于該變壓器遭受出口短路電流強大沖擊力的影響，致使低壓線圈受到的強烈的機械振動力而形成匝間短路，造成變壓器損毀事故的發生。參見圖1。

圖1 變壓器低壓線圈發生短路后損毀

該變壓器剛出廠運行僅40余天，故障前運行方式為220kV雙母單分段接線，出線7條；110kV為雙母接線并列運行，出線6條；35kV為單母四分段，分列運行。該主變帶35kVⅣ母運行，出線分別為29341線、29345線，均為高耗能負荷，采用避峰運行方式，運行時正常負荷為30MW。

保護動作情況。故障開始發生在變壓器區外低壓側A、B相間，約15ms后轉為三相短路故障；I套保護啟動后約80ms，低壓側區外故障被切除；啟動后186ms，C相差流達到1.21A，差動保護動作。

短路故障產生低壓線圈軸向電動力，致使該臺變壓器低壓線圈上端壓緊結構破壞。由于遭受機械沖擊力的影響，致使變壓器低壓線圈發生匝間短路而損毀。通過對故障錄波圖分析，此次低壓短路電流值低于技術協議要求。說明該臺變壓器低壓線圈未能承受住此次短路電流電動力的沖擊，變壓器制造設計的抗短路能力沒有滿足要求。

a、c相發生匝間短路而損壞。故障后實測未損壞的低壓b相線圈存在約20mm未壓實的間隙；實測低壓三相未損壞的3/4線圈高度，得到數據為：a相1226mm，b相1225 mm，c相1220 mm。由此判斷三相低壓線圈均存在未壓實的情況，軸向高度尺寸控制工藝存在缺陷。壓緊結構、壓板強度需進一步改進和加強。

該變壓器短路強度設計2s內低壓繞組的短路電流耐受值為48.54kA；而此次外部短路沖擊的短路電流為20kA，持續時間約80ms。變壓器實際承受的短路電流遠未達到該變壓器承諾的技術指標。在故障電流遠未達到設計值的情況下發生損壞。 因此，確認變壓器存在嚴重的設計、制造缺陷。

對于變壓器的熱穩定及動穩定，在給定的條件下，仍以設計計算值為檢驗的依據，但計算值與實際值誤差如何，尚缺乏研究與分析，一般情況下是以設計值大于變壓器實際承受能力為準。目前逐步開展的變壓器突發短路試驗，為檢驗設計、工藝水平提供重要的依據。

變壓器低壓側發生短路時，所承受的短路電流最大，而低壓線圈的結構一般采用圓筒式或螺旋式多股導線并繞，為了提高線圈的動穩定能力，線圈內多采用絕緣紙筒支撐，但有些廠家僅考慮變壓器的散熱能力，對于其動穩定，則只要計算值能夠滿足要求，便將支撐取消，于是當變壓器遭受出口短路時，由于動穩定能力不足，而使線圈變形甚至損壞。

低壓線圈短路電流的軸向電動力，產生線圈上彈的沖擊力，造成變壓器低壓線圈上端壓緊結構破壞，線圈變形沖散，致使變壓器損毀。參見圖2。

圖2 線圈上端壓緊結構沖散變形

2.變壓器線圈變形原因分析

通過變壓器返廠解體檢查分析， 發現：

1)檢查油箱內時發現2根斷裂的絕緣螺桿，為低壓線圈下部出線夾持處的螺栓掉落。

2)C、A相壓板及副壓板開裂損壞嚴重；B相壓板開裂，副壓板發生彎曲變形。

3)C、A相壓板及副壓板開裂損壞嚴重，C相壓板內徑側大面積開裂，層壓紙板層間裂開；B相壓板靠近低壓出線區約1/3圓周有層壓紙板的層間開裂，副壓板發生彎曲變形。

4) c、a相低壓線圈上部11餅向上竄動，軸向損壞嚴重；b相低壓線圈沒有發生損壞，但是b相低壓線圈高度比高、中線圈低20mm。

5) 三相低壓線圈沒有發生幅向變形。

6) 三相中壓、高壓、調壓線圈沒有損壞。

分析認為，致使該變壓器發生短路事故的原因主要是高低壓線圈高度不一致、線圈機械強度不夠、承受正常容許的短路電流沖擊能力和外部機械沖擊能力差。由于該變壓器低壓線圈端部低于壓緊端圈，空隙位置產生短路后的彈性沖擊力致使壓緊端圈破損，變壓器線圈損毀

3．幾點體會與建議

1）加強對變壓器設備從選型、訂貨、監造、驗收到投運的全過程管理，明確變壓器專責人員及其職責。

2）220kV及以上電壓等級的變壓器應強化質量控制措施，明確監造和驗收職責，按變壓器駐廠監造見證規范要求進行監造，監造驗收工作結束后，要求監造人員在規定時間內提交監造總結，并作為變壓器原始資料存檔。

3）制造廠生產變壓器使用的主要原材料和附件必須符合訂貨合同中技術協議的要求，的工廠檢驗報告和生產廠家出廠試驗報告；工廠試驗時應將供貨的套管安裝在變壓器上進行試驗；所有附件在出廠時均應按實際使用方式整體預裝。

4）安裝、試驗階段，投產時不遺留同類型問題，如，進一步改進和加強壓緊結構、壓板強度等。同時，按有關規定向制造廠索取做過突發短路試驗變壓器的試驗報告和抗短路能力動態計算報告；在設計聯絡會前，應取得所訂購變壓器的抗短路能力計算報告。

5）大型變壓器在運輸過程中必須按規范安裝具有時標且有合適量程的三維沖擊記錄儀，到達安裝現場后，制造廠、運輸部門和用戶三方人員應共同驗收，記錄數據和押運記錄應留檔。

6）加強變壓器運行管理。嚴格執行交接試驗規程，對110kV及以上電壓等級變壓器在出廠和投產前應做低電壓短路阻抗測試或用頻響法測試線圈變形以留原始記錄。220kV及以上電壓等級和120MVA及以上容量的變壓器在新安裝時必須進行現場局部放電試驗。220kV及以上電壓等級變壓器在大修后，也必須進行現場局部放電試驗。同時，加強變壓器油色譜分析和變壓器在線監測技術的應用，努力提高變壓器安全可靠運行的能力。

（本文選編自《電氣技術》，作者為徐春社、梁耀升。）