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【摘要】变压器是电力系统中非常重要的一个设备，其良好运行对整个电网的安全有着非常重要的意义。近年来随着电力设备的不断提升，其性能也逐渐完善，但仍不可避免设备的故障频发。变压器的心脏是绕组，一旦变压器的绕组发生故障，可能会引起这个电网的瘫痪。本文对变压器中最为严重的短路接地故障进行重点探讨。
【关键词】变压器；绕组短路；绕组短路接地故障；保护策略
随着电网容量的逐渐增大，电力设备的故障也逐年增多，而在所有故障当中占有最大比例的就是变压器故障。在变压器绕组故障当中有一个非常特别的案例，便为绕组短路接地故障。专家们运用了各种原理进行分析，运用安匝平衡原理分析出了星形绕组短路的接地故障的原因，即当接地点靠近中性点附近时，零差保护的灵敏度特别高，这与平时资料中记载的零差保护普遍较低现象相违背，因此对于绕组接地故障的问题值得探讨。
1.变压器绕组短路常见故障分析
变压器的核心就是绕组，所以变压器的常见故障是离不开绕组问题的。简单的说，绕组构成了变压器的输出电能和输入电能的电气回路。常见的变压器绕组故障主要有绕组短路故障、变压器断相运行、绕组过热、绕组变形等故障。虽然电力设备的品质在逐年提升，但不可避免的故障还是时有发生，在这些频发的电力故障当中，重复性最高的当属短路故障。而其中的绕组短路故障又有很多不同的类别，比如说匝间短路、绕组股间短路、相间短路等，这些故障现象是在电力人员工作中经常出现的问题。
上述故障的表现形式也有很多不同的类型，比如绕组发热就会直接导致变压器发热，一旦变压器出现发热现象就会对整个电网的安全带来很大的影响；绕组短路会在短时间内造成局部电流过大，造成相对应的变压器的振动幅度过大，而导致变压器的寿命大大缩短，也会对电网安全造成一定程度的破坏，当在短时间内局部电流强度得不到控制时，就会产生非常严重的绕组短路现象，这种情况是相当危险的，因为该现象会产生跳闸现象，而变压器会直接烧毁。而对于不常见的绕组短路接地故障更是有非常危险的情况出现。
2.发生接地故障的原因分析
经专家对接地故障进行分析得出，接地故障有很大一部分原因是因为匝间短路而引起的。匝间短路是变压器绕组短路中最常见的一种故障，而该故障大多数是在多股线并绕的变压器线圈中才会出现的现象，也就是说在一、二词绕组间是不经常发生的。
而造成该短路现象的原因有很多方面，较为常见的主要有：操作技术工人操作不当，对工作不是特别认真，因此会导致部分匝绝缘损坏，匝绝缘非常的薄弱，在处理不当的情况下会经常出现问题，而该现象经常被工作人员疏忽；另一个容易被忽视的原因就是使用的年限太久，不注意更换新的线圈，导致匝绝缘自动脱落进而使导线相连出现短路现象；另外，由于导线接头的焊接不是很牢靠，在重负载之下也会出现接头过热，也会出现匝间短路；最后，当变压器的油箱内油较少时，裸露部分因不能通过变压器油循环及时散热，而会出现局部过热与冷却出现的温度差会造成变压器过热，出现匝间短路。以上原因是在研究匝间短路的现象时总结出来的较为常见的故障缘由。
对于接地故障发生的原因与匝间短路发生的原因有很多的相似之处。接地故障发生的原因一般是因为线路导线或台架的引下线在某些情况下发生断线落地现象或者是搭挂在横担上；另外，有些电力公司为了节省开支，将部分电线接在树木与树木之间，殊不知该做法会导致单相接地故障，为整个电网的安全造成更大的损失；或者在恶劣的天气下，也较容易出现接地故障，当线路遭遇雷电天气时或是配电变压器高压绕组单相绝缘被击穿接地时，短接现象也时有发生等等，这些只是外部环境对电线的不同程度的损坏，这些损坏会导致电路内部出现不同类型的匝间短路，从而造成绕组短路，对电网造成破坏。因此对该接地故障的保护是势在必行的。
3.变压器绕组短路接地故障的保护
变压器绕组短路接地故障对居民的生活和用电安全都会有不同程度的危害。据调查显示，在2000年一年之内，我国的200～500kv的变压器一共是3000台左右，发生故障的次数是85次，这些发生的故障中因本体发生的故障有27次、因匝间而发生的故障有15次、因套管发生的故障有4次、因分接头发生的故障有2次、而因外部引线发生的故障有38次，可见匝间故障之多，严格来说分接头故障也是属于匝间短路的，输电线故障中单相故障大约占了百分之九十，而变压器单相故障较少的原因是因为变压器绕组的正常对地电位为零，在系统发生接地故障时中性电位会在短时间内迅速升高，又有放电间隙的保护，尤其是在靠近中性点附近时极少可能发生接地故障。而变压器单相故障的很少一部分原因是因为变压器星形绕组的中性点接地。因此对接地故障的保护也是有法可循的，切不可盲目。
对于变压器绕组短路接地故障的保护主要是通过对零差保护的作用。纵差保护能够保护高低压两侧变压器引线以及本体的内部故障，而且纵差保护的基本动作原理不是建立在基尔霍夫电流定律的基础上，而是建立在正常各侧绕组安匝只和近似为零的基础之上的，所以说纵差保护的最大优点就是能够保护绕组的匝间短路。当接地点无限接近中性点时，接地故障和匝间故障对纵差的保护在性质上完全相同，因为变压器匝间故障的计算非常复杂，当高压系统容量不到，高压母线电压会下降很多，可以说轻微的匝间故障的故障电流基本不受运行方式的结论，可以说纵差保护能够灵敏的切除故障。
除了纵差保护还有零差保护对接地故障的作用，虽然纵差保护能够保护高低压两侧变压器引线以及本体故障，但是对变压器的接地故障作用却不是那么明显，反而是零差保护的作用对接地故障的保护不容小觑。专家学者通过分析和比较零差保护和纵差保护，得出了两种保护对单相接地故障的灵敏度。在一个闭合回路里，当单侧电源供电发生内部故障时负荷侧电流一般可以忽略，纵差保护的比率制动能够满足，问题是当双侧电源同时开启发生故障时，两侧电流的相位相差度数将会使得纵差保护的灵敏度大大降低，可见对于接地故障的保护还是有把握的、有针对性的进行才可以。
结语
综上所述，变压器在电网中的作用是不言自明的，通过变压器能够保护电网的安全并保证其安全运行，为人们的生活提供便利。但是，变压器的故障常常令人忧心，由于变压器的种种故障经常导致电网无法正常使用，为我国的电力工作也产生了非常不良的影响，而在众多变压器故障中，存在最多争议的当属绕组短路接地故障，通过对接地故障的原因和问题分析，也得出了非常多的解决方案，其中对变压器绕组短路接地故障增加零差保護的方案是目前为止最值得商议的，希望在不久的将来能够得到更加准确的答案。
参考文献
[1]朱声石.变压器绕组短路接地故障的保护[J].电力自动化设备，2002，22（8）：1-3.
[2]程旎.变压器绕组短路故障分析与处理[J].通讯世界，2013，8（14）：59-60.
[3]段成琳.变压器绕组常见故障及处理方法探析[J].北京农业，2012，1（24）：149-150.
作者简介
高娜（1982-），女，汉族，宁夏银川人，本科，助理工程师，毕业于长沙理工大学，先后获得授权5项国家实用新型专利，期间参与国家火炬计划项目和国家重点新产品项目。
【关键词】变压器；绕组短路；绕组短路接地故障；保护策略
随着电网容量的逐渐增大，电力设备的故障也逐年增多，而在所有故障当中占有最大比例的就是变压器故障。在变压器绕组故障当中有一个非常特别的案例，便为绕组短路接地故障。专家们运用了各种原理进行分析，运用安匝平衡原理分析出了星形绕组短路的接地故障的原因，即当接地点靠近中性点附近时，零差保护的灵敏度特别高，这与平时资料中记载的零差保护普遍较低现象相违背，因此对于绕组接地故障的问题值得探讨。
1.变压器绕组短路常见故障分析
变压器的核心就是绕组，所以变压器的常见故障是离不开绕组问题的。简单的说，绕组构成了变压器的输出电能和输入电能的电气回路。常见的变压器绕组故障主要有绕组短路故障、变压器断相运行、绕组过热、绕组变形等故障。虽然电力设备的品质在逐年提升，但不可避免的故障还是时有发生，在这些频发的电力故障当中，重复性最高的当属短路故障。而其中的绕组短路故障又有很多不同的类别，比如说匝间短路、绕组股间短路、相间短路等，这些故障现象是在电力人员工作中经常出现的问题。
上述故障的表现形式也有很多不同的类型，比如绕组发热就会直接导致变压器发热，一旦变压器出现发热现象就会对整个电网的安全带来很大的影响；绕组短路会在短时间内造成局部电流过大，造成相对应的变压器的振动幅度过大，而导致变压器的寿命大大缩短，也会对电网安全造成一定程度的破坏，当在短时间内局部电流强度得不到控制时，就会产生非常严重的绕组短路现象，这种情况是相当危险的，因为该现象会产生跳闸现象，而变压器会直接烧毁。而对于不常见的绕组短路接地故障更是有非常危险的情况出现。
2.发生接地故障的原因分析
经专家对接地故障进行分析得出，接地故障有很大一部分原因是因为匝间短路而引起的。匝间短路是变压器绕组短路中最常见的一种故障，而该故障大多数是在多股线并绕的变压器线圈中才会出现的现象，也就是说在一、二词绕组间是不经常发生的。
而造成该短路现象的原因有很多方面，较为常见的主要有：操作技术工人操作不当，对工作不是特别认真，因此会导致部分匝绝缘损坏，匝绝缘非常的薄弱，在处理不当的情况下会经常出现问题，而该现象经常被工作人员疏忽；另一个容易被忽视的原因就是使用的年限太久，不注意更换新的线圈，导致匝绝缘自动脱落进而使导线相连出现短路现象；另外，由于导线接头的焊接不是很牢靠，在重负载之下也会出现接头过热，也会出现匝间短路；最后，当变压器的油箱内油较少时，裸露部分因不能通过变压器油循环及时散热，而会出现局部过热与冷却出现的温度差会造成变压器过热，出现匝间短路。以上原因是在研究匝间短路的现象时总结出来的较为常见的故障缘由。
对于接地故障发生的原因与匝间短路发生的原因有很多的相似之处。接地故障发生的原因一般是因为线路导线或台架的引下线在某些情况下发生断线落地现象或者是搭挂在横担上；另外，有些电力公司为了节省开支，将部分电线接在树木与树木之间，殊不知该做法会导致单相接地故障，为整个电网的安全造成更大的损失；或者在恶劣的天气下，也较容易出现接地故障，当线路遭遇雷电天气时或是配电变压器高压绕组单相绝缘被击穿接地时，短接现象也时有发生等等，这些只是外部环境对电线的不同程度的损坏，这些损坏会导致电路内部出现不同类型的匝间短路，从而造成绕组短路，对电网造成破坏。因此对该接地故障的保护是势在必行的。
3.变压器绕组短路接地故障的保护
变压器绕组短路接地故障对居民的生活和用电安全都会有不同程度的危害。据调查显示，在2000年一年之内，我国的200～500kv的变压器一共是3000台左右，发生故障的次数是85次，这些发生的故障中因本体发生的故障有27次、因匝间而发生的故障有15次、因套管发生的故障有4次、因分接头发生的故障有2次、而因外部引线发生的故障有38次，可见匝间故障之多，严格来说分接头故障也是属于匝间短路的，输电线故障中单相故障大约占了百分之九十，而变压器单相故障较少的原因是因为变压器绕组的正常对地电位为零，在系统发生接地故障时中性电位会在短时间内迅速升高，又有放电间隙的保护，尤其是在靠近中性点附近时极少可能发生接地故障。而变压器单相故障的很少一部分原因是因为变压器星形绕组的中性点接地。因此对接地故障的保护也是有法可循的，切不可盲目。
对于变压器绕组短路接地故障的保护主要是通过对零差保护的作用。纵差保护能够保护高低压两侧变压器引线以及本体的内部故障，而且纵差保护的基本动作原理不是建立在基尔霍夫电流定律的基础上，而是建立在正常各侧绕组安匝只和近似为零的基础之上的，所以说纵差保护的最大优点就是能够保护绕组的匝间短路。当接地点无限接近中性点时，接地故障和匝间故障对纵差的保护在性质上完全相同，因为变压器匝间故障的计算非常复杂，当高压系统容量不到，高压母线电压会下降很多，可以说轻微的匝间故障的故障电流基本不受运行方式的结论，可以说纵差保护能够灵敏的切除故障。
除了纵差保护还有零差保护对接地故障的作用，虽然纵差保护能够保护高低压两侧变压器引线以及本体故障，但是对变压器的接地故障作用却不是那么明显，反而是零差保护的作用对接地故障的保护不容小觑。专家学者通过分析和比较零差保护和纵差保护，得出了两种保护对单相接地故障的灵敏度。在一个闭合回路里，当单侧电源供电发生内部故障时负荷侧电流一般可以忽略，纵差保护的比率制动能够满足，问题是当双侧电源同时开启发生故障时，两侧电流的相位相差度数将会使得纵差保护的灵敏度大大降低，可见对于接地故障的保护还是有把握的、有针对性的进行才可以。
结语
综上所述，变压器在电网中的作用是不言自明的，通过变压器能够保护电网的安全并保证其安全运行，为人们的生活提供便利。但是，变压器的故障常常令人忧心，由于变压器的种种故障经常导致电网无法正常使用，为我国的电力工作也产生了非常不良的影响，而在众多变压器故障中，存在最多争议的当属绕组短路接地故障，通过对接地故障的原因和问题分析，也得出了非常多的解决方案，其中对变压器绕组短路接地故障增加零差保護的方案是目前为止最值得商议的，希望在不久的将来能够得到更加准确的答案。
参考文献
[1]朱声石.变压器绕组短路接地故障的保护[J].电力自动化设备，2002，22（8）：1-3.
[2]程旎.变压器绕组短路故障分析与处理[J].通讯世界，2013，8（14）：59-60.
[3]段成琳.变压器绕组常见故障及处理方法探析[J].北京农业，2012，1（24）：149-150.
作者简介
高娜（1982-），女，汉族，宁夏银川人，本科，助理工程师，毕业于长沙理工大学，先后获得授权5项国家实用新型专利，期间参与国家火炬计划项目和国家重点新产品项目。