在电力系统中，干式变压器扮演着极为重要的角色，其安全稳定运行直接关系到整个电力网络的可靠性。然而，短路故障是电力系统中较为常见且危害严重的故障类型之一，干式变压器在遭受短路冲击时，可能会面临绕组变形、绝缘损坏等问题，进而引发停电事故，影响生产生活的正常秩序。因此，提升干式变压器的抗短路能力成为了电力技术领域的重要研究课题，对于保障电力系统的稳定运行具有不可忽视的意义。
短路故障的危害
当干式变压器发生短路故障时，短路电流会在瞬间急剧增大，通常可达额定电流的几倍甚至几十倍。如此巨大的电流会使绕组承受巨大的电磁力，导致绕组发生变形、位移，甚至可能使绕组绝缘破损，引发绕组间短路或对地短路。例如，在一些工业企业的电力系统中，如果干式变压器因短路故障而损坏，将会导致生产设备突然停机，造成生产中断，带来巨大的经济损失。同时，短路故障还可能引发火灾等次生灾害，对人员生命安全和设备财产造成严重威胁。
短路故障的原因
外部因素：电力系统中的外部因素是导致干式变压器短路故障的常见原因之一。例如，雷电过电压可能会击穿变压器的绝缘，引发短路。在一些恶劣的自然环境下，如强风、暴雨等，可能会导致输电线路发生断线、异物搭接等情况，从而造成变压器短路。此外，人为误操作，如在检修过程中误将不同相的线路连接在一起，也会引发短路事故。
内部因素：干式变压器自身的内部结构和制造工艺问题也可能导致短路故障。绕组的绕制工艺不良，如绕组间的绝缘处理不当、导线的焊接质量不合格等，容易在运行过程中引发局部放电，进而发展为短路故障。铁芯的质量问题，如铁芯叠片间的绝缘损坏，可能会导致铁芯局部过热，影响绕组的绝缘性能，增加短路的风险。
优化绕组设计与制造工艺
绕组结构优化：采用合理的绕组结构可以有效提高抗短路能力。例如，采用箔式绕组结构，其具有较高的机械强度和较好的短路电流承载能力。箔式绕组的导体宽厚比大，在短路电流作用下，能够更好地承受电磁力，减少绕组变形的可能性。同时，在绕组的排列方式上，采用交错式排列或同心式排列，并增加绕组的轴向和径向支撑，提高绕组的稳定性。例如，在高压绕组和低压绕组之间设置足够数量的撑条和垫块，确保绕组在短路冲击下能够保持结构完整。
制造工艺改进：在绕组的制造过程中，严格控制工艺质量是提升抗短路能力的关键。加强对绕组绝缘材料的选择和处理，确保绝缘材料具有良好的电气性能和机械强度。例如，采用高性能的环氧树脂浸渍绝缘材料，提高绕组的绝缘强度和耐热性。在导线的焊接环节，采用先进的焊接技术，如激光焊接或超声波焊接，确保焊接质量可靠，避免因焊接不良导致的接触电阻增大和局部过热问题。此外，对绕组进行严格的干燥处理，去除水分，防止在运行过程中因水分导致绝缘性能下降。
强化铁芯质量与装配工艺
铁芯材料与结构优化：选择高质量的铁芯材料，如优质的硅钢片，其具有较低的磁滞损耗和涡流损耗，能够减少铁芯发热，提高铁芯的稳定性。在铁芯的结构设计上，采用合理的叠片方式，如全斜接缝叠片，降低铁芯的磁阻，减少铁芯的振动和噪声，同时也有利于提高铁芯的抗短路能力。例如，全斜接缝叠片方式可以使铁芯在短路电流产生的磁场作用下，应力分布更加均匀，减少铁芯局部损坏的风险。
铁芯装配工艺控制：在铁芯的装配过程中，确保铁芯叠片的紧密性和整齐度至关重要。严格控制叠片间的压力，采用合适的夹紧装置，如高强度的夹紧螺栓或钢带，防止铁芯在运行过程中因松动而产生振动和噪声，影响变压器的性能和抗短路能力。同时，在铁芯与绕组之间设置良好的绝缘层，防止铁芯与绕组之间发生短路故障。例如，采用绝缘性能优异的绝缘纸板或绝缘薄膜作为铁芯与绕组之间的绝缘材料，并确保其厚度和绝缘性能符合要求。
增加短路保护装置与监测系统
短路保护装置：在干式变压器的电气回路中安装合适的短路保护装置是保障其安全的重要措施。例如，采用快速动作的熔断器或断路器，当短路电流发生时，能够迅速切断电路，限制短路电流的持续时间和大小，从而减少对变压器的损害。熔断器的额定电流和熔断特性应根据变压器的额定电流和短路电流倍数进行合理选择，确保在短路故障发生时能够及时熔断。断路器则应具备快速分闸、高短路开断能力和良好的可靠性，能够有效地保护变压器免受短路电流的冲击。
监测系统：安装变压器运行监测系统，实时监测变压器的电气参数和运行状态，以便及时发现短路故障的迹象并采取措施。监测系统应包括电流互感器、电压互感器、温度传感器等传感器设备，用于监测变压器的输入输出电流、电压、绕组温度等参数。通过对这些参数的实时监测和分析，如监测到绕组温度突然升高、电流异常增大等情况，可判断变压器是否发生短路故障或存在短路隐患，并及时发出警报信号，通知运维人员进行处理。
短路试验与性能分析
为了验证提升干式变压器抗短路能力技术措施的有效性，通常需要进行短路试验。短路试验模拟变压器在实际运行中可能遇到的短路情况，通过对试验数据的分析来评估变压器的抗短路性能。例如，在短路试验后，对变压器的绕组进行变形检测，采用先进的绕组变形测试仪器，如频率响应分析法（FRA）或低电压短路阻抗法，检测绕组的电感、电容等参数变化，判断绕组是否发生变形以及变形的程度。同时，对变压器的绝缘性能进行测试，如测量绝缘电阻、进行耐压试验等，评估绝缘是否受损。根据试验结果，对变压器的抗短路能力进行量化评估，确定其是否满足设计要求和电力系统运行标准。
实际运行案例分析
通过对实际运行中的干式变压器进行跟踪监测和案例分析，也可以评估抗短路能力提升技术的应用效果。例如，某地区的电力系统在对部分干式变压器实施了绕组结构优化和短路保护装置升级等技术措施后，对这些变压器的运行情况进行了长期跟踪。在后续的运行过程中，当电力系统发生短路故障时，这些变压器能够较好地承受短路冲击，未出现绕组严重变形和绝缘损坏等情况，保障了电力系统的稳定运行。通过对这些实际运行案例的分析，可以总结经验，进一步优化抗短路能力提升技术措施，提高干式变压器在实际电力系统中的可靠性。
提升干式变压器的抗短路能力对于保障电力系统的稳定运行具有至关重要的意义。通过优化绕组设计与制造工艺、强化铁芯质量与装配工艺以及增加短路保护装置与监测系统等一系列技术措施，可以有效提高干式变压器的抗短路性能。在实际应用中，通过短路试验和实际运行案例分析等手段对这些技术措施的效果进行评估，不断总结经验，进一步完善技术方案。随着电力技术的不断发展，干式变压器抗短路能力提升技术将不断创新和优化，为电力系统的安全可靠运行提供更加坚实的保障。
