變壓器故障問題分析及其解決方法

楊 敏

摘要:運(yùn)行中的配電變壓器,絕大部分安裝在室外,所以它經(jīng)常受著各種變化著的氣候條件的影響。另外,變壓器所帶的負(fù)荷經(jīng)常變化,容易將變壓器燒毀。因此,變壓器需要定期進(jìn)行巡視,應(yīng)從變壓器運(yùn)行時的聲音、氣味,顏色異常、油位、油溫進(jìn)行著手分析,盡量發(fā)現(xiàn)各種缺陷。文章對變壓器常見故障進(jìn)行分析,在放電故障、絕緣故障、變壓器故障綜合處理等方面提出解決方法。

關(guān)鍵詞:變壓器故障;短路故障;絕緣故障;故障處理

中圖分類號:TM772文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0188-02

變壓器是電力系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵設(shè)備,它的良好運(yùn)行對電網(wǎng)安全具有重要的意義。據(jù)國外近幾年的統(tǒng)計(jì),涌流、外部短路和絕緣損耗是變壓器損壞的兩種主要因素。其中涌流/外部短路發(fā)生時,主要靠繼電保護(hù)裝置去保護(hù)變壓器,而絕緣損耗目前主要是靠變壓器定期檢修和及時監(jiān)測來發(fā)現(xiàn)。目前變壓器運(yùn)行可靠性在不斷提高。但變壓器事故和故障還是不斷發(fā)生。所以對變壓器進(jìn)行故障分析和及時診斷就顯得尤為重要。

一、變壓器故障類型

(一)短路故障

變壓器短路故障主要指變壓器出口短路,以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。

變壓器正常運(yùn)行中由于受出口短路故障的影響,遭受損壞的情況較為嚴(yán)重。這類故障的案例很多,特別是變壓器低壓出口短路時形成的故障一般要更換繞組,嚴(yán)重時可能要更換全部繞組,從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失,因此,應(yīng)引起足夠的重視。

(二)放電故障

根據(jù)放電的能量密度的大小,變壓器的放電故障常分為局部放電、火花放電和高能量放電三種類型。

放電對絕緣有兩種破壞作用:一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣,使局部絕緣受到破壞并逐步擴(kuò)大,使絕緣擊穿;另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用,使局部絕緣受到腐蝕,介質(zhì)損耗增大,最后導(dǎo)致熱擊穿。

(三)絕緣故障

目前應(yīng)用最廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹脂變壓器兩種,電力變壓器的絕緣即是變壓器絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng),它是變壓器正常工作和運(yùn)行的基本條件,變壓器的使用壽命是由絕緣材料(即油紙或樹脂等)的壽命所決定的。實(shí)踐證明,大多變壓器的損壞和故障都是因絕緣系統(tǒng)的損壞而造成。因此,保護(hù)變壓器的正常運(yùn)行和加強(qiáng)對絕緣系統(tǒng)的合理維護(hù),很大程度上可以保證變壓器具有相對較長的使用壽命,而預(yù)防性和預(yù)知性維護(hù)是提高變壓器使用壽命和提高供電可靠性的關(guān)鍵。

二、變壓器故障綜合處理

根據(jù)變壓器運(yùn)行現(xiàn)場的實(shí)際狀態(tài),在發(fā)生以下情況變化時,需對變壓器進(jìn)行故障診斷:正常停電狀態(tài)下進(jìn)行的交接、檢修驗(yàn)收或預(yù)防性試驗(yàn)中一項(xiàng)或幾項(xiàng)指標(biāo)超過標(biāo)準(zhǔn);運(yùn)行中出現(xiàn)異常而被迫停電進(jìn)行檢修和試驗(yàn);運(yùn)行中出現(xiàn)其他異常(如出口短路)或發(fā)生事故造成停電,但尚未解體(吊心或吊罩)。

(一)綜合分析判斷的基本原則

1.與設(shè)備結(jié)構(gòu)聯(lián)系。熟悉和掌握變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是變壓器故障診斷的關(guān)鍵,如變壓器內(nèi)部的絕緣配合、引線走向、絕緣狀況、油質(zhì)情況等。又如變壓器的冷卻方式是風(fēng)冷還是強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式等,再如變壓器運(yùn)行的歷史、檢修記錄等,這些內(nèi)容都是診斷故障時重要的參考依據(jù)。

2.與外部條件相結(jié)合。診斷變壓器故障的同時,一定要了解變壓器外部條件是否構(gòu)成影響,如是否發(fā)生過出口短路;電網(wǎng)中的諧波或過電壓情況是否構(gòu)成影響;負(fù)荷率如何;負(fù)荷變動幅度如何,等等。

3.與規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)相對照。與規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照,假如發(fā)生超標(biāo)情況必須查明原因,找出超標(biāo)的根源,并進(jìn)行認(rèn)真的處理和解決。

4.與同類設(shè)備相比較(橫向比較)。同一容量或相同運(yùn)行狀態(tài)的變壓器是否有異常,是外因的影響還是內(nèi)在的變化。一臺變壓器發(fā)現(xiàn)異常,而同一地點(diǎn)的另一臺相這樣結(jié)合分析有利于準(zhǔn)確判斷故障現(xiàn)象。

5.與自身不同部位相比較(縱向比較)。對變壓器本身的不同部位進(jìn)行檢查比較。如變壓器油箱箱體溫度分布是否變化均勻,局部溫度是否有突變。又如用紅外成像儀檢查變壓器套管或油枕溫度,以確定是否存在缺油故障等。再如測繞組絕緣電阻時,分析高對中、低、地,中對高、低、地與低對高、中、地是否存在明顯差異,測繞組電阻、測套管C及介質(zhì)損耗因數(shù)tg?茲時,三相間有無異常不同,這些也有利于對故障部位的準(zhǔn)確判斷。

(二)有無異常的判斷

從變壓器故障診斷的一般步驟可見,根據(jù)色譜分析的數(shù)據(jù)著手診斷變壓器故障時,首先是要判定設(shè)備是否存在異常情況,常用的方法有:

1.將分析結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)與規(guī)程中的注意值作比較。如果有一項(xiàng)或幾項(xiàng)主要指標(biāo)超過注意值時,說明設(shè)備存在異常情況,要引起注意。但規(guī)程推薦的注意值是指導(dǎo)性的,它不是劃分設(shè)備是否異常的唯一判據(jù),不應(yīng)當(dāng)作強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;而應(yīng)進(jìn)行跟蹤分析,加強(qiáng)監(jiān)視,注意觀察其產(chǎn)生速率的變化。在判斷設(shè)備是否存在故障時,不能只根據(jù)一次結(jié)果來判定,而應(yīng)經(jīng)過多次分析以后,將分析結(jié)果的絕對值與導(dǎo)則的注意值作比較,將產(chǎn)氣速率與產(chǎn)氣速率的參考值作比較,當(dāng)兩者都超過時,才判定為故障。

2.了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)行及檢修等情況,徹底了解氣體真實(shí)來源,以免造成誤判斷。另外,為了減少可能引起的誤判斷,新設(shè)備及大修后在投運(yùn)前,應(yīng)作一次分析;在投運(yùn)后的一段時間后,應(yīng)作多次分析。因?yàn)楣收显O(shè)備檢修后,絕緣材料殘油中往往殘存著故障氣體,這些氣體在設(shè)備重新投運(yùn)的初期,還會逐步溶于油中,因此在追蹤分析的初期,常發(fā)現(xiàn)油中氣體有明顯增長的趨勢,只有通過多次檢測,才能確定檢修后投運(yùn)的設(shè)備是否消除了故障。

(三)綜合分析診斷的要求

1.將試驗(yàn)結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)(總烴、乙炔、氫)與規(guī)程列出的 注意值作比較。

2.對CO和Cq變化要進(jìn)行具體分析比較。

3.油中溶解氣體含量超過規(guī)程所列任一項(xiàng)數(shù)值時應(yīng)引起注意,但注意值不是認(rèn)定設(shè)備是否正常的唯一判斷依據(jù),必須同時注意產(chǎn)氣速率,當(dāng)產(chǎn)氣速率也達(dá)到注意值時,應(yīng)作綜合分析并查明原因。有的新投入運(yùn)行的或重新注油的設(shè)備,短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加,但尚未超過給定的數(shù)值,也可判斷為內(nèi)部異常狀況;有的設(shè)備因某種原因使氣體含量基值較高,超過給定的注意值,但增長率低于前述產(chǎn)氣速率的注意值,仍可認(rèn)為是正常設(shè)備。

4.當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時,可用三比值法對故障類型做出分析。

5.在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體情況下,應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣的分析結(jié)果,按前述方法與油中取出氣體的分析結(jié)果作比較。

6.根據(jù)上述結(jié)果與其他檢查性試驗(yàn)相結(jié)合,測量繞組直流電阻、空載特性試驗(yàn)、絕緣試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)和測量微量水分等,并結(jié)合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、檢修等情況,綜合分析判斷故障的性質(zhì)及部位,并根據(jù)故障特征,可相應(yīng)采取紅外檢測、超聲波檢測和其它帶電檢測等技術(shù)手段加以綜合診斷。并針對具體情況采取不同的措施,如縮短試驗(yàn)周期、加強(qiáng)監(jiān)視、限制負(fù)荷、近期安排內(nèi)部檢查、立即停電檢查等。

三、結(jié)語

在使用變壓器的過程中,一定要定期檢查三相電壓是否平衡,如嚴(yán)重失衡,應(yīng)及時采取措施進(jìn)行調(diào)整。同時,應(yīng)經(jīng)常檢查變壓器的油位、溫度、油色正常,有無滲漏,呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無變化,如已失效要及時更換,發(fā)現(xiàn)缺陷及時消除。定期清理配電變壓器上的污垢,必要時采取防污措施,安裝套管防污帽,檢查套管有無閃絡(luò)放電,接地是否良好,有無斷線、脫焊、斷裂現(xiàn)象,定期搖測接地電阻。

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