變壓器故障分析與預(yù)防

陳有福 陳莉

1固原供電局，固原 寧夏 756000

2寧夏電力公司超高壓分公司，銀川750011

變壓器故障分析與預(yù)防

陳有福1陳莉2

1固原供電局，固原 寧夏 756000

2寧夏電力公司超高壓分公司，銀川750011

變壓器；故障分析；安全運(yùn)行

引言

變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著“心臟”的功能，是變電站的主要電氣設(shè)備之一，其主要作用是變換電壓，以利于功率的傳輸。因而，變壓器的運(yùn)行狀況直接影響、甚至決定著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。雖然與其他電氣設(shè)備相比，變壓器的故障率比較低，但是在運(yùn)行中一旦發(fā)生故障，將給電網(wǎng)的正常運(yùn)行和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的損失。

1 預(yù)防變壓器絕緣老化

（1）變壓器在正常運(yùn)行條件下，由于長期受電、熱、機(jī)械力、氧化等作用,其絕緣材料的使用年限是一定的，在接近或達(dá)到使用年限時(shí)，繞組絕緣逐漸失去原有的彈性，變得脆弱，顏色枯焦變黑。這時(shí)，已老化的絕緣若受到劇烈振動、機(jī)械損傷、短路電動力等的作用，極易損壞，容易發(fā)生繞組相間或匝間短路故障，造成變壓器供電中斷、繞組燒損等嚴(yán)重事故。

（2）變壓器絕緣油在運(yùn)行時(shí)可能與空氣接觸，并逐漸吸收空氣中的水分，從而降低絕緣性能；同時(shí)絕緣油也可能吸收、溶解大量空氣，由于油經(jīng)常處于較高的工作溫度下，油與空氣中的氧接觸，會生成呈酸性的多種氧化物，不僅增加油的介質(zhì)損耗，使油質(zhì)劣化，而且會腐蝕銅、鋁、鐵、絕緣材料等。絕緣油老化嚴(yán)重，易產(chǎn)生故障隱患，影響變壓器的安全運(yùn)行。

（3）為防止油溫異常引起事故，必須嚴(yán)格控制變壓器運(yùn)行溫度。目前，使用的方法主要是采用具有多組控制接點(diǎn)的溫度計(jì)來監(jiān)測變壓器的上層油溫。當(dāng)出現(xiàn)高溫天氣、頻繁過負(fù)荷情況時(shí)，更要加強(qiáng)監(jiān)測、密切關(guān)注上層油溫的上升，掌握變壓器負(fù)荷變異，避免變壓器長期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。此外，還要保證變壓器的冷卻系統(tǒng)始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)?？刹捎眉t外成像技術(shù)，隨時(shí)掌握變壓器運(yùn)行時(shí)溫度的變化，減少因油溫異常使絕緣老化引發(fā)的各類事故。

（4）在運(yùn)行工作中，不定期用兆歐表對變壓器進(jìn)行絕緣吸收比的搖測，通過檢測直流電阻，根據(jù)變壓器相間電阻值參數(shù)的平衡系數(shù)來發(fā)現(xiàn)問題；必要時(shí)還應(yīng)將變壓器的直流泄漏電流值與往年或出廠時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并施加交流工頻電壓進(jìn)行絕緣強(qiáng)度檢查。（5）對變壓器絕緣油劣化的預(yù)防，主要是通過對變壓器介質(zhì)損耗進(jìn)行檢測?？蓮臍洹N類、CO、CO2、乙炔含量變化的氣相色譜法分析來判斷變壓器內(nèi)部潛伏性故障，當(dāng)氫、烴類含量急劇增加，而CO、CO2含量變化不大時(shí)，為裸金屬（如: 分接開關(guān)）過熱性故障；當(dāng)CO、CO2含量急劇增加時(shí)，為固體絕緣物（木質(zhì)、紙、紙板）過熱性故障；當(dāng)氫、烴類氣體增加時(shí)，乙炔含量很高，為匝間短路或鐵芯多點(diǎn)接地等放電性故障。

2 預(yù)防變壓器過電壓引起故障

（1）在電力網(wǎng)中，變壓器的絕緣水平相對較低。為防止變壓器遭受雷電過電壓和操作過電壓的侵害，通常在變壓器的高、（中）低壓各側(cè)均裝設(shè)與其電壓等級相匹配的避雷器，并且避雷器的裝設(shè)位置要盡可能靠近變壓器，因?yàn)檫^電壓產(chǎn)生時(shí)所形成的沖擊波的多次折反射，仍然有可能使變壓器上出現(xiàn)的過電壓明顯高于避雷器的動作電壓或保護(hù)水平。

（2）因?yàn)樽儔浩鞲鱾?cè)均安裝有避雷器保護(hù)裝置，故各類過電壓的侵入一般不會對變壓器的絕緣形成直接威脅；但是，由于變壓器繞組中性點(diǎn)的接地方式有時(shí)要根據(jù)整個地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)度需要而發(fā)生變化（主要是110kV電壓等級），如中性點(diǎn)由直接接地改為不接地，或與此相反。當(dāng)中性點(diǎn)不接地時(shí)，為防止過電壓威脅中性點(diǎn)絕緣，也需要在中性點(diǎn)接入避雷器或放電間隙保護(hù)。

由圖2可知，不同光照強(qiáng)度處理下美麗兜蘭花期和花苞數(shù)量呈顯著的差異(P<0.05)。美麗兜蘭的花朵數(shù)量，P2處理比CK、P1、P3處理分別高出75.91%、34.99%、25.14%。說明美麗兜蘭在適宜的光照強(qiáng)度下有利于花朵的形成，光照太強(qiáng)及過度遮蔭均不利于花朵的形成。隨著光照強(qiáng)度的降低，美麗兜蘭花期天數(shù)呈先上升后下降的趨勢，美麗兜蘭花期天數(shù)排序?yàn)镻1處理>P3處理>P2處理>CK處理，因此適當(dāng)?shù)恼谑a有利于美麗兜蘭花朵的生長和持續(xù)時(shí)間。

3 預(yù)防變壓器磁路故障

變壓器磁路故障主要反應(yīng)在變壓器器芯內(nèi)部的繞組和鐵芯之間。要確保穿芯螺絲、夾板與鐵芯之間有一定的安全距離，鐵芯硅鋼片組合之間的空隙要小。此外，要確保變壓器的鐵芯接地。變壓器鐵芯必須有一點(diǎn)可靠接地。若鐵芯接地不可靠，則鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件容易產(chǎn)生懸浮放電，損壞硅鋼片自身絕緣和油絕緣；若鐵芯發(fā)生多點(diǎn)接地，一方面會造成鐵芯局部短路過熱，另一方面也可能產(chǎn)生放電性故障。相比較而言，鐵芯多點(diǎn)接地故障更容易發(fā)生，其具體形式主要有以下幾種：

(1) 變壓器內(nèi)存在導(dǎo)電懸浮物，在電磁場的作用下形成導(dǎo)電小橋,使鐵芯與油箱壁或油箱底部短接；

(2) 潛油泵軸承磨損產(chǎn)生的金屬粉末進(jìn)入變壓器油箱中，導(dǎo)致鐵芯與油箱壁短接；

(3)變壓器油箱和散熱器在制造過程中，焊渣等清理不徹底, 在長期的強(qiáng)油循過程中，逐漸被油流帶出，將鐵芯和油箱壁短接；

(4) 鐵芯上落有細(xì)微金屬雜物,將鐵芯與夾件短接；

(5) 變壓器在制造或大修過程中,鐵刷絲、起重用的鋼絲繩的斷股及微小金屬絲在電磁場的作用下被豎起,造成鐵芯與油箱底部短接；

(6) 變壓器進(jìn)水,使鐵芯底部絕緣墊塊受潮或穿芯螺桿絕緣損壞，引起鐵芯絕緣急劇下降，造成鐵芯多點(diǎn)接地。

4 預(yù)防變壓器分接開關(guān)故障

分接開關(guān)是變壓器結(jié)構(gòu)中為數(shù)不多的可動部件，由于存在可動接點(diǎn)，且串接在高壓主回路中，因而分接開關(guān)的工作狀況直接關(guān)系到變壓器的安全運(yùn)行，因分接開關(guān)故障導(dǎo)致變壓器停電、甚至損壞的事故時(shí)有發(fā)生。

（1）分接開關(guān)觸頭彈簧壓力不足，觸頭滾輪壓力不勻，使有效接觸面積減少，以及因鍍銀層的機(jī)械強(qiáng)度不夠而嚴(yán)重磨損等會引起分接開關(guān)燒毀。

（2）分接開關(guān)接觸不良，經(jīng)受不起短路電流的沖擊而發(fā)生故障。

（3）倒分接開關(guān)時(shí)，由于分頭位置切換錯誤或不到位引起分接開關(guān)燒壞。

（4）相間距離不夠，或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下短路。如發(fā)現(xiàn)電流、電壓、油位和聲音發(fā)生變化，應(yīng)立即取油樣作氣相色譜分析。

（5）在運(yùn)行中，開關(guān)接觸部分觸頭可能磨損，未用部分觸頭長期浸在油中可能因氧化而產(chǎn)生一層氧化膜，使分接頭接觸不良。因此，為防止分接開關(guān)故障，在進(jìn)行周期試驗(yàn)時(shí)，必須切換測量各分頭的直流電阻，其三相電阻相差值不應(yīng)超過2%。

（6）倒分接頭時(shí)，應(yīng)核對油箱外的分接開關(guān)指示器與內(nèi)部接頭的實(shí)際連接情況，以保證接線正確。有載分接開關(guān)在帶電、負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行換擋操作，動作負(fù)載大。若操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，輕者不能正確、迅速執(zhí)行換擋操作，這類情況的發(fā)生往往是由于二次接線接觸不良、操作按鈕不復(fù)位、接觸器節(jié)點(diǎn)粘連等引起；重者引起切換接點(diǎn)間發(fā)生劇烈的放電，引起繞組匝間或相間短路，其中，分接開關(guān)的電氣限位和機(jī)械極限保護(hù)失靈是一個重要因素。因電氣限位和機(jī)械限位開關(guān)同時(shí)失靈，導(dǎo)致繞組短路放電，造成變壓器噴油而燒毀。

5 結(jié)論

以上僅是對變壓器異常運(yùn)行與常見故障分析，由于變壓器故障并非某單一因素的反映，而是涉及諸多因素。因此，必要時(shí)必須進(jìn)行變壓器的特性試驗(yàn)及綜合分析，才能準(zhǔn)確、可靠找出故障原因，判明故障性質(zhì)，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運(yùn)行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.077

陳有福（1957.8） 男，大專學(xué)歷，現(xiàn)為變電運(yùn)行高級技師，1996年6月畢業(yè)于華北電力大學(xué)（電力系統(tǒng)及自動化）專業(yè)。