基于變壓器異常運(yùn)行及常見(jiàn)故障的分析

王海濤

【摘 要】電力系統(tǒng)中變壓器的作用是變換電壓和傳輸功率，所以變壓器的安全運(yùn)行管理工作就成為了我們?nèi)粘９ぷ鞯闹攸c(diǎn)。文中主要針對(duì)變壓器的異常運(yùn)行、常見(jiàn)故障作出分析總結(jié)，以便于及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷故障原因、性質(zhì)并及時(shí)采取有效措施，來(lái)確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】變壓器；異常運(yùn)行；常見(jiàn)故障；分析

0.前言

變壓器作為一種能量轉(zhuǎn)換器，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、各領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)中由于使用了變壓器，使得發(fā)電機(jī)、傳輸電力的電網(wǎng)以及用電設(shè)備都有可能選擇最合適的工作電壓，安全而經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中變壓器占著極其重要的地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)中變壓器的安裝總?cè)萘考s為發(fā)電機(jī)安裝容量的6-8倍，因此，變壓器發(fā)生故障所造成的損失是非常嚴(yán)重的。所以一方面要加強(qiáng)對(duì)變壓器的巡視和檢查維護(hù)工作，另一方面要根據(jù)設(shè)備存在的缺陷、氣候的變化、運(yùn)行方式的改變等，作好事故預(yù)想。一旦故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)能根據(jù)故障現(xiàn)象，正確判斷故障的范圍、性質(zhì)及原因，迅速而準(zhǔn)確地處理故障，防止事故的擴(kuò)大。

1.異常運(yùn)行和常見(jiàn)故障原因分析

1.1聲音異常

變壓器在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出均勻的有節(jié)律的“嗡嗡”聲，如果出現(xiàn)其他不正常聲音，均為聲音異常，產(chǎn)生的主要原因有以下幾個(gè)方面：

（1）當(dāng)有大容量的動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，負(fù)荷突然增大，變壓器聲音也會(huì)變大。

（2）過(guò)負(fù)荷，在夏季或農(nóng)忙用電高峰時(shí)，配變會(huì)因?yàn)檫^(guò)負(fù)荷發(fā)出很高的沉重的“嗡嗡”聲。

（3）個(gè)別零件松動(dòng)（如鐵芯的松動(dòng)）或有遺漏零件在鐵芯上時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈而不均勻的“噪聲”，或有“錘擊”和“吹風(fēng)”之聲。

（4）變壓器內(nèi)部接觸不良或局部放電，會(huì)發(fā)出放電的“吱吱”或“噼啪”聲，且此聲音隨離故障部位遠(yuǎn)近而變化；如果是繞組短路，將有“噼啪”聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有巨大的轟鳴聲隨后可能起火。

（5）變壓器高壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或有裂紋存在，可聽(tīng)到“嘶嘶”聲。

（6）變壓器鐵芯接地?cái)嗑€，會(huì)產(chǎn)生劈裂聲。

（7）變壓器的某些部件因鐵芯振動(dòng)而造成機(jī)械接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的、有規(guī)律的撞擊或摩擦聲。

1.2油溫異常

正常負(fù)荷及正常冷卻情況下，變壓器的油溫不斷升高，其主要原因有：

（1）由于渦流或夾緊鐵芯用的穿芯螺栓絕緣損壞，使變壓器油溫升高，渦流使鐵芯長(zhǎng)期過(guò)熱而引起硅鋼片間的絕緣破壞，這時(shí)鐵損增大，油溫升高而穿芯螺栓絕緣破壞后，使穿芯螺栓與硅鋼片短接，這時(shí)有很大的電流通過(guò)穿芯螺栓，使螺栓發(fā)熱，也使變壓器的油溫升高。

（2）繞組局部層間或匝間短路，內(nèi)部接點(diǎn)有故障，接觸電阻加大，二次線路上有大電阻短路等，均會(huì)使油溫升高。

（3）過(guò)負(fù)載、環(huán)境溫度過(guò)高，冷卻風(fēng)扇和輸油泵故障，散熱器閥門忘記打開(kāi)，滲漏油引起油量不足等原因都會(huì)造成變壓器溫度不正常。

1.3油色、油位異常

變壓器內(nèi)部故障及各部件過(guò)熱將引起一系列的氣味、顏色的變化：

（1）瓷套管端子的緊固部分松動(dòng)，表面接觸面過(guò)熱氧化，會(huì)引起變色和異常氣味。

（2）變壓器漏磁的斷磁能力不好及磁場(chǎng)分布不均，引起渦流。會(huì)使油箱局部過(guò)熱引起油漆變色。

（3）瓷套管污損產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)會(huì)發(fā)出奇嗅味，冷卻風(fēng)扇、油泵燒毀會(huì)發(fā)出燒焦氣味。

（4）吸潮過(guò)度、墊圈損壞、進(jìn)入油室的水量太多等原因會(huì)造成吸濕計(jì)變色。

在夏季重負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，油位就會(huì)升高，若超過(guò)最高溫度標(biāo)線刻度，就應(yīng)適當(dāng)放油；當(dāng)變壓器滲漏嚴(yán)重，就會(huì)使油位下降，若降到最低標(biāo)線以下，應(yīng)加油補(bǔ)充。

1.4體表異常

變壓器故障時(shí)都伴隨著體表的變化，主要有：

（1）呼吸口不靈或內(nèi)部故障可引起防爆膜龜裂、破損。

（2）大氣過(guò)電壓，內(nèi)部過(guò)電壓等會(huì)引起瓷件、瓷套管表面龜裂，并有放電痕跡。

1.5滲漏油

變壓器運(yùn)行中滲漏油的現(xiàn)象比較普遍，主要原因有：

（1）油箱與零部件聯(lián)接處的密封小良，焊件或鑄件 存在缺陷，運(yùn)行中額外荷重或受到震動(dòng)等。

（2）內(nèi)部故障使油溫升高，引起油的體積膨脹，發(fā)生漏油或噴油。

1.6高低壓套管故障

高低壓套管發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷并有放電現(xiàn)象，其主要原因是：

（1）套管密封不嚴(yán)，因進(jìn)水使絕緣受潮而損壞。

（2）套管的電容芯子制造不良，內(nèi)部游離放電。

1.7三相電壓不平衡

其主要原因有：

（1）三相負(fù)載不平衡，引起中性點(diǎn)位移，使三相電壓不平衡。

（2）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，會(huì)使三相電壓不平衡。

（3）繞組局部發(fā)生匝間或?qū)娱g短路，也會(huì)造成三相電壓不平衡。

1.8分接開(kāi)關(guān)故障

分接開(kāi)關(guān)故障主要有：接觸不良、觸頭燒壞、觸頭間短路、觸頭對(duì)地放電，油箱上有“吱吱”的放電聲，電流表隨響聲發(fā)生擺動(dòng)，瓦斯保護(hù)可能發(fā)出信號(hào)，發(fā)生這類故障的主要原因有：

（1）分接開(kāi)關(guān)觸頭彈簧壓力不足，觸頭滾輪壓力不勻，使有效接觸面面積減少，以及因鍍銀層的機(jī)械強(qiáng)度不夠而使觸頭磨損嚴(yán)重，引起分接開(kāi)關(guān)燒毀。

（2）分接開(kāi)關(guān)接觸不良，經(jīng)受不住短路電流沖擊而發(fā)生故障。

（3）操作不當(dāng)，倒分接開(kāi)關(guān)時(shí)，由于分接頭位置切換錯(cuò)誤，引起開(kāi)關(guān)燒壞。

（4）相間絕緣距離不夠，或絕緣材料性能降低，在過(guò)電壓作用下短路。

1.9引線部分故障

引線部分故障常有引線燒斷、接線柱打火等現(xiàn)象發(fā)生。主要原因有：引線與接線柱松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良、發(fā)熱；軟銅片焊接不良，引線之間焊接不牢，造成過(guò)熱或開(kāi)焊，如不及時(shí)處理，將造成變壓器不能運(yùn)行或三相電壓不平衡而燒壞用電設(shè)備。

1.10線圈故障

線圈故障常表現(xiàn)為：繞組局部發(fā)生匝間或?qū)娱g短路，造成三相電壓不平衡，線圈對(duì)地放電等。其原因主要有：

（1）變壓器進(jìn)水受潮、油質(zhì)劣化，絕緣能力下降。

（2）材料質(zhì)量、制造、檢修工藝不良都有可能造成線圈故障。

1.11冷卻裝置故障

冷卻裝置主要有機(jī)械故障如電機(jī)損壞，風(fēng)扇葉片變形等；電源故障，發(fā)生內(nèi)部導(dǎo)線短路，熔絲熔斷等；控制回路故障，如直流電源消失，接觸器無(wú)法吸合等。具體情況依設(shè)計(jì)而定，如值班員可自行恢復(fù)的，要盡快處理，否則應(yīng)記錄時(shí)間并注意溫度變化，使對(duì)變壓器的損害降到最低。

1.12繼電保護(hù)動(dòng)作

繼電保護(hù)動(dòng)作，說(shuō)明變壓器內(nèi)部有故障。瓦斯保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)，它能監(jiān)視變壓器內(nèi)部發(fā)生的部分故障，常常是先輕瓦斯動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，然后重瓦斯動(dòng)作去掉閘。輕瓦斯動(dòng)作的主要原因：①因?yàn)V油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密，致使空氣進(jìn)入主變壓器；②溫度下降和漏油致使油位緩慢降低；③變壓器內(nèi)部故障，產(chǎn)生少量氣體。

如氣體是可燃的，則說(shuō)明變壓器內(nèi)部有故障，應(yīng)根據(jù)瓦斯繼電器內(nèi)積聚的氣體性質(zhì)來(lái)鑒定故障性質(zhì)，如氣體為黃色不易燃的，且一氧化碳含量大于l%-2%，為木質(zhì)絕緣損壞；灰色和黑色易燃的。且氫氣含量在30%以下，有焦油味，閃點(diǎn)降低，則說(shuō)明油因過(guò)濾而分解或油內(nèi)曾發(fā)生過(guò)閃絡(luò)故障；淺灰色帶強(qiáng)烈臭味且可燃的，是紙或紙板絕緣損壞。

2.結(jié)束語(yǔ)

以上所述僅能作為對(duì)變壓器故障現(xiàn)場(chǎng)直觀的判斷，因?yàn)樽儔浩鞯墓收喜粌H僅是某一方面的直觀反映，它涉及諸多因素，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)假象。因此，只有進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量和綜合分析，才能準(zhǔn)確可靠地找出故障原因，判明事故性質(zhì)，提出較完備的合理的處理辦法，使故障盡快得到消除。總之，運(yùn)行中的變壓器由于受到電磁振動(dòng)機(jī)械磨損、化學(xué)作用、大氣腐蝕、電腐蝕及維護(hù)、運(yùn)行管理不當(dāng)，均會(huì)出現(xiàn)各種異常運(yùn)行現(xiàn)象及較嚴(yán)重的故障現(xiàn)象，因此，只有加強(qiáng)對(duì)變壓器各方面的運(yùn)行管理.才能使變壓器達(dá)到健康運(yùn)行水平。