淺談電力變壓器故障分析及其診斷方法

聶鵬

摘 要：變壓器的安全運行，是電力系統(tǒng)設備安全生產(chǎn)的重要保障，是人民生命財產(chǎn)的安全保障，針對電力變壓器運行過程中的常見故障進行分析和歸納，提出變壓器故障診斷和解決的方法，從而及時發(fā)現(xiàn)和解決故障，有效的預防安全事故的發(fā)生。

關鍵詞：電力；變壓器；故障；診斷

引言

電力變壓器是發(fā)電廠和電站的主要設備，承擔著電能輸送過程中增壓和減壓的作用，在長期工作運行中，故障是不可避免的，引發(fā)的原因客觀而又復雜多變，有外部自然災害等環(huán)境影響，還有設備結構缺陷等事故隱患。變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的根據(jù)電磁感應的原理，因原線圈和副線圈不同的匝數(shù)而改變輸出電壓。因此，對電力變壓器在結構和使用中常見故障進行歸納總結，采取有效的措施，用以保障用電設備以及電網(wǎng)的安全運行。

1 電力變壓器的常見故障及產(chǎn)生原因

1.1 繞組和引線故障

繞組故障主要是指發(fā)生在變壓器線圈、絕緣和端子中的故障。繞組故障主要由以下原因引起：（1）變壓器線圈的接頭焊接牢不牢固，直接影響變壓器繞組的工作壽命，焊接質(zhì)量不達標導致電流不暢通，線圈引出線和套管導電桿連接不好，會使變壓器在運行中接頭過熱導致絕緣保護老化，時間長了會造成繞組斷路。（2）避免變壓器線圈的絕緣中滲水，保持器身干燥，給電力變壓器一個干燥的運行環(huán)境，可以降低故障的發(fā)生。（3）做好變壓器避雷防護，加強變壓器繞組薄弱處（如高壓繞組的起始幾匝、絕緣導線的末端等處）的防護，預防雷電沖擊、對地弧光放電等瞬變過程發(fā)生絕緣損壞乃至擊穿。（4）目前影響電力變壓器穩(wěn)定運行的一大隱患是變壓器繞組變形。主要表現(xiàn)為：繞組軸向和徑向尺寸的變化、器身位移、繞組扭曲、鼓包和匝間短路等。主要原因是變壓器遭受嚴重的外部短路，在電動力和機械力的作用下，變壓器繞組的尺寸或形狀將發(fā)生不可逆的變化。（5）及時清理沉積在油箱底部的絕緣油，改善電力變壓器散熱環(huán)境，避免變壓器工作環(huán)境溫度過高，杜絕變壓器超負荷運行，防止線圈絕緣變脆、脫落，引起繞組匝間短路，最終導致變壓器故障。

端部出線變壓器是現(xiàn)在應用比較廣泛的設備，高壓出線絕緣包扎要求比較高，但是引線故障頻發(fā)，短路、斷路、接觸不良。主要原因是焊接質(zhì)量直接影響到引線故障的產(chǎn)生與否。若發(fā)生引線短路，應立即采取斷電停止運行變壓器，防止短路擴大發(fā)展，形成火災釀成更大的災難。

1.2 高壓出線套管故障

套管一般是陶瓷結構，是電力變壓器連接的重要保護裝置，正確選取套管絕緣的工作場強設計套管，保證長期工作電壓下不應發(fā)生有害的局部放電；選用介電常數(shù)小，介質(zhì)損耗小的新型絕緣紙；選用介電常數(shù)較大的浸漬劑，降低浸漬劑或氣隙中的電場強度，提高浸漬劑的吸氣性能；采用硅油，提高局部放電熄滅場強；改善套管的密封性能，防止套管滲水漏油，預防產(chǎn)生局部放電。導致套管故障的因素有套管自身缺陷，引起套管損壞、漏油致使套管缺油而過熱、套管瓷套的表面受污染等，因此只有正確維護，確保套管的安全運行，才能保證電力變壓器的安全性能，使電網(wǎng)正常運行。

1.3 分接開關故障

分接開關故障主要原因觸頭接觸不良、觸頭間短路或?qū)Φ胤烹姟⒎纸娱_關引線松動等。在電力變壓器故障中，大部分故障屬于分接開關故障，如變壓器質(zhì)量存在問題；在安裝、運行操作及維護過程中存在不當行為造成彈簧變形壓力不足、接觸不可靠、引線緊固不良、開關觸頭氧化、分接開關不到位等現(xiàn)象。因此對于運行中的分接開關的檢測，對于預防變壓器故障具有重要現(xiàn)實意義。

1.4 磁路部分故障

變壓器的鐵芯、鐵軛及其夾件統(tǒng)稱為磁路部分。變壓器鐵芯和繞組電磁能量轉(zhuǎn)換，鐵芯質(zhì)量好壞是決定其正常運行的關鍵。磁路故障產(chǎn)生的原因主要有：（1）檢查運行中的電力變壓器鐵芯接地是否良好，避免多點接地，防止變壓器局部過熱導致導致變壓器跳閘，甚至造成變壓器直接損壞。（2）降低變壓器的鐵損是減少磁路部分故障的有效保障。鐵芯疊片之間的絕緣或與鐵軛夾件之間的絕緣產(chǎn)生損壞會產(chǎn)生很大的循環(huán)渦流，并由此產(chǎn)生大量的熱量，從而危及鐵芯和線圈的絕緣。（3）改進工藝加強變壓器鐵芯或鐵軛疊片的邊緣整潔度，保持干燥環(huán)境，降低局部過熱的幾率。

1.5 絕緣故障和密封不良

變壓器的絕緣系統(tǒng)主要由變壓器油和絕緣紙、板以及絕緣件構成，絕緣效果直接影響到電流的通暢，影響絕緣的原因主要有絕緣件在制造過程中，其表面或內(nèi)部被導電質(zhì)污染，運行中會造成絕緣件表面放電或內(nèi)部發(fā)生局部放電。目前變壓器運行中的常見故障是絕緣強度下降進而導致變壓器整體絕緣性能下降，形成的主要原因是變壓器油受到污染。新的絕緣油是淡黃色的，長時間工作絕緣油就會變黑，這時就要化驗絕緣油各項指標，及時過濾或更換絕緣油。變壓器油道不暢和油流速度過高會導致運行中的變壓器油流帶電，會對電力變壓器的安全運行造成極大危害。杜絕變壓器設計制作的偷工減料，避免采用薄絕緣、小油道的設計制造，加強變壓器油箱上的局部密封，做好變壓器防水，加強變壓器局部的絕緣強度，防止線圈或引線對油箱或?qū)﹁F芯構件擊穿，線圈匝間絕緣遭受的危險性最大。變壓器連接處理不好，如焊接質(zhì)量控制不好、密封效果差，產(chǎn)生漏油、漏氣現(xiàn)象，從而降低變壓器的質(zhì)量，減少變壓器的使用壽命。

2 電力變壓器故障常用的診斷方法

2.1 觀察法

變壓器運行中是無噪音，沒有特殊氣味，變壓器產(chǎn)生故障時，其設備就會震動，產(chǎn)生絕緣過熱散發(fā)出燒焦氣味、產(chǎn)生氣體顏色以及油溫都會出現(xiàn)異常。通過聞味、聽聲、觀查溫度等方式來對變壓器的故障進行初步診斷，及時采取措施，將損失降低。

2.2 變壓器絕緣試驗

變壓器的使用壽命是由絕緣物質(zhì)的壽命決定的，因此絕緣物質(zhì)的絕緣效果測試至關重要。主要包括：①測量絕緣電阻；②吸收比；③泄漏電流；④介質(zhì)損失角的正切值；⑤絕緣油和交流耐壓試驗。由于變壓器的絕緣結構復雜，使用材料品多，致使整個絕緣系統(tǒng)很不均勻，如果結構設計不合理會造成局部電場強度過高，制造工藝不良，如真空干燥，真空浸不徹底會使絕緣系統(tǒng)中含有氣隙，殘留氣泡，這些都可能造成變壓器局部放電、導致油紙絕緣發(fā)生損壞、絕緣擊穿。對于絕緣介質(zhì)的耐壓強度、沖壓強度、撕裂強度、堅韌性都進行試驗，同時還要檢查變壓器是否受潮，絕緣老化，油質(zhì)劣化，絕緣上附著油泥及嚴重局部缺陷等。因測量結果常受試驗品表面狀態(tài)和外界條件（如電場干擾，空氣濕度等）的影響，故要采取相應的措施，使測量的結果準確，真實。

2.3 變壓器油化驗

變壓器絕緣油的作用是絕緣、散熱、滅弧。具有密度小、粘度適中、閃點高、凝固點盡量低的要求。絕緣油化驗是一種常見且有效的故障診斷方法。首先通過觀察油的顏色、檢測油中水分的含量，測試油的酸值，介質(zhì)的損耗因數(shù)，閃點等。分析絕緣油成分含量來確定變壓器故障的類型。同時測定絕緣油中相對水分的含量可以判斷絕緣效果是否有缺陷。

3 結束語

隨著社會的不斷進步，電力能源對人類社會生產(chǎn)生活的影響力至關重要，大面積停電事故頻繁出現(xiàn)，已為各國電網(wǎng)安全問題敲響警鐘。電力變壓器故障所造成的電網(wǎng)事故時有發(fā)生，對電網(wǎng)造成了很大的危害，對于人民的生命財產(chǎn)造成巨大損失，因此，做好電力變壓器的研發(fā)與日常維護工作，加強消防安全教育，確保電力設備安全運行。

參考文獻

[1]金麗春.電力變壓器的故障分析[J].煤炭技術，2009，28（4）：51～52

[2]張元，郭建.變壓器故障診斷方法探討[J].山西電力，2010，15（2）：20～22

[3]鄭煥程.運行中電力變壓器故障特征分析及綜合檢測方法[J].電力學報，2006（4）：485～488.