電力變壓器常見故障分析及預(yù)防

保定供電公司 張 　昆

電力變壓器常見故障分析及預(yù)防

保定供電公司 張 昆

電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備之一，它能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此對(duì)電力變壓器故障進(jìn)行分析、預(yù)防以及在線監(jiān)測(cè)，不僅可以提高變壓器運(yùn)行穩(wěn)定性，還對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性提高有著重要的意義。本文首先對(duì)電力變壓器可能出現(xiàn)的各種故障類型進(jìn)行了分析，并歸納總結(jié)出了每種故障的特點(diǎn)，給出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

電力變壓器；故障預(yù)防；故障預(yù)防

1　 研究背景及意義

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，用途非常廣泛，升壓、降壓及配電等都要用到變壓器，電力變壓器是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。從當(dāng)前來看，我國電力系統(tǒng)正發(fā)生著巨大的變化，電壓等級(jí)不斷升高，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，作為電能運(yùn)輸樞紐的電力變壓器更是發(fā)揮著重要和關(guān)鍵的作用。

由于電力變壓器價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其運(yùn)行環(huán)境和安全與電力系統(tǒng)的安全性息息相關(guān)，一旦出現(xiàn)故障可能會(huì)給電力系統(tǒng)和電力用戶帶來重大的影響，所以在日常對(duì)變壓器故障的預(yù)防及診斷顯得尤為重要。為了保證電力變壓器的正常運(yùn)行，除了日常的維護(hù)保養(yǎng)和巡視外，還需要運(yùn)用高科技技術(shù)手段對(duì)變壓器的故障進(jìn)行有效的預(yù)防、診斷與監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)進(jìn)行故障維修處理，以保證變壓器乃至整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

2　 變壓器故障類型

2.1 絕緣故障

2．1．1 絕緣故障分析

電力變壓器在日常運(yùn)行中，其絕緣材料在高熱、氧化、電磁、機(jī)械受力等因素的影響下會(huì)逐步失去原有的機(jī)械強(qiáng)度和良好的電氣性能，變得沒有彈性，脆弱，顏色發(fā)黑等。若在此時(shí)，老化的絕緣層產(chǎn)生過大的振動(dòng)或人為破壞，就很容易造成機(jī)械損壞、短路等問題，也極易發(fā)生繞組匝間短路故障，從而引起變壓器故障，電網(wǎng)停運(yùn)中斷等問題。

目前生產(chǎn)生活中，較為廣泛使用變壓器的絕緣和冷卻的方式主要是油浸式，所以絕緣油的老化問題是重中之重，不能忽視。變壓器運(yùn)行過程中，空氣會(huì)與由相接觸，空氣中所含的水分會(huì)逐步被絕緣油所吸收，變壓器的絕緣油和冷卻油也極易吸收溶解大量空氣，加之變壓器油通常工作在很高的工作溫度下，會(huì)在油中通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生各種酸性的氧化物，這不僅僅會(huì)使得油變質(zhì)加劇，還會(huì)讓一些金屬部件加速被腐蝕損壞。絕緣油一旦老化變質(zhì)，很容易使變壓器發(fā)生故障的幾率大為升高，影響變壓器乃至整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

2．1．2 絕緣故障解決及預(yù)防措施

為降低因絕緣的老化原因而造成變壓器發(fā)生意外事故的幾率，最大限度使變壓器的使用命延長，提高整個(gè)電網(wǎng)投資的高效性，必須嚴(yán)格將變壓器的運(yùn)行溫度控制在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。就目前而言，采用的方法主要是使用溫度計(jì)來監(jiān)測(cè)變壓器的頂層油溫度。當(dāng)氣溫很高的時(shí)候，由于用電設(shè)備的增加，變壓器往往會(huì)超載運(yùn)行，這時(shí)便有必要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的力度，密切關(guān)注油溫的上升速度及趨勢(shì)，掌握住變壓器負(fù)載的變化，如果在長期的高負(fù)荷運(yùn)的轉(zhuǎn)狀態(tài)下，就要采取有效措施避免因?yàn)樽儔浩鬟^熱而造成故障。再者，采用合適方法有力確保變壓器的散熱風(fēng)扇、循環(huán)水泵等部件始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)是十分重要的。

在條件允許的情況下，還可以利用紅外熱成像技術(shù)等高新技術(shù)，對(duì)運(yùn)行了多年的超載變壓器，進(jìn)行紅外技術(shù)進(jìn)行診斷分析，以掌握變壓器的運(yùn)行溫度變化趨勢(shì)分布，及早的發(fā)現(xiàn)變壓器異常的征兆，從而有效的減少各類事故造成絕緣老化的幾率。

預(yù)防變壓器的絕緣油和冷卻油油質(zhì)劣化的措施，主要是測(cè)量變壓器的介質(zhì)損耗，再利用諸如氣相色譜法等方法分析變壓器潛伏性故障的存在。氣相色譜法是一種不需要設(shè)備停運(yùn)情況下就能靈敏得監(jiān)測(cè)出故障隱患的方法，常常被認(rèn)為是監(jiān)測(cè)充油變壓器是否正常運(yùn)行的重要手段之一。

2.2 鐵芯故障

2．2．1 鐵芯故障分析

由于聲音不正常、油變質(zhì)、溫度升高，變壓器內(nèi)部的問題，有輕微的噼啪聲。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是由于鐵芯迭片的絕緣或者核心導(dǎo)電材料的表面遭到某種原因的破壞，并導(dǎo)致鐵芯出現(xiàn)損壞。除此之外，變壓器鐵芯中的缺片因素，鐵芯的油道內(nèi)或者夾件下面發(fā)生松動(dòng)，鐵芯的緊固零件不牢而松動(dòng)，都會(huì)產(chǎn)生出不正常的噪聲。這些原因的產(chǎn)生往往是由于在制造不精或檢修過程中沒有裝配質(zhì)量很高的元器件，例如接地夾子沒有完全夾到位或者接地不良等。

2．2．2 鐵芯故障的解決及預(yù)防措施

可以采用測(cè)量鐵心對(duì)地面的絕緣電阻的大小的方法，看絕緣墊子的大小是否符合規(guī)定，然后再對(duì)外觀做一次細(xì)致檢查，看是否存在明顯開裂等物理缺陷，也可采取加直流電壓的測(cè)量方法來測(cè)量絕緣電阻。此外，做負(fù)載測(cè)試，測(cè)量空載損耗是否過大。操作人員從變壓器運(yùn)行聲音盡快找到一個(gè)類似的問題，檢查測(cè)試，防止形成接地短路事故。

2.3 套管的短路故障

2．3．1 套管的短路故障分析

套管由于損壞，裂縫，漏油等原因，容易造成短路故障。套管在外力的作用下造成損傷，或者由于套管的密封不嚴(yán)，絕緣受潮都會(huì)引發(fā)套管的短路故障發(fā)生，套結(jié)垢嚴(yán)重，或套管操作過程中遭受人為破壞，也將造成套管的短路故障。

2．3．2 套管短路故障解決及預(yù)防措施

對(duì)套管進(jìn)行外部檢查是一種很好的方法，目的在于觀察是否瓷套出現(xiàn)裂縫，縫隙中是否存在污穢結(jié)垢。此外還可以用搖表檢查測(cè)量套管的絕緣電阻的值，對(duì)比阻值是否滿足相應(yīng)要求。對(duì)于檢查出套管出現(xiàn)了裂紋等故障時(shí)，應(yīng)及早進(jìn)行治療。對(duì)于受損十分嚴(yán)重的地方，可以采用安裝套管外套，避免人為投擲雜物造成的破壞。對(duì)于套管受潮應(yīng)防患于未然及早對(duì)套管進(jìn)行干燥處理，破損十分嚴(yán)重已無法使用的套管應(yīng)及時(shí)更換新套管，經(jīng)過密封性，機(jī)械性檢查合格后，方可安裝。安裝時(shí)要注意各個(gè)觸點(diǎn)螺絲要緊固，防止接觸不良。此外，還要監(jiān)測(cè)變壓器絕緣油油位的變化，絕對(duì)不允許出現(xiàn)少油甚至無油運(yùn)行。

2.4 分接開關(guān)故障

2．4．1 分接開關(guān)故障分析

分解開關(guān)故障主要是由于分解開關(guān)位置不準(zhǔn)確或者接觸不良造成的，這會(huì)導(dǎo)致分接開關(guān)接觸表面受熱或灼傷而產(chǎn)生放電現(xiàn)象。一旦分接開關(guān)出現(xiàn)局部過熱，或者局部放電都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。分解開關(guān)由于在結(jié)構(gòu)和裝配上出現(xiàn)缺陷，例如彈簧的壓力不足等原因同樣也會(huì)引起故障的發(fā)生。

2．4．2 分接開關(guān)故障解決及預(yù)防措施

可以用搖表測(cè)量絕緣電阻的阻值，若出現(xiàn)電阻值很大，則證明出現(xiàn)了故障。也可以將電阻值和出廠值或者有記錄的前幾次電阻值進(jìn)行對(duì)比，如果差別很大，則很有可能出現(xiàn)了觸頭故障。如果檢測(cè)出輸出電壓及電流不穩(wěn)定或者分解開關(guān)嚴(yán)重過熱，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修檢測(cè)和重新試驗(yàn)。

2.5 小結(jié)

變壓器的運(yùn)行、維修、檢測(cè)、日常維護(hù)過程中，我們不應(yīng)該錯(cuò)過任何細(xì)節(jié)，并盡可能發(fā)現(xiàn)和消除缺陷。并進(jìn)行記錄和分析，總結(jié)各類變壓器故障及其處理方法，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高水平，以確保變壓器的修理和維護(hù)，變壓器長期，安全，高效，穩(wěn)定運(yùn)行。不僅要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做好變壓器運(yùn)行前的檢查與試驗(yàn)，防患于未然。還要有良好的定期運(yùn)行維護(hù)，其運(yùn)行維護(hù)主要包括：1)保持瓷套管及絕緣子清潔。定期清理變壓器上的污垢，檢查套管有無閃絡(luò)放電，接地是否良好，有無斷線、脫焊、裂紋等現(xiàn)象。2)檢查冷卻系統(tǒng)和變壓器油。檢查散熱器有無滲漏、生銹，同時(shí)應(yīng)檢查變壓器油位，油色。3)保證電氣連接良好。4)對(duì)變壓器線圈、套管及避雷器的介質(zhì)損耗角進(jìn)行檢測(cè)。5)每年檢查避雷器接地可靠性，檢查接地電阻阻值、引線用符合規(guī)定，無短股現(xiàn)象。6)變壓器定時(shí)大、小修，在運(yùn)行中發(fā)生異常情況時(shí)，可以及時(shí)大修。應(yīng)考慮將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于最關(guān)鍵的變壓器上，同時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)與專家系統(tǒng)結(jié)合起來對(duì)變壓器絕緣進(jìn)行預(yù)測(cè)、把變壓器故障消滅于萌芽階段

[1]王長昌,李福祺,高勝友．電力設(shè)備的在線檢測(cè)與故障診斷．電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M]．清華大學(xué)出版社,2008．

[2]林海．500KV變壓器故障診斷分析與預(yù)防[J]．科技與生活,2012(23)．

[3]劉輝．電力變壓器故障分析與診斷預(yù)防措施[J]．中國電子商務(wù),2012(19)．

張昆（1990-），男，天津人，主要從事電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督工作。