淺析變壓器常見燒毀原因及防護(hù)措施

梁建軍

(江西金山礦業(yè)有限公司)

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淺析變壓器常見燒毀原因及防護(hù)措施

梁建軍

(江西金山礦業(yè)有限公司)

摘要針對(duì)礦山配電系統(tǒng)中變壓器頻頻出現(xiàn)燒毀的情況，分析了供電變壓器幾種常見的故障類型及其發(fā)生的主要原因，同時(shí)提出了具體的防護(hù)措施，以提高人們對(duì)變壓器發(fā)生故障危害的基本認(rèn)識(shí)，防止變壓器重大事故的發(fā)生，確保礦山供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞配電系統(tǒng)變壓器故障防范措施

在礦山電力供電系統(tǒng)中，配電變壓器在電網(wǎng)中占據(jù)著十分重要的地位，一旦發(fā)生故障將會(huì)給公司的供電系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果，可能導(dǎo)致公司大面積甚至整體的停電并帶來一系列的連鎖反應(yīng)，給礦山的安全生產(chǎn)和公司的經(jīng)濟(jì)效益造成重大損失。對(duì)此，變壓器的安全可靠運(yùn)行必須采取各種方法以防出現(xiàn)故障，特別是重大故障的發(fā)生，確保電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

電力變壓器常見故障可分為外部故障和內(nèi)部故障兩大類。外部故障為變壓器油箱外部絕緣套管以及其引出線上發(fā)生的各種故障。變壓器的內(nèi)部故障從性質(zhì)上來分，又可以分為電故障和熱故障兩種。電力變壓器在日常運(yùn)行過程中主要有滴滲油故障、放電故障、高壓與低壓線圈之間的擊穿短路故障、線圈之間短路、線圈間相線短路、分接開關(guān)故障、鐵芯故障及保護(hù)誤動(dòng)故障等。下面就其中幾種比較可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析，以提高電力特種作業(yè)人員的安全作業(yè)認(rèn)識(shí)[1]。

1變壓器放電故障

變壓器放電故障可分為局部放電、火花放電和高能量放電3種。

1.1變壓器局部放電[2]

變壓器在電壓作用下絕緣之間氣隙、油膜放電等現(xiàn)象為局部放電。局部放電初始是低能量的放電，在變壓器內(nèi)部如果出現(xiàn)放電情況，表明變壓器絕緣出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，或絕緣距離已不符合要求，放電時(shí)間一長(zhǎng)或放電嚴(yán)重，將會(huì)使得絕緣擊穿，甚至發(fā)生繞組擊穿或燒毀等重大故障。因此必須采取有效措施，防止變壓器發(fā)生這種放電故障。具體防范措施為：①加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)工作，對(duì)大中型及重要的供電區(qū)域最好有專人24 h監(jiān)管或安裝遠(yuǎn)程監(jiān)視儀器；②應(yīng)具備防雷措施；③修理變壓器時(shí)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)可靠的絕緣材料，絕緣距離應(yīng)符合要求，修復(fù)后密封要嚴(yán)；④大型高壓變壓器還應(yīng)具備接地屏，防止放電現(xiàn)象。

局部放電的原因主要有如下幾種：①當(dāng)油中出現(xiàn)氣泡或絕緣材料中有空穴時(shí)，由于氣體的介質(zhì)值小，在交流電壓作用下，使其耐壓程度低于油和絕緣材料，在氣隙中引起放電；②在外界環(huán)境的影響下，如油處理不達(dá)標(biāo)使得油中產(chǎn)生氣泡，即引起放電；③線端頭或?qū)щ婓w之間接觸不良即會(huì)引起放電。局部放電能量雖然不大，若進(jìn)一步惡化就會(huì)引起放電的惡性循環(huán)，從而導(dǎo)致設(shè)備的擊穿或損壞，造成嚴(yán)重事故。

1.2變壓器火花放電

變壓器中油中雜質(zhì)或懸浮電位都可能導(dǎo)致火花放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。通常來說，火花放電主要反映在油色出現(xiàn)異常、局部放電量增加瓦斯動(dòng)作，一般不會(huì)很快引起絕緣擊穿這一現(xiàn)象，平時(shí)比較容易發(fā)現(xiàn)和處理，但是對(duì)其發(fā)生的原因應(yīng)該引起高度重視。

1.3放電故障對(duì)變壓器絕緣的損壞

放電故障主要表現(xiàn)為絕緣材料老化：①變壓器的局部放電會(huì)導(dǎo)致絕緣材料中的化學(xué)鍵遭到破壞；②放電時(shí)產(chǎn)生的高溫容易引起絕緣體開裂，并引發(fā)新的放電位置；③在水的作用下，放電時(shí)產(chǎn)生的一些物質(zhì)，比如臭氧及氮氧物質(zhì)生成的硝酸等物質(zhì)會(huì)與絕緣材料發(fā)生反應(yīng)，在一定程度上會(huì)腐蝕絕緣材料；④放電過程中德高能輻射，易使絕緣材料變脆。

2變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障

變壓器鐵芯的多點(diǎn)接地故障發(fā)生的主要原因是由于變壓器在現(xiàn)場(chǎng)裝配及施工中不小心遺落金屬異物，造成多點(diǎn)接地等。其接地故障通常體現(xiàn)為：①鐵芯局部過熱，使鐵芯損耗增加，甚至燒壞；②過熱造成的溫度升高，使變壓器油分解，產(chǎn)生的氣體溶于油中，引發(fā)絕緣油的性能下降；③變壓器油中氣體不斷增加并析出，可能導(dǎo)致氣體繼電器動(dòng)作而使變壓器跳閘。

對(duì)于變壓器鐵芯發(fā)生故障的預(yù)防措施主要有：①預(yù)防為主，防檢結(jié)合，對(duì)未絕緣處理的鐵芯接地連接片進(jìn)行包扎處理，外引接地線安裝于便于測(cè)量位置，定期檢查鐵芯接地電流，最少每月檢查1次；②加強(qiáng)變壓器正常監(jiān)督，電氣試驗(yàn)的絕緣電阻測(cè)量以及定期的氣相色譜分析相結(jié)合；③若發(fā)現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，經(jīng)過綜合分析進(jìn)行處理時(shí)，一般不能急于進(jìn)行吊罩查找和處理多余接地點(diǎn)的辦法，如果絕緣電阻低，可通過在接地引出點(diǎn)施加交流電燒熔等方法。

3變壓器短路故障

變壓器的短路故障主要分為內(nèi)部故障和外部故障兩類，變壓器外部在遭受突發(fā)性短路時(shí)，其高低壓側(cè)都將遭受短路電流的沖擊，故障瞬間斷路器沒有斷開之前，短路電流將產(chǎn)生強(qiáng)大的點(diǎn)動(dòng)力，這種點(diǎn)動(dòng)力對(duì)變壓器的繞組有著具體影響，容易使繞組變形。繞組變形主要體現(xiàn)為器身位移、繞組扭曲、鼓包以及匝間短路等。內(nèi)部在遭受短路故障時(shí)，短路電流引起發(fā)熱從而燒壞線圈絕緣。變壓器突然發(fā)生短路時(shí)，其高低壓繞組同時(shí)通過額定值的幾十倍短路電流并產(chǎn)生大量的熱能，使得變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受不住短路電流時(shí)，在短路后產(chǎn)生高熱的同時(shí)會(huì)使變壓器各方面的絕緣嚴(yán)重?fù)p害，使得變壓器絕緣擊穿并燒壞線圈。

4變壓器絕緣故障

現(xiàn)在普遍使用的變壓器是油浸變壓器和干式樹脂變壓器兩種，變壓器的絕緣是由各種絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，它是變壓器正常運(yùn)行的基本條件，變壓器的使用壽命由各種絕緣材料所決定?，F(xiàn)實(shí)中部分變壓器的損壞和故障都是因絕緣材料的損壞而造成的，絕緣故障造成的事故約占變壓器事故的85%以上。對(duì)變壓器經(jīng)常性的維護(hù)、正常運(yùn)行管理可延長(zhǎng)絕緣材料的使用壽命。因此，維護(hù)好變壓器的正常運(yùn)行和對(duì)絕緣系統(tǒng)的合理保養(yǎng)，可延長(zhǎng)變壓器的使用壽命。

油浸變壓器中，主要的絕緣材料是絕緣油及固體絕緣材料絕緣紙、紙板和木塊等，所謂變壓器絕緣的老化，就是這些材料受環(huán)境因素的影響發(fā)生分解，降低或喪失了絕緣強(qiáng)度。變壓器的使用時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于絕緣材料的好壞。因此，油浸變壓器固體絕緣材料應(yīng)有良好的電絕緣性能和機(jī)械特性，要求在長(zhǎng)年的運(yùn)行情況下其絕緣性能下降較慢，絕緣老化特性好。

5變壓器滲漏油故障

滲漏油故障幾乎是每臺(tái)變壓器都存在的問題，凡是密封點(diǎn)，甚至鐵板都可能因?yàn)樯逞鄱鴿B漏油。滲漏油一般不會(huì)立即導(dǎo)致變壓器停止運(yùn)行，但漏油不及時(shí)處理，將會(huì)嚴(yán)重危及變壓器的安全運(yùn)行。

6變壓器保護(hù)誤動(dòng)作故障

當(dāng)變壓器發(fā)生跳閘，檢查變壓器跳閘原因的同時(shí)，應(yīng)檢查有無明顯的異常現(xiàn)象，如有無外部短路、線路故障、過負(fù)荷、明顯的火光、怪聲、噴油等。若證明變壓器兩側(cè)斷路器跳閘不是由于內(nèi)部故障引起，而是由于過負(fù)荷、外部短路或保護(hù)裝置二次回路誤動(dòng)造成，則變壓器可不經(jīng)外部檢查重新投入運(yùn)行。

7變壓器的故障預(yù)防及管理[3]

(1)為減少變壓器內(nèi)部故障和避免出口處短路沖擊使變壓器損壞，先從技術(shù)檢查和運(yùn)行管理出發(fā)，在變壓器發(fā)生內(nèi)部故障或出口發(fā)生短路沖擊后，應(yīng)及時(shí)停電檢查，查找問題并制定防范措施。應(yīng)加強(qiáng)日常運(yùn)行巡視，提高巡視質(zhì)量，定期檢查各開關(guān)柜進(jìn)出線及電纜接頭有無發(fā)熱現(xiàn)象、柜內(nèi)電氣設(shè)備有無凝露現(xiàn)象、柜內(nèi)絕緣隔板有無明顯爬電現(xiàn)象，防止開關(guān)柜電氣設(shè)備短路引發(fā)母線短路事故。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，防止發(fā)生帶負(fù)荷拉合閘刀等誤操作事故發(fā)生。對(duì)無人值守變電所應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的巡視、檢查工作。對(duì)各種設(shè)備定期清掃、清污、作耐壓試驗(yàn)，對(duì)絕緣差環(huán)節(jié)及時(shí)處理修復(fù)，防止電氣設(shè)備出現(xiàn)污閃等放電現(xiàn)象，防止穿墻套管出現(xiàn)污閃和雨閃，防止動(dòng)物或其他原因造成中低壓母線短路，對(duì)母線及出現(xiàn)間隔設(shè)備加裝相應(yīng)電壓等級(jí)的絕緣護(hù)套等防護(hù)措施。定期檢查各變電所各入口和開關(guān)柜電纜出入口是否封堵完好，對(duì)上述檢查應(yīng)明確專人負(fù)責(zé)并做好各項(xiàng)檢查維護(hù)記錄。

(2)加強(qiáng)變壓器的預(yù)防性試驗(yàn)工作。定期進(jìn)行變壓器油的色譜分析和油質(zhì)試驗(yàn)，在檢查工作中進(jìn)行絕緣試驗(yàn)等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的事故隱患，確保變壓器的安全運(yùn)行。

(3)當(dāng)發(fā)現(xiàn)變壓器出現(xiàn)下列異常時(shí)，應(yīng)立即將變壓器停止運(yùn)行，防止變壓器遭受更嚴(yán)重的破壞，如：①正常運(yùn)行和冷卻情況下溫度突然增高應(yīng)認(rèn)為變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障；②內(nèi)部響聲增大并伴有噼啪放電響聲；③接線套管有裂紋并嚴(yán)重放電；④嚴(yán)重漏油使油面下降低于油位計(jì)指示；⑤變壓器冒煙著火；⑥外部發(fā)生故障并危及變壓器安全可靠運(yùn)行，而變壓器保護(hù)功能又不能動(dòng)作時(shí)。

8結(jié)語

經(jīng)過長(zhǎng)期的變壓器維護(hù)實(shí)踐證明，日常比較常見的變壓器故障主要表現(xiàn)為人工在安裝變壓器過程中，不小心遺落金屬等異物造成變壓器多點(diǎn)接地，由于變壓器輸出線路上樹枝等引起變壓器短路，以及變壓器在維護(hù)保養(yǎng)中，更換的變壓器油不符合要求等引起變壓器絕緣損害。針對(duì)上述問題，日常加強(qiáng)安裝技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，加強(qiáng)日常變壓器輸電線路的巡視工作，確保更換的變壓器油的質(zhì)量以及在變壓器周圍加裝必要的安全防護(hù)措施可有效降低變壓器故障率。

參考文獻(xiàn)

[1]朱英浩.新編變壓器實(shí)用技術(shù)問答[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[2]鄭富春，廖曉東.變壓器故障分析與預(yù)防[J].科技傳播，2012(2)：23-26.

[3]黃志忠.變壓器故障分析與診斷技術(shù)[J].大眾科技，2008(6)：10-13.

(收稿日期2016-01-06)

梁建軍(1985—)，男，工程師，343213 江西省上饒市德興市花橋鎮(zhèn)。