油浸式電力變壓器的故障分析與預(yù)防對(duì)策探究

郭中華（中鐵建第十二局集團(tuán)有限公司，太原030024）

油浸式電力變壓器的故障分析與預(yù)防對(duì)策探究

郭中華
（中鐵建第十二局集團(tuán)有限公司，太原030024）

介紹了油浸式變壓器的特點(diǎn)，探討了油浸式變壓器的常見故障,例如油溫異常、滲漏油、油色油位異常等，提出了故障的預(yù)防對(duì)策，并以安哥拉工程項(xiàng)目為例，對(duì)工程中故障出現(xiàn)的原因以及解決措施進(jìn)行了分析和探討。

油浸式；電力變壓器；故障分析；預(yù)防對(duì)策

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.014

1　引言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，變壓器發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過利用變壓器可以實(shí)現(xiàn)電能的升壓和降壓調(diào)節(jié)，降低電力輸送過程中的損失，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。目前常用的變壓器主要有干式和油浸式兩種，其中，油浸式變壓器具有維護(hù)方便、成本低、適用范圍廣等特點(diǎn)，在電力行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。為了保證油浸式電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，需要了解對(duì)變壓器常見故障，并掌握相應(yīng)的有效預(yù)防措施。

2　油浸式變壓器的特點(diǎn)

油浸式變壓器可以在戶內(nèi)使用，也可以在戶外使用。與干式變壓器相比，油浸式變壓器主要有以下特點(diǎn)。

1）油浸式變壓器通常情況下均采用銅箔繞抽的圓筒式結(jié)構(gòu)，除過小容量的一般會(huì)采用銅導(dǎo)線結(jié)構(gòu)；多層圓筒式結(jié)構(gòu)主要為高壓繞油組所采用，在一定程度上可以平衡繞組的安匝分布，減少漏磁，同時(shí)也可以提高抗短路能力和機(jī)械強(qiáng)度。

2）鐵心和繞組均采取了緊固措施，器身高、低壓引線等緊固部分主要為不吊心結(jié)構(gòu)，自帶防松螺母，具有較高的運(yùn)輸顛震承受能力。

3）油箱采用波紋片，其可以發(fā)揮較好的呼吸作用，可以填補(bǔ)由溫度變化而誘發(fā)的油體積變化。因此，本產(chǎn)品無(wú)需儲(chǔ)油柜，在一定程度上不至于使得油浸式變壓器的高度過高。

4）波紋片很好地代替了儲(chǔ)油柜，避免變壓器油和外界環(huán)境有更多的接觸，能夠防止氧氣、水分的無(wú)故滲入，大大改善了絕緣性能。

綜上可知，油浸式變壓器在正常工作時(shí)無(wú)需換油，一方面使得變壓器的維修成本大幅度減少，另一方面還可以延長(zhǎng)變壓器的使用壽命。

2　變壓器異常運(yùn)行和常見故障成因分析

3.1油溫異常

變壓器在正常運(yùn)行和冷卻狀態(tài)下，其油溫會(huì)持續(xù)升高，究其原因主要有以下幾點(diǎn)。

1）損壞的渦流或夾緊鐵芯用的穿芯螺栓絕緣可以導(dǎo)致變壓器的油溫升高，渦流會(huì)使鐵芯長(zhǎng)時(shí)間處于過熱的狀態(tài)，進(jìn)而損壞硅鋼片，造成硅鋼片和穿芯螺栓之間出現(xiàn)短接現(xiàn)象，此時(shí)穿芯螺栓會(huì)有較大的電流通過，引起螺栓發(fā)熱，最終致使變壓器油溫升高。

2）二次線路上有大電阻短路、繞組局部層間和匝間短路、內(nèi)部接點(diǎn)出現(xiàn)問題，增大接觸電阻等原因，都可以使變壓器油溫升高。

3）散熱器閥門未及時(shí)打開、缺乏油量、負(fù)載量過大、環(huán)境溫度過高、輸油泵和冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)故障等。針對(duì)變壓器油溫過高的現(xiàn)象，一般過高的油溫會(huì)使得油位有明顯下降，此時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充油量[1]，根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行加油。對(duì)于因漏油過多而導(dǎo)致的油位降低，應(yīng)立即將瓦斯保護(hù)更改為只動(dòng)作于信號(hào)，采取有效措施改善漏油現(xiàn)狀，并及時(shí)補(bǔ)充油量。

3.2油色、油位異常

變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障和部件溫度過高都會(huì)改變?cè)械臍馕逗皖伾?/p>

1）變色和異常氣味一般由次套管端子的緊固部分過于松動(dòng)，接觸面溫度較高等引發(fā)；

2）油箱因局部發(fā)熱而導(dǎo)致油漆變色的現(xiàn)象常和變壓器的漏磁效應(yīng)有著密切的關(guān)系；

3）受損的瓷套管會(huì)引起冷卻風(fēng)扇、油泵燒毀發(fā)出燒焦氣味；

4）吸濕計(jì)變色和滲入油室水量過大、墊圈受損、吸潮過度等原因有關(guān)；

5）含有炭粒和水分的油一般閃點(diǎn)會(huì)有所降低，酸價(jià)會(huì)有所升高，絕緣性能有待提高，極易造成繞組和外殼的擊穿。

3.3滲漏油

變壓器運(yùn)行中滲漏油的現(xiàn)象比較常見，其主要原因有以下幾點(diǎn)。

1）油箱和零部件之間的接口密封性不好，鑄件和焊件存在不足，運(yùn)行負(fù)荷太大，出現(xiàn)顛震現(xiàn)象等。

2）變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致油溫升高，使得油體積變大，出現(xiàn)噴油或漏油現(xiàn)象。油質(zhì)的好壞可以通過觀察油的具體形態(tài)和顏色進(jìn)行判斷[2]。根據(jù)周圍溫度標(biāo)準(zhǔn)線進(jìn)行判斷油面是否正常，油面過低會(huì)使得變壓器漏油，過高可能是內(nèi)部的冷卻裝置出現(xiàn)故障。

3.4鐵芯故障

鐵芯故障在油浸式變壓器中屬于一種比較常見的故障。主要表現(xiàn)為以下兩種。

3.4.1變壓器運(yùn)行中過熱并伴有清脆的響聲

該故障出現(xiàn)時(shí),鐵芯局部過熱,有特征氣體出現(xiàn)且變壓器內(nèi)部有間歇放電現(xiàn)象。故障出現(xiàn)主要是由下述幾個(gè)方面的因素造成的：

1）鐵芯疊片未緊固或者緊固螺栓擰偏斜,導(dǎo)致鐵芯局部短路過熱，對(duì)于此故障需要松開夾件理順?biāo)缮⑻幆B片再加緊固。撥正緊固螺栓加上絕緣套及絕緣墊后,再擰緊螺母。

2）穿心螺桿上螺母松動(dòng)，軛鐵和邊柱上下端疊片有凹現(xiàn)象。對(duì)于此故障需要拆下穿心螺桿及夾件,取出繞組,對(duì)鐵芯進(jìn)行全面檢查。

3）疊片毛刺大，造成疊片局部短路產(chǎn)生渦流，引起鐵芯局部過熱。此故障手摸疊片面有割手感，明顯毛刺超標(biāo)，用千分尺測(cè)量0.08~0.13mm不等，需重新去毛刺加涂漆烘干處理。

3.4.2鐵芯過熱,氣體繼電器動(dòng)作

該故障出現(xiàn)時(shí)主要表現(xiàn)為部分鐵芯疊片表面漆膜或氧化膜脫落,進(jìn)行色譜分析后,發(fā)現(xiàn)氣體是CH4、H2、C2H4并且超標(biāo)。故障主要是由下述原因造成的：

1）穿芯螺桿絕緣破裂或過熱碳化，穿芯螺桿座套過長(zhǎng),座套與鐵芯碰撞。對(duì)此類故障需要更換破裂或碳化的穿心螺桿絕緣。

2）鐵質(zhì)夾件夾緊位置不當(dāng),碰到鐵芯,造成鐵芯局部短路和過熱。對(duì)此類故障需要松開鐵夾件且調(diào)整位置后再擰緊螺母。

3）變壓器總裝中由于不細(xì)心,將焊渣、電焊條頭等其他異物落在鐵芯上,使鐵芯局部短路，對(duì)此類故障要安排工作人員清除落人鐵芯中的焊渣及金屬異物。

4）安裝接地銅片,銅片過長(zhǎng),聯(lián)接后銅片又觸及另一部分鐵芯疊片,形成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地和短路,使鐵芯局部過熱。對(duì)此類故障需要將接地銅片取出,剪去多余長(zhǎng)度后,再插入疊片中固定牢，穿芯螺桿座套卸下鋸去一段,再裝配好。

4　故障預(yù)防對(duì)策

準(zhǔn)確診斷故障的主要手段是變壓器故障的檢測(cè)技術(shù)，其在變壓器故障預(yù)防策略中占據(jù)著重要的地位。依據(jù)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)的規(guī)章制度，諸如油中的氣體的色譜分析、直流電阻檢測(cè)、絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測(cè)、絕緣介質(zhì)損失角正切檢測(cè)、油質(zhì)檢測(cè)、局部放電檢測(cè)及絕緣耐壓試驗(yàn)等為試驗(yàn)的具體項(xiàng)目和操作順序。

5　實(shí)例分析

5.1案例介紹

安哥拉凱蘭巴·凱亞西（簡(jiǎn)稱K.K.）居民新城項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于首都羅安達(dá)東南約40km處，是安哥拉目前最大的房建類項(xiàng)目和最大的民生工程，主要包括：開閉所13座，變電所67座，箱式變電站101座，照明箱式變電站17座，開關(guān)柜1754余面，光、電纜1000余km等。其中，2臺(tái)油浸式電力變壓器在運(yùn)行過程中使用色譜分析發(fā)現(xiàn)，變壓器油氣相色譜不達(dá)標(biāo)，如圖1所示，根據(jù)色譜圖像對(duì)變壓器故障進(jìn)行了分析。

圖1　1#主變氫1、甲院、乙烯、乙炔走勢(shì)圖

5.2故障原因分析

對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行多次分析后認(rèn)為，故障原因可能是因?yàn)榛罨烹娫斐傻摹Ｓ捎谧儔浩鬟\(yùn)輸和安裝過程中，可能會(huì)有一部分構(gòu)件出現(xiàn)了松動(dòng)，處于低壓和高壓間的電極會(huì)根據(jù)阻抗形式進(jìn)行分壓，由于此部件位置產(chǎn)生了壓差，導(dǎo)致兩極之間出現(xiàn)了火花和放電，從而致使絕緣油中出現(xiàn)了很多特征氣體，致使試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)值。

5.3故障排查

在對(duì)色譜試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析后，結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)決定從下屬機(jī)電對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行檢查。

1）檢查變壓器的鐵心和繞組；

2）檢查絕緣護(hù)套、中性點(diǎn)套管、高壓引線，查看是否存在燒傷的痕跡；

3）檢查低壓套管結(jié)構(gòu)和各類緊固件是否存在松動(dòng)的情況；

4）對(duì)分接開關(guān)中切換開關(guān)、選擇開關(guān)、觸頭開關(guān)的接觸情況進(jìn)行檢查；

5）對(duì)銅管芯子、均壓球等容易產(chǎn)生間隙的位置進(jìn)行檢查。

5.4檢查結(jié)果

銅管檢查發(fā)現(xiàn)分接開關(guān)油箱接頭位置引線長(zhǎng)度過大，并且排列不整齊導(dǎo)致放電，并且存在燒傷的痕跡。根據(jù)檢查結(jié)果，工作人員重新整理了分接開關(guān)油箱接頭處的引線，并對(duì)燒傷的螺絲進(jìn)行了更換，使用高真空濾油機(jī)按照脫氣處理的方法對(duì)變壓器進(jìn)行了處理，勻速進(jìn)行抽空，真空度達(dá)到要求后保存24h不變，然后將油注入到油箱中[3]。處理完成后，在變壓器使用之前，再次檢查絕緣油，保證指標(biāo)達(dá)到要求。

6　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，油浸變壓器故障是由多個(gè)方面的因素造成的，不能單獨(dú)從一個(gè)方面進(jìn)行考慮。對(duì)故障需要進(jìn)行全面的分析和測(cè)量，只有這樣，才能將故障的原因找出來，分析其性質(zhì)，從而提出合理的解決措施，實(shí)現(xiàn)油浸式變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

【1】王瑜，趙健網(wǎng).油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對(duì)策[J].電力環(huán)境保護(hù)，2008(3)：426-328.

【2】張國(guó)棟.油浸式電力變壓器儲(chǔ)油柜油位異常原因分析及補(bǔ)充油量的計(jì)算[J].電工技術(shù)，2008(9)：92-94.

【3】王和忠，季小龍，朱如勇，等.油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對(duì)策[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(1)：135-137.

Exploration of Fault Analysis and Prevention Countermeasures of Oil Immersed Power Transformer

GUO Zhong-hua
（China Rallway 12TH Bureau GroupCo.Ltd.,Taiyuan030024，China）

In thispaper,thecharacteristicsofoilimmersed transformerareanalyzed,and common faultsofoilimmersed transformer arediscussed,suchasabnormaloiltemperature,oil leakage,oil levelabnormal,and puts forward theCountermeasures forpreventing the fault.Finally,toengineeringprojectsin Angola,forexample,toengineering faultreasonsand solvingmeasureswereanalyzed and discussed in thispaper.

oilimmersed；powertransformer;faultanalysis;preventivemeasures

TM 411；TM 403.5

A

1007-9467（2016）11-0056-03

郭中華（1985～），男，廣東廣州人，工程師，從事電力工程施工管理研究。

2016-08-09