淺談變壓器內(nèi)部過熱故障的診斷及防范措施

摘 要：電力變壓器作為電力行業(yè)中非常重要的設(shè)備，近年來，電力變壓器無論是安裝容量還是電壓等級(jí)都有了較大程度的增加，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性具有非常重要的作用。電力變壓器由于需求長時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行，而且運(yùn)行過程中會(huì)受到來自于內(nèi)部和外部因素的影響，因此容易產(chǎn)生故障，特點(diǎn)是變壓器內(nèi)部過熱故障發(fā)生更為頻繁，一旦處理不及時(shí)，則會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全帶來較大的影響。因此需要針對(duì)變壓器內(nèi)部過熱故障進(jìn)行科學(xué)的診斷，并采取切實(shí)可行的防范措施，確保電力變壓器運(yùn)行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：變壓器；內(nèi)部過熱故障；故障原因：防范措施

前言

內(nèi)部過熱故障作為變壓器常見故障，導(dǎo)致這種故障發(fā)生的原因大致有磁路故障、接點(diǎn)接觸不良、導(dǎo)體故障及局部散熱不良等，一旦變壓器內(nèi)部溫度過高時(shí)，極易導(dǎo)致固體絕緣劣化或是設(shè)備出現(xiàn)永久性損壞，影響變壓器運(yùn)行的安全及電網(wǎng)供電的可靠性。因此對(duì)于變壓器內(nèi)部過熱故障，需要對(duì)其故障進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，并明確故障的原因，從而采取有效的措施來保證變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 變壓器內(nèi)部過熱故障判斷的依據(jù)和方法

1.1 氣相色譜法

變壓器運(yùn)行過程中，變壓器油和固體絕緣材料受到電和熱的共同作用會(huì)分解出一些特性氣化，正常情況下，在產(chǎn)生非氣態(tài)夯化物之外，還會(huì)在氫氣、碳氧化物及低分子烴類氣體產(chǎn)生，碳氧化物主要是以一氧化碳和二氧化碳為主，還會(huì)有少量的氫和烴類氣體。但在變壓器內(nèi)部出現(xiàn)過熱故障時(shí)，液壓油中溶解的烴類氣體會(huì)增加，特別是CH4和C2H4會(huì)會(huì)增加，而當(dāng)還存在固體絕緣過熱性故障發(fā)生時(shí)，在產(chǎn)生低分子烴類氣體的基礎(chǔ)上，還會(huì)有大量的一氧化碳和二氧化碳產(chǎn)生，并且隨著溫度的升高，一氧化碳和二氧化碳的比例也會(huì)隨之增加。因此可以根據(jù)溫度變化時(shí)變壓器油氣體的變化來對(duì)內(nèi)部過熱故障進(jìn)行判斷?？梢圆捎脷庀嗌V法來對(duì)油中的氣體成分、含量、變壓情況進(jìn)行分析，以此來對(duì)變壓器內(nèi)部過熱故障進(jìn)行判斷，進(jìn)而對(duì)過熱故障的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

1.2 電氣試驗(yàn)法

利用氣相色譜法能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部有無故障及故障類型進(jìn)行分析，如果想對(duì)故障程度及其部位進(jìn)行判斷時(shí)，則需要與其他檢測(cè)方法相結(jié)合，針對(duì)綜合的檢測(cè)結(jié)果來對(duì)變壓器過熱故障進(jìn)行判斷。如可以采用線圈直流電阻的方法測(cè)試電流回路故障，對(duì)于變壓器內(nèi)部導(dǎo)電回路的運(yùn)行情況可以利用直流電阻試驗(yàn)方法來進(jìn)行檢測(cè)，采用環(huán)流或鐵芯對(duì)地絕緣電阻的方法來對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地故障進(jìn)行判定。

2 變壓器內(nèi)部過熱故障的原因和防范措施

變壓器一旦產(chǎn)生內(nèi)部過熱故障時(shí)，通常表現(xiàn)為局部過熱或是溫度升高，可以根據(jù)其嚴(yán)重程度將內(nèi)部過熱故障分為輕度過熱、低溫過度、中溫過熱及高溫過熱等幾種。導(dǎo)致過熱故障產(chǎn)生的原因多是由于引線接頭不良、分接開關(guān)接觸不好、鐵芯故障、高低壓繞組故障及局部散熱不良等，具體故障原因及防范措施可以歸納為以下幾個(gè)方面。

2.1 鐵芯故障及其防范措施的分析

在變壓器內(nèi)部過熱故障中，三分之一左右都是由于鐵芯故障導(dǎo)致的，特別是當(dāng)鐵芯多點(diǎn)接地故障及鐵芯內(nèi)部片間短路發(fā)生時(shí)，多會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部發(fā)生過熱故障。通常情況下，電力變壓器鐵芯只允許一點(diǎn)接地，一旦出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障時(shí)，不同接地點(diǎn)在磁場(chǎng)中感應(yīng)到不同電位，從而形成環(huán)流，導(dǎo)致局部出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，同時(shí)絕緣油也容易發(fā)生分解，鐵芯極易受到不同程度的損壞。

運(yùn)行中的電力變壓器，當(dāng)其油箱中存在異物、在振動(dòng)過程中鐵芯與夾件發(fā)生接觸、鐵軛間的墊塊受潮或是表面附著有油泥時(shí)也會(huì)導(dǎo)致絕緣降低，從而導(dǎo)致變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障發(fā)生。

一旦鐵芯多點(diǎn)接地故障發(fā)生時(shí)，可以采用低壓交流沖擊法、沖擊電流放電法、氣相色譜分析法、在鐵芯外引接地線上串接電阻、將鐵芯正常工作接地點(diǎn)移至故障點(diǎn)同一位黑惡減少環(huán)流，這些方法都能夠有效的防范鐵芯故障的發(fā)生。

2.2 引線接地故障及其防范措施的分析

變壓器內(nèi)部故障部分時(shí)候也可能是由于引線接地故障而導(dǎo)致的，通常情況下會(huì)在變壓器低壓繞組與管套連接處表現(xiàn)出來，由于低壓繞組與管套連接處屬于固定接觸，一旦出現(xiàn)套管連接螺絲沒擰緊或是變壓器大電流運(yùn)行時(shí)接觸面產(chǎn)生氧化、腐蝕及污染情況時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大，從而導(dǎo)致內(nèi)部過熱故障發(fā)生，甚至導(dǎo)致接頭燒毀或是絕緣炭化現(xiàn)象。

對(duì)于引線接地故障，在對(duì)其進(jìn)行防范時(shí)，如果在對(duì)大型電力變壓器安裝或是檢修完成后，需要在對(duì)其進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)，同時(shí)還要采用油色譜分析。而對(duì)于運(yùn)行中的變壓器，可以采用紅外測(cè)溫儀實(shí)施在線檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有局部過熱情況時(shí)，則需要再進(jìn)行油色譜分析及直流電阻試驗(yàn)，并停電進(jìn)行檢查。

2.3 分接開關(guān)電接觸性故障及其防范措施的分析

分接開關(guān)電接觸性故障約占到變壓器內(nèi)部過熱故障的50%以上，主要出現(xiàn)在調(diào)壓頻繁和負(fù)荷電流大的變壓器。在頻繁調(diào)壓中會(huì)造成觸頭之間的機(jī)械磨損和電腐蝕，電流的熱效應(yīng)會(huì)引發(fā)彈簧彈性的下降而導(dǎo)致動(dòng)、靜觸頭間的接觸壓力下降，這些都將導(dǎo)致觸頭之間的接觸電阻增大。接觸電阻增大，會(huì)使得觸頭之間的發(fā)熱量增大，而發(fā)熱加速了觸頭表面的氧化腐蝕和機(jī)械變形并形成惡性循環(huán)，如不及時(shí)處理就會(huì)引發(fā)變壓器的損壞。

針對(duì)分接開關(guān)電接觸性故障可采取如下防范措施：一是對(duì)有載分接開關(guān)，切換4000次或運(yùn)行3個(gè)月就要進(jìn)行油色譜分析，每年要做直流電阻試驗(yàn)，如有異常要抽出分接開關(guān)進(jìn)行檢查；二是對(duì)經(jīng)常過負(fù)荷運(yùn)行的變壓器或發(fā)生嚴(yán)重出口短路的變壓器，要及時(shí)測(cè)直流電阻和進(jìn)行油色譜分析；三是對(duì)無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器投運(yùn)前要測(cè)繞組直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)正常后方可投入運(yùn)行。

2.4 其他原因的分析

導(dǎo)致變壓器內(nèi)部過熱故障發(fā)生的原因具有多樣化的特點(diǎn)，部分原因發(fā)生的機(jī)率較小，但在電力變壓器運(yùn)行過程中，這些原因仍然不能忽視。首先，當(dāng)冷卻裝置運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，例如風(fēng)路發(fā)生堵塞、風(fēng)扇電源失去作用、風(fēng)扇出現(xiàn)反轉(zhuǎn)及啟動(dòng)值設(shè)置錯(cuò)誤等情況時(shí)，必然會(huì)影響冷卻裝置的正常運(yùn)行，因此導(dǎo)致變壓器內(nèi)部過熱故障。其次，鐵芯上夾件及下夾件拉桿等部位極易產(chǎn)生高度集中漏磁通，從而產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象。另外，當(dāng)變壓器內(nèi)部存在異物時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致繞組匝間短路發(fā)生，從而導(dǎo)致局部過熱情況下發(fā)生。

3 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)中，電力變壓器發(fā)揮著非常重要的作用，而且電力變壓器的數(shù)量也較多，其正常運(yùn)行與電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全息息相關(guān)，這就需要對(duì)電力變壓器內(nèi)部過熱故障進(jìn)行科學(xué)的診斷和防范。針對(duì)容易導(dǎo)致電力變壓器內(nèi)部過熱故障發(fā)生的部件及位置加強(qiáng)檢測(cè)，并采取切實(shí)可靠的措施做好相關(guān)的預(yù)防工作，有效的降低變壓器內(nèi)部過熱故障的發(fā)生，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

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