變壓器的異常運(yùn)行分析與常見故障處理

顧杉杉+王孝增

摘 要：變壓器在輸電、配電系統(tǒng)中起到了改變電壓和傳輸功率的作用。電力系統(tǒng)中電力變壓器是至關(guān)重要的設(shè)備之一，其發(fā)生事故之前一般都會(huì)有異常情況出現(xiàn)，通過(guò)分析異常原因、部位和程度以便采取相應(yīng)的措施來(lái)及時(shí)消除變壓器隱患，確保其安全運(yùn)轉(zhuǎn)。作為維修電工應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行維護(hù)和定期查，以便發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)處理。

關(guān)鍵詞：變壓器；異常運(yùn)行；故障處理

1變壓器運(yùn)行中的各種異?，F(xiàn)象及故障的形成原因

1.1磁路方面

穿芯螺桿絕緣損壞。夾緊鐵芯柱和鐵軛疊片的穿芯螺桿的絕緣件擊穿，引起鐵芯疊片局部短路，從而產(chǎn)生很大的局部渦流，該渦流會(huì)產(chǎn)生熱量，有時(shí)會(huì)燒毀整臺(tái)鐵芯。

鐵芯夾件絕緣損壞導(dǎo)致鐵損增加。鐵芯夾件及連接鐵芯結(jié)構(gòu)的螺栓由于電磁力的作用而引起的振動(dòng)，將削弱鐵芯絕緣和鐵芯疊片之間的絕緣。同時(shí)，鐵軛與鐵軛夾件之間的絕緣也可能因此產(chǎn)生損壞，從而引起很大的循環(huán)渦流，也會(huì)增加變壓器的鐵損。硅鋼片邊角毛刺造成局部短路。毛刺可使鐵芯疊片產(chǎn)生局部短路，由此產(chǎn)生的渦流會(huì)使鐵芯產(chǎn)生局部過(guò)熱。

鐵芯疊片間雜物造成局部過(guò)熱。鐵芯疊片夾雜金屬物質(zhì)或鐵芯疊片產(chǎn)生微小的彎折，會(huì)引起強(qiáng)烈的局部渦流，從而使變壓器鐵芯產(chǎn)生局部過(guò)熱。鐵芯疊片對(duì)接縫過(guò)大造成過(guò)熱。變壓器鐵芯上鐵軛采用對(duì)接結(jié)構(gòu)，鐵芯芯柱與鐵軛之間的縫隙如果不正常，則可能會(huì)在對(duì)接縫隙處產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流。強(qiáng)烈過(guò)熱除了會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗增大、空載電流增大外，還會(huì)造成與縫隙相鄰的芯柱和鐵軛燒壞。另外，磁路方面造成故障的原因，還有空載合閘產(chǎn)生的電磁力會(huì)使繞組變形、外施電壓提高導(dǎo)致鐵損增大等。

1.2繞組方面

電磁線曲率半徑小，短路振動(dòng)時(shí)會(huì)造成絕緣損壞。在繞組繞制時(shí)，絕緣紙包扁銅線或者絕緣紙包扁鋁線的棱曲率半徑較小，當(dāng)變壓器的繞組因短路、突然接入電網(wǎng)而遭到電磁力沖擊和當(dāng)變壓器在負(fù)荷下發(fā)生振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線的陡棱切斷絕緣會(huì)導(dǎo)致相鄰匝直接接觸而發(fā)生短路。出口短路造成匝間短路或錯(cuò)位。變壓器遭受出口短路時(shí)，會(huì)造成變壓器繞組的一匝或多匝之間短路放電，甚至造成導(dǎo)線錯(cuò)位變形。

絕緣紙繞制過(guò)松使導(dǎo)線匝間短路。矩形導(dǎo)線上包繞的絕緣紙如果達(dá)不到所要求的緊度，會(huì)產(chǎn)生絕緣紙?jiān)陔姶啪€上隆起現(xiàn)象，這種變形有時(shí)會(huì)引起匝間短路，如果導(dǎo)線的棱曲率半徑較小，這種現(xiàn)象將會(huì)更嚴(yán)重。繞組干燥或浸漬不良會(huì)造成匝間短路。如果繞組干燥不徹底或真空注油不好，則繞組會(huì)因?yàn)榻^緣中的氣泡及水分而受潮，而這種現(xiàn)象在運(yùn)行中遲早會(huì)導(dǎo)致繞組匝間短路。

螺旋繞組發(fā)生短路后極易損壞。當(dāng)使用薄的帶狀導(dǎo)體在絕緣筒上立繞單螺旋或雙螺旋繞組時(shí)，由于這種繞組的機(jī)械強(qiáng)度低，加上線匝的覆蓋面位于絕緣筒表面的法線方向，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，繞組極易損壞。機(jī)械壓力增加導(dǎo)致繞組絕緣強(qiáng)度降低。大多數(shù)繞組的機(jī)械強(qiáng)度隨機(jī)械壓力的增加而降低，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生迅速波動(dòng)，繞組遭受電或磁的沖擊時(shí)，繞組導(dǎo)線的膨脹和收縮將使匝間絕緣所承受的機(jī)械力交替地增大和減少，極易損壞繞組絕緣。

繞組油道過(guò)窄導(dǎo)致熱擊穿。多根并聯(lián)連續(xù)式繞組，如果油道過(guò)窄，將會(huì)在繞組內(nèi)側(cè)產(chǎn)生過(guò)熱點(diǎn)，使導(dǎo)線絕緣產(chǎn)生脆化，引起匝間短路，同時(shí)導(dǎo)線中將流過(guò)極大的渦流，在繞組中產(chǎn)生過(guò)熱點(diǎn)，使繞組絕緣產(chǎn)生熱擊穿。

焊頭不好導(dǎo)致接頭處絕緣損壞。繞組內(nèi)部導(dǎo)線的焊接質(zhì)量不佳，當(dāng)變壓器承受大負(fù)荷時(shí)，繞組過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣油局部炭化，接頭熱量傳導(dǎo)到繞組導(dǎo)線上，局部炭化導(dǎo)線絕緣，最終導(dǎo)致匝間短路。這樣的接頭遲早會(huì)造成繞組短路。

安匝不平衡短路后造成繞組變形。當(dāng)圓式繞組帶有分接頭時(shí)，安匝不平衡是不可避免的。當(dāng)變壓器發(fā)生外部短路時(shí)，除了產(chǎn)生輻向力外，還產(chǎn)生作用于繞組上的軸向力，該軸向力引起端部線段變形。

另外在繞組方面造成故障的原因還有過(guò)載運(yùn)行造成繞組絕緣熱擊穿等。

1.3絕緣方面

密封不嚴(yán)潮氣進(jìn)入導(dǎo)致絕緣性能下降。變壓器沒有全密封或密封出現(xiàn)泄漏等，使潮氣進(jìn)入絕緣油中降低絕緣油的絕緣性能，從而引起繞組或引線對(duì)油箱或鐵芯構(gòu)件擊穿。絕緣材料搭配不合理。變壓器中經(jīng)常把介電常數(shù)不同的絕緣材料串聯(lián)使用，如果其搭配不合理，將會(huì)因電暈放電或過(guò)熱導(dǎo)致某種絕緣材料的損壞。絕緣油中雜質(zhì)形成導(dǎo)電“小橋”。變壓器絕緣油里面的懸浮物粒子在有電位差的裸導(dǎo)線之間形成導(dǎo)電“小橋”，引起電氣擊穿。過(guò)載運(yùn)行導(dǎo)致絕緣油老化。變壓器長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載會(huì)引起絕緣油老化，油溫過(guò)高加快油泥、水分和酸的形成。

缺油使冷卻系統(tǒng)循環(huán)不良導(dǎo)致過(guò)熱。油面下降，不能保證油處于規(guī)定位置，從而導(dǎo)致變壓器冷卻系統(tǒng)循環(huán)受限而產(chǎn)生過(guò)熱。內(nèi)部金屬粉塵導(dǎo)致絕緣擊穿。施工過(guò)程中在變壓器內(nèi)部絕緣件表面或?qū)щ婓w外包絕緣紙表面上遺留有金屬材料粉塵，這些金屬粉塵對(duì)爬電距離會(huì)產(chǎn)生非常大的影響，最終會(huì)導(dǎo)致絕緣爬電放電。地屏包扎不好導(dǎo)致邊緣擊穿。一次繞組和二次繞組間放置的地屏往往引起邊緣處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度集中，使得絕緣局部承受電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大，使高壓繞組到地屏有擊穿點(diǎn)，從而導(dǎo)致鐵芯桿上的高壓繞組損壞。另外在絕緣方面造成故障的原因還有絕緣成型件表面臟污導(dǎo)致放電、木制夾件干燥不好易形成“小橋”放電等。

2變壓器常見故障處理措施

2.1變壓器自動(dòng)跳閘處理措施

在檢查分析跳閘原因時(shí)，應(yīng)首先查明變壓器是否有明顯異?，F(xiàn)象，若通過(guò)查看儀表確認(rèn)是由于過(guò)負(fù)荷、外部短路或保護(hù)裝置二次回路誤動(dòng)作，則變壓器可重新投入運(yùn)行。若不是由于外部原因造成的，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行事故分析，可通過(guò)電氣試驗(yàn)、油化分析等與以往數(shù)據(jù)對(duì)比進(jìn)行仔細(xì)分析。如以上檢查分析判斷出變壓器內(nèi)部無(wú)故障，則應(yīng)將保護(hù)系統(tǒng)氣體繼電器重新投到跳閘位置，將變壓器重新投入。

2.2變壓器氣體保護(hù)動(dòng)作后處理措施

在對(duì)輕氣體動(dòng)作后處理時(shí)，值班人員應(yīng)向調(diào)度室和上級(jí)匯報(bào)，并檢查有無(wú)其他信號(hào)，觀察氣體繼電器動(dòng)作次數(shù)、間隔時(shí)間長(zhǎng)短，檢查氣體性質(zhì)、顏色、氣味、可燃性以及變壓器外觀等方面。繼電器掉牌不能急于恢復(fù)，查看變壓器本體或載調(diào)開關(guān)油枕的油位是否正常，氣體繼電器內(nèi)充其量多少，以判斷動(dòng)作原因。然后將光字牌和信號(hào)繼電器掉牌復(fù)歸。在對(duì)重氣體保護(hù)動(dòng)作后處理時(shí)，若分析判斷為空氣，則變壓器可繼續(xù)運(yùn)行。若其他可燃?xì)怏w，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行分析。主要手段有油化分析、電試分析、吊殼檢查三個(gè)方面。如檢查不出原因，嚴(yán)禁將變壓器投入運(yùn)行。

2.3變壓器著火后處理措施

變壓器不論何種原因著火都必須立即拉開各側(cè)斷路器，切斷電源，停用冷卻裝置，并迅速采取有效措施進(jìn)行滅火。由噴油引起著火燃燒時(shí)，必須迅速用黃砂覆蓋、隔離、控制火勢(shì)蔓延，同時(shí)用滅火設(shè)備滅火。裝有水噴淋滅火裝置的變壓器著火時(shí)，必須先切斷電源，才可以啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)。若是確認(rèn)著火點(diǎn)是變壓器頂蓋時(shí)，應(yīng)立即開啟下部閥門，將油位放至著火部位以下，同時(shí)用滅火器進(jìn)行滅火。

2.4變壓器油運(yùn)行中凡是出現(xiàn)下列情況之一，都必須立即拉閘處理

（1）運(yùn)行聲音有明顯或突然增大，且發(fā)出沉重的異常響或內(nèi)部有爆裂的放電聲。

（2）嚴(yán)重漏油，導(dǎo)致油面急劇下降至最低限值且無(wú)法堵漏。

（3）上層油溫異常升高，且不斷上升且排除油溫計(jì)故障的。

（4）變壓器出現(xiàn)冒煙或著火現(xiàn)象。

（5）油色發(fā)生明顯異?；蛴蛢?nèi)存在碳質(zhì)等。

3結(jié)語(yǔ)

變壓器是電力系統(tǒng)中重要組成部分，其運(yùn)行安全對(duì)整個(gè)電系統(tǒng)都有著至關(guān)重要的影響，因此，一定要在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，定期定時(shí)仔細(xì)檢查運(yùn)行情況，出現(xiàn)故障根據(jù)情況立即進(jìn)行匯報(bào)和處理。特別是發(fā)生重大運(yùn)行故障時(shí)必須立即斷電。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)操作維修人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，以確保變壓器安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]宮戰(zhàn)國(guó)，王伯韜.淺談變壓器異常運(yùn)行及常見故障[J].中外企業(yè)家，2010，12：96-97.

[2]張祥爐.變壓器運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象與故障處理問(wèn)題探討[J].科技風(fēng)，2013，07：87.

[3]周芳，韓幸軍，胡發(fā)明.電力變壓器異常運(yùn)行和常見故障分析[J].電氣時(shí)代，2011，08：88-89.