電力變壓器的故障分析與預(yù)防保護(hù)

龍建偉

【摘 要】電力變壓器是整個(gè)電力系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備之一，用來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化，其運(yùn)行安全對整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全具有直接影響。隨著我國工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，電力變壓器的故障問題頻發(fā)，為了進(jìn)一步保證行業(yè)發(fā)展，筆者探討了電力變壓器的故障特點(diǎn)以及預(yù)防保護(hù)措施。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器；故障分析；預(yù)防保護(hù)

變壓器安全涉及到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，因此對變壓器的保護(hù)應(yīng)才能夠故障發(fā)生原因和形態(tài)入手，及時(shí)預(yù)防和解決故障才能確保變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。并且，變壓器故障具有多樣性，要求安全負(fù)責(zé)人具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且能夠應(yīng)對臨時(shí)性故障，制定并執(zhí)行相關(guān)故障處理措施。

1 電力變壓器的故障

電力變壓器的故障主要分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。其中內(nèi)部故障是由于變壓器的油箱故障所引起，主要處理方式為瓦斯和差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作以切除變壓器；外部故障則包括各種線路不良造成的故障以及絕緣套管的破損等，可以采用差動(dòng)保護(hù)來切除變壓器。對于無延時(shí)類變壓器，設(shè)備主要故障就與變壓器的差動(dòng)穩(wěn)定性有直接關(guān)系。另外，外部故障還可由變壓器不同側(cè)面的母線引起，當(dāng)故障變壓器未啟動(dòng)故障保護(hù)時(shí)，應(yīng)依靠后備保護(hù)開關(guān)跳閘來解決變壓器故障問題。但此時(shí)變壓器就會(huì)承受來自外部區(qū)域的過電流沖擊，可能引起變壓器的損壞，此時(shí)需要控制變壓器的熱穩(wěn)定性，以降低故障發(fā)生幾率。

2 變壓器出現(xiàn)故障的原因

變壓器出現(xiàn)故障的原因眾多，其中主要是來自于天氣等外部環(huán)境的破壞、變壓器自身過載或線路涌流以及變壓器開關(guān)所造成的故障。

（1）雷雨天氣造成的變壓器故障

雷雨天氣易造成變壓器故障，這是由于避雷器在接電電阻的設(shè)計(jì)上過高，或者過長或者截面積小。當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，電壓迅速上升，上升到一定階段后，就會(huì)引起變壓器絕緣被損壞。在地線設(shè)置上存在不合理，使得避雷器與地線之間存在重疊，從而影響變壓器的絕緣性，造成故障。

（2）過載或線路涌流

過載是指用戶過多導(dǎo)致瞬間電流增大，進(jìn)而使變壓器線圈溫度快速上升，降低絕緣效果。同時(shí)使線體裸露，而造成匝間短路?；蛘哂捎谕獠抗收蠜_擊力導(dǎo)致絕緣破損，進(jìn)而發(fā)生故障。

另外：除明確查明為雷擊事故，我們將其他沖擊故障均視為“線路涌流”。線路涌流即線路干擾，是電力變壓器故障的主要原因，對變壓器造成的傷害也排在首位。一般出現(xiàn)的現(xiàn)象包括線路故障、合閘過電壓、電壓峰值和部分輸出異常。其中，變壓器出口突發(fā)性短路帶來的危害最大，短路將導(dǎo)致電流瞬間增加，產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力二導(dǎo)致線圈破壞，或者墊板松落，因此故障，通常會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變壓器無法使用，需要停機(jī)查找故障，因此需要得到維修和管理人員的重視。

（3）分接開關(guān)故障

開關(guān)故障對變壓器具有一定影響，通常變壓器漏油是造成分接開關(guān)裸露在外的主要原因，長時(shí)間外漏所造成的結(jié)果就是開關(guān)受潮而失效，甚至導(dǎo)致短路，使變壓器損壞。變壓器分接開關(guān)的促動(dòng)較為頻繁，因此會(huì)造成觸頭上的磨損，腐蝕或者污染，電流的熱效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致在彈簧的性能減弱，破壞動(dòng)、靜觸頭之間的壓力。

3 電力變壓器故障的預(yù)防措施

變壓器故障的預(yù)防與保護(hù)同樣重要，并且很多故障隱患可以同有效的預(yù)防而避免。企業(yè)應(yīng)建立專業(yè)的變壓器故障預(yù)防團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)對設(shè)備的操作管理和巡視，減少故障的發(fā)生幾率。其維護(hù)過程如下。

（1）運(yùn)行維護(hù)

保持變壓器的套管等裝置處于清潔狀態(tài)，對產(chǎn)生的污垢進(jìn)行及時(shí)處理，以防止受潮和機(jī)械破損，影響變壓器性能。時(shí)刻對變壓器裝置進(jìn)行檢查，及時(shí)處理斷線、脫焊等問題；在油冷卻系統(tǒng)中，要檢查系統(tǒng)散熱器是否存在污垢聚集，滲漏現(xiàn)象，及時(shí)控制以控制造成變壓器零件的機(jī)械損傷；保證電氣連接的緊固安全，對開關(guān)進(jìn)行安全查找，并在使用過程中進(jìn)行巡查，常見的開關(guān)安全問題包括水腐蝕使功能下降，轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活以及機(jī)械破壞等，要求對變壓器線圈進(jìn)行檢測，并且能夠?qū)Τ霈F(xiàn)問題的開關(guān)進(jìn)行更換，以減少安全隱患；每年檢驗(yàn)避雷器的接地性能，防止雷雨天造成的短路，要做到時(shí)刻檢查，及時(shí)更換損壞的變壓器。

（2）變壓器引出線短路故障處理

對工廠而言，額定電壓和額定電流較大，應(yīng)采用單獨(dú)運(yùn)行的變壓器與備用變壓器，一遍預(yù)防變壓器的臨時(shí)短路等問題。當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于0.5S時(shí)，應(yīng)采用電流速斷保護(hù)。技術(shù)查找變壓器隱患，如電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的，要及時(shí)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。對于高壓側(cè)電壓為330KV及以上的變壓器，要裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。而對發(fā)電機(jī)變壓器組，在未發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)以發(fā)電機(jī)的處理原則進(jìn)行處理。此外，還應(yīng)實(shí)施差動(dòng)保護(hù)方案。針對變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)的涌流，設(shè)置差動(dòng)保護(hù)來應(yīng)對不平衡電流，減少變壓器誤動(dòng)。

（3）110KV及以上電力系統(tǒng)變壓器故障處理

本文主要探討110、220KV中性點(diǎn)直接接地的變壓器。每段帶有兩個(gè)時(shí)限，以較短的時(shí)限動(dòng)作于故障范圍查找，而以較長的時(shí)限動(dòng)作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。接地中性點(diǎn)出現(xiàn)放電間隙時(shí)，應(yīng)采用零序電流保護(hù)。當(dāng)變壓器失去接地中性點(diǎn)時(shí)，零序電流電壓保護(hù)作用于斷路器的時(shí)間約為0.3～0.5s，而在中性點(diǎn)無放電間隙時(shí)，需要兩段零序電流保護(hù)措施來預(yù)防故障。并在第一段設(shè)置一個(gè)時(shí)限，第二段設(shè)置兩個(gè)時(shí)限，這樣就會(huì)通過中性點(diǎn)的時(shí)限來判斷故障的位置。零序電流變壓器未接地狀態(tài)下試試保護(hù)，可獨(dú)立采用一段，且?guī)в幸粋€(gè)時(shí)限。

4 總結(jié)

變壓器的運(yùn)行維高護(hù)是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重要問題，保證變壓器安全才能確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行問題。文章探討了變壓器在不同使用環(huán)境下所造成的故障和故障隱患，并且基于變壓器的不同種類提出了高水平的預(yù)防和維修方案。以確保變壓器穩(wěn)定運(yùn)行，提高其使用壽命。

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[責(zé)任編輯：張濤]endprint