電力變壓器故障綜合分析

張堯

摘 要：變壓器是電力系統(tǒng)中作為輸變電的最主要的設備，因此對變壓器安全可靠運行的要求是十分嚴格的，電力變壓器在高電壓下長期運行，會受到各種因素的影響：如過負荷運行、短路電流沖擊等，性能逐漸下降。如果發(fā)生故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來無法估量的后果。尤其是長期運行后的材質劣化、絕緣老化與預期壽命減少等情況均可能發(fā)生，使得變壓器小故障頻發(fā)，大的災難性事故亦有發(fā)生的可能，安全問題異常突出。筆者根據(jù)多年的工作經驗，主要針對電力變壓器故障進行分析和討論。

關鍵詞：電力變壓器；故障分析；

一、變壓器出故障的異常運行

1、聲音異常

（1）當有大容量的動力設備起動時，由于負荷變化較大，使變壓器聲音增大。如變壓器帶有電弧爐、可控硅整流器等負荷時，由于有諧波分量，變壓器的聲音會變大。

（2）過負荷會使變壓器發(fā)出聲音很高而且沉重的“嗡嗡”聲。

（3）個別零件松動使變壓器發(fā)出強烈而不均勻的噪聲，如鐵芯的穿芯螺絲夾得不緊使鐵芯松動等。

（4）內部接觸不良或絕緣有擊穿，變壓器發(fā)出“劈啪”聲。

（5）系統(tǒng)短路或接地，因通過很大的短路電流，使變壓器發(fā)出很大的噪聲。

（6）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時，變壓器發(fā)出粗細不均的噪聲。

2、正常負荷和正常冷卻方式下，變壓器油溫不斷升高

由于渦流或夾緊鐵芯用的穿芯螺絲絕緣損壞，均會使變壓器的油溫升高。渦流使鐵芯長期過熱而引起硅鋼片間的絕緣破壞，這時鐵損增大油溫升高。而穿芯螺絲絕緣破壞后，使穿芯螺絲與硅鋼片短接，這時有很大的電流通過使螺絲發(fā)熱，也會使變壓器的油溫升高。

3、繼電保護動作

繼電保護動作一般說明變壓器內部有故障。瓦斯保護是變壓器的主要保護，它能監(jiān)視變壓器內部發(fā)生的大部分故障，經常是先輕瓦斯動作發(fā)出信號，然后重瓦斯動作跳閘。輕瓦斯動作的原因有以下幾個方面：

（1）因濾油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴密，致使空氣進入變壓器。

（2）溫度下降和漏油使油位緩慢降低。

（3）變壓器內部故障，產生少量氣體。

（4）變壓器內部短路。

（5）保護裝置二次回路故障。

4、分接開關故障

變壓器油箱上有“吱吱”的放電聲，電流表隨響聲發(fā)生擺動，瓦斯保護可能發(fā)出信號，油的閃點降低。這些均可能是由于分接開關故障而出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。分接開關故障主要有以下幾個原因：

（1）分接開關觸頭彈簧壓力不足、觸頭滾輪壓力不勻使有效接觸面積減少、鍍銀層因機械強度不夠而嚴重磨損等，會引起分接開關燒毀。

（2）分接開關接觸不良，經受不住短路電流的沖擊而發(fā)生故障。

（3）倒分接開關時，由于分頭位置切換錯誤造成開關燒壞。

（4）相間絕緣距離不夠或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下發(fā)生短路。

5、其他異?，F(xiàn)象

（1）油色顯著變化

取油樣時發(fā)現(xiàn)油內含有碳粒和水分，油的酸價增高、閃點降低，隨著絕緣強度的降低，易引起繞組與外殼的擊穿。

（2）油枕或防爆管噴油

如果二次系統(tǒng)突然短路而保護拒動，或內部發(fā)生短路故障而出氣孔和防爆管堵塞等，內部的高溫和高熱會使變壓器油突然噴出，噴油后使得油面降低，有可能引起瓦斯保護動作。

（3）三相電壓不平衡

第一，三相負載不平衡，引起中性點位移，使三相電壓不平衡。第二，系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，使三相電壓不平衡。第三，繞組局部發(fā)生匝間和層間短路，造成三相電壓不平衡。

二、電力變壓器的故障診斷

1、變壓器油中溶解氣體的分析

通過對電力變壓器中的絕緣油的故障診斷，我們通常將之歸于變壓器故障診斷中的早期診斷。這種通過對油中溶解氣體的分析技術，是通過分析絕緣油中溶解氣體，從而來對變壓器故障進行判斷，這種技術已經得到世界的認可，也在全世界得到了廣泛的推廣和應用。在長期實踐中，總結出來許多判斷方法，當前國內外出現(xiàn)的判斷方法主要有：特征氣體法、比例法、模糊診斷法等。當然這些方法也存在一定的局限性，不能完全客觀準確的診斷出電力變壓器的所有故障。

2、變壓器紅外診斷

所謂紅外診斷，是指對變壓器進行非接觸式的檢測以及診斷，通過對變壓器溫度分布場的研究和分析，定位出缺陷部位，準確找到故障點。另外，將紅外技術與計算機技術相結合，可以對變壓器的熱像進行處理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析顯示。這種方法不會受到外界高壓電場的影響，在檢測時變壓器依然能夠正常運行，不用停機，具有安全、經濟和高可靠性的特點。

3、變壓器繞組變形故障診斷

通常情況下，變壓器繞組發(fā)生變形后，其內部電感和電容等的分布參數(shù)也會發(fā)生一定的變化。依托相應的測試技術對繞組特定參數(shù)進行測量，從橫向和縱向對比測試結果，可以判斷出繞組的扭曲和傾斜現(xiàn)象。具體的測試方法有：阻抗法、低壓脈沖法以及頻率響應分析法。對變壓器繞組的故障診斷方法有故障性質診斷和故障部位診斷之分，其中，后者在現(xiàn)階段的研究依然處于探索階段。

三、電力變壓器的檢修方法

1、鐵芯的檢修

對變壓器的鐵芯進行檢修時，應該先將鐵芯及油道的油泥清除干凈，檢查鐵芯的接地是否完好和可靠；對穿心夾緊螺桿和螺帽的松緊情況進行檢查；然后檢查其絕緣性，采用2500v兆歐的儀表對穿心夾件螺桿的對地絕緣電阻進行測量，并測量鐵芯對地的絕緣電阻，確定其值是否在500Mn以上。

2 、繞組的檢修

先將繞組線上的油泥進行清除，檢查繞組的外觀是否良好，其絕緣是否存在損壞和老化問題，引線的夾板是否牢固；隔開相間的絕緣板牢固情況及兩側的間隔是否均勻，對繞組的絕緣電阻進行測量；檢查夾件和膠墊是否松動，并對所有引線的絕緣捆扎情況進行檢查，查看捆扎線是否牢靠。

3、分接開關的檢修

對分接開關檢修時，主要是檢查其靜觸頭間的接觸情況，檢測其觸頭壓力能否滿足要求；還需要檢查其固定部分的導電情況是否良好，分接開關的固定情況，以及分接開關的絕緣情況和觸頭間的電阻值等。如果分接開關的接觸不良，在受到短路電流的沖擊時，就容易燒壞。

4、氣體繼電器的檢修

電力變壓器使用較多的是擋板型氣體繼電器。對于此類氣體繼電器的檢修應該主要檢查其上油、下油的情況是否靈活；采用干簧接點通斷燈泡電流，并觀察其產生的火花，看看不否存在粘住情況；對接線板和接線柱的絕緣情況進行祥細檢查；檢查接線板、放油口及試驗頂桿和兩端的法蘭處是否滲漏油；對斷電器進行裝復時，應該注意其外殼的箭頭指向，避免裝反，保證其油箱指向儲油柜。安裝完成后采用試驗頂桿檢測上下油的靈活性。

結束語

隨著電力系統(tǒng)負荷的不斷增長，電力變壓器的運行維護工作也越來越重要。對電力變壓器進行維護管理時，應該將安全管理放在第一位，對電力變壓器的運行情況和常見故障進行全面了解，發(fā)現(xiàn)故障及時排除，保證電力系統(tǒng)的安全運行。

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