電力變壓器常見(jiàn)故障分析與檢修思考

蒙毅

摘 要 隨著我國(guó)輸電電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，電力系統(tǒng)變壓器的系統(tǒng)故障分析處理也面臨著許多新的技術(shù)挑戰(zhàn)。變電站是電網(wǎng)運(yùn)行不可或缺的設(shè)備，在輸配電過(guò)程中發(fā)揮著十分重要的作用，可以防止大規(guī)模電網(wǎng)事故的發(fā)生，保障電力設(shè)施的安全運(yùn)行。因此，電力交流變壓器系統(tǒng)是我國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件，是保障電網(wǎng)能夠持續(xù)穩(wěn)定供電的重要電力保證。本文首先剖析了電力電源的常見(jiàn)故障，然后提出了電力變壓器大修和日常維護(hù)的策略，旨在為相關(guān)技術(shù)人員在電力變壓器的維護(hù)方面提供有益的參考。

關(guān)鍵詞 電力變壓器 常見(jiàn)故障 接頭過(guò)熱 檢修思考

中圖分類(lèi)號(hào)：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）04-0043-03

電網(wǎng)交流電源在日常運(yùn)行中，會(huì)遇到幾種常見(jiàn)故障，影響了現(xiàn)代人的用電安全及電量品質(zhì)。按時(shí)進(jìn)行日常維護(hù)，可以及早發(fā)現(xiàn)故障，解決問(wèn)題，有效穩(wěn)定電力變壓器的運(yùn)行。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)電力變壓器常見(jiàn)故障的分析，提出有效的檢修計(jì)劃，以方便今后的電力檢修工作。

1 電力變壓器故障的檢查方法

1.1 觀察表面現(xiàn)象

通過(guò)觀察各種故障現(xiàn)象發(fā)生時(shí)的物體顏色、溫度和氣味等各種異?，F(xiàn)象，由外向內(nèi)認(rèn)真仔細(xì)檢查輸出變壓器的每一處。

1.油箱出現(xiàn)大量滲漏或同時(shí)出油。家用家電變壓器內(nèi)的油在油箱運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)大量滲漏，或者進(jìn)入整個(gè)油箱的液體現(xiàn)象比較普遍，其外面如有一點(diǎn)閃閃發(fā)光或其上黏著一些淡淡黑色的油或粉狀透明液體就很容易使人認(rèn)為這就是產(chǎn)品出現(xiàn)了油箱漏油。小型家用家電變壓器被直接安裝在大型家用配電柜中，因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)有一些漏出家用變壓器的油直接向下流入到安裝的大型配電柜下部的坑內(nèi)，所以不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

油箱滲漏的原因主要是：由于它的油箱與其他重要零部件之間沒(méi)有聯(lián)接，或互相連接等處或者存在零件密封不良，或是焊件或其他金屬件與鑄件之間焊接等處存在產(chǎn)品質(zhì)量上的缺陷，運(yùn)行中額外荷重或者使油箱內(nèi)部受到嚴(yán)重外力產(chǎn)生振動(dòng)等。此外，內(nèi)部的零部件出現(xiàn)故障也很有可能會(huì)直接導(dǎo)致在使用時(shí)水箱內(nèi)的油溫迅速降低或升高，使得油的內(nèi)部部件體積迅速增大膨脹，發(fā)生大量油箱漏油的事件。

2.內(nèi)部變壓器發(fā)生故障時(shí)可能會(huì)伴隨著內(nèi)部體表的溫度變化或內(nèi)部防爆膜異常龜裂、破損。由于當(dāng)內(nèi)部呼吸管開(kāi)口不靈，不能正常進(jìn)行呼吸時(shí)，會(huì)直接使內(nèi)部空氣壓力迅速升高從而引起內(nèi)部防爆膜龜裂破損。所以當(dāng)發(fā)生氣體傳動(dòng)繼電器、壓力傳動(dòng)繼電器、差動(dòng)壓力繼電器等異常動(dòng)作時(shí)，就可以推測(cè)可能是內(nèi)部壓力故障原因引起的故障。

3.因環(huán)境溫度、空氣濕度以及紫外線或周?chē)母稍锟諝庵兴懈缓牧蛩?、鹽等，會(huì)直接引起所用箱體瓷件表面內(nèi)部漆膜出現(xiàn)龜裂、起泡、剝離。因?yàn)樵诖髿庵械倪^(guò)電壓、內(nèi)部瓷件過(guò)電壓等，會(huì)直接引起所用瓷件、瓷件與套管箱體表面漆膜龜裂，并且留有內(nèi)部放電化的痕跡，瓷件與套管連接端子的絕緣緊固件或部分出現(xiàn)松動(dòng)等。箱體表面以及接觸面溫度過(guò)熱發(fā)生氧化，會(huì)直接引起油漆變色。

由于再生空氣吸濕變壓器漏磁的自然原因，會(huì)直斷使漏磁感應(yīng)抑制能力不好及內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度變化分布不均，產(chǎn)生漏磁感應(yīng)渦流，也很有可能會(huì)直接導(dǎo)致所用吸濕油箱的內(nèi)部墊圈墊層局部溫度過(guò)熱，從而發(fā)生氧化引起的所用整箱吸濕油漆墊圈局部墊層變色。這些再生吸濕空氣計(jì)量箱油漆局部變色的主要原因，是空氣吸潮光合作用加熱過(guò)度、墊圈局部表層的受損壞程度以及空氣進(jìn)入其所用吸濕油漆處理溫室的總油漆含水量太多等多種自然原因相互作用下所造成的。

通常所需要使用的這些再生空氣吸濕油漆處理劑主要成分是活性的，比如二氧化鉛（礬土）以及活性硅膠等，并且會(huì)使其油漆呈淡淡的淺藍(lán)色。但是每當(dāng)這些再生用的吸濕油漆處理劑從淡淡的淺藍(lán)色逐漸慢慢變?yōu)榈姆奂t色時(shí)，應(yīng)作一次性的再生吸濕油漆處理。

1.2 檢查噪音現(xiàn)象

如果有噪音就是異?，F(xiàn)象，不同的聲音表示不同的故障，具體如下：

1.如果聲音比平時(shí)大，中性點(diǎn)線上沒(méi)有電磁接地，電網(wǎng)上沒(méi)有電磁單相接地或者有鐵磁諧振接地等過(guò)高的電壓，則變壓器過(guò)勵(lì)磁。另一種情況可能就是變壓器發(fā)生過(guò)載。此時(shí)，參考實(shí)際電壓和使用電流測(cè)量表上的相關(guān)說(shuō)明，確定故障聲的性質(zhì)。然后，根據(jù)公司具體情況，改變現(xiàn)行電網(wǎng)減壓運(yùn)行管理方式，減輕電網(wǎng)變壓器運(yùn)行負(fù)荷，或暫時(shí)停止電網(wǎng)變壓器正常運(yùn)行。

2.變壓器發(fā)出“啁啾”聲，高壓保險(xiǎn)絲熔斷，分接開(kāi)關(guān)未到位。如果發(fā)生這種錯(cuò)誤，則變壓器啟動(dòng)后負(fù)載會(huì)增加，分接開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)可能會(huì)燒壞。在這種情況下，必須及時(shí)切斷電源并進(jìn)行維修。

3.變壓器發(fā)出撞擊聲、“嗡嗡”聲或“吱吱”聲，就像磁鐵吸起小墊圈一樣。變壓器鐵芯有問(wèn)題，如壓在鐵芯上的卡箍或螺絲松動(dòng)，螺母部分殘留在鐵芯上，或有小金屬物落入變壓器，可能是由于變壓器鐵心本體或外殼套管的涂層表面正在局部產(chǎn)生放電[1]。

如果電器外殼套管有任何問(wèn)題，在惡劣的陰雨天氣或夜間，可能會(huì)同時(shí)看到帶有電暈的紅燈或一些藍(lán)色和紫色的小燈或火焰。這時(shí)必須立即清除電器外殼套管表面的灰塵，然后在其涂層加上氧化硅油或中性油脂等保護(hù)涂層。如果將耳朵位置靠近一個(gè)變壓器內(nèi)部油箱，會(huì)因耳朵局部產(chǎn)生放電或者與電氣接觸不良而同時(shí)聽(tīng)到高壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電機(jī)發(fā)出“吱吱”或“嘶嘶”的放電聲音。此時(shí)，應(yīng)立即停止檢查變壓器正常運(yùn)行，檢查一下鐵心內(nèi)部地面電線與各處的帶電連接部位及鐵心地面電線的連接距離長(zhǎng)度是否完全符合要求。

4.此時(shí)變壓器電路中的多個(gè)沸水系統(tǒng)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生“咕嘟咕嘟”的劇烈沸騰聲，這聲音可能主要是由于變壓層間繞組短路或位于變壓器單個(gè)繞組電路中的多個(gè)繞組短路引起的，這會(huì)導(dǎo)致周?chē)?yán)重發(fā)熱。分接局部開(kāi)關(guān)接觸不良和分接局部開(kāi)關(guān)過(guò)熱不可避免地也就會(huì)直接產(chǎn)生這類(lèi)聲音。此時(shí)，必須立即手動(dòng)停止整個(gè)變壓器的不停運(yùn)行并進(jìn)行日常檢修。

5.如果導(dǎo)線有響亮的、不均勻的液體爆裂聲，可能是由于變壓器本身發(fā)生了開(kāi)關(guān)故障。某些導(dǎo)線通過(guò)一些機(jī)油空氣中的液體氣流放電時(shí)，就會(huì)直接聽(tīng)到進(jìn)入整個(gè)機(jī)油變壓器內(nèi)部絕緣外殼的聲音發(fā)出前文描述的爆裂聲。如果某些導(dǎo)線通過(guò)一些機(jī)油液體空氣放電時(shí)，直接聽(tīng)到沉悶的“嗚嗚”聲，則可能是由于某些導(dǎo)體不斷通過(guò)某些進(jìn)入整個(gè)變壓器的某些機(jī)油，向它的絕緣外殼內(nèi)部進(jìn)行液體放電。

如果其與固定絕緣壓力層的固定距離不夠，則我們可能需要不斷要求檢查它是否已經(jīng)停電，并不斷增加一個(gè)固定絕緣壓力層的保護(hù)隔板。

如果這種類(lèi)型的聲音本身不具有恒定性，并有非常不合規(guī)律的輕微機(jī)械振動(dòng)沖擊或者是外力性的摩擦聲，鐵芯的輕微機(jī)械振動(dòng)聲就可能會(huì)直接導(dǎo)致其與整個(gè)變壓器的某些絕緣部分之間，直接產(chǎn)生一些非常機(jī)械性的摩擦接觸[2]。

如果這種聲音直接出現(xiàn)在某些位于電動(dòng)油箱外壁的電動(dòng)油管或者燃?xì)庠吹碾娋€上，可以通過(guò)不斷要求增加它們之間的固定絕緣壓力距離或不斷增加一個(gè)固定的絕緣壓力等等方法來(lái)解決。

2 電力變壓器常見(jiàn)故障及分析

2.1 變壓器滲漏油

變壓器系統(tǒng)漏油事故是目前電力燃?xì)庾儔浩鞒Ｒ?jiàn)的系統(tǒng)故障之一，該系統(tǒng)故障主要造成的危害因素有三大個(gè)方面。一是漏油影響電力變壓器的有效正常運(yùn)行;二是漏油本身就會(huì)造成室內(nèi)環(huán)境嚴(yán)重污染;三是漏油會(huì)造成嚴(yán)重社會(huì)問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)損失越大，電力系統(tǒng)停電風(fēng)險(xiǎn)也就越大。

電源焊接漏油按照商品故障率及使用性能等級(jí)可以分為變油箱高壓焊接套管漏油、低壓側(cè)防干套管焊接漏油及高壓防干側(cè)套管焊接漏油。剖析系統(tǒng)故障原因，可能是由于油箱焊接過(guò)程中操作不太標(biāo)準(zhǔn)，而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中漏油。壓力套管立管等部位裝有橡膠墊，連接法蘭時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線漏電，造成零件漏油。電力驅(qū)動(dòng)變壓器上的低壓側(cè)線會(huì)受連接母線時(shí)間延長(zhǎng)長(zhǎng)度影響，引線時(shí)間過(guò)短，橡皮球的油壓在連接螺紋上也可能會(huì)直接導(dǎo)致零件漏油。

2.2 接頭過(guò)熱

電力系統(tǒng)中銜接電源及其余系統(tǒng)的限流是通電連接器，倘若選用通電連接器，能直接影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理效率。但是在實(shí)際運(yùn)行中，通電變壓器連接器難免出現(xiàn)過(guò)熱，通電變壓器連接器過(guò)熱的根本原因是箱體電源在引出的兩端，與箱體塑料母線端在引出的兩端間銜接形成1.86伏的電流相位差，導(dǎo)致箱體發(fā)熱嚴(yán)重，甚至可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。倘若選用變壓器通過(guò)電源的箱體表層被一些雜質(zhì)灰塵掩蓋，這也可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，如果連接器的導(dǎo)電綠膜在長(zhǎng)期使用過(guò)程中變薄，也會(huì)發(fā)生過(guò)熱[3]。油擴(kuò)散變壓器中的電容器套管頂部沒(méi)有完全密封，這會(huì)導(dǎo)致載流連接器因粘連而松動(dòng)或過(guò)熱。

2.3 鐵芯多點(diǎn)接地

電力專(zhuān)用變壓器接地采用的是單點(diǎn)并聯(lián)接地和多點(diǎn)并聯(lián)接地，在實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行中，當(dāng)電力變壓器鐵心多點(diǎn)接地時(shí)，因?yàn)殡妷洪_(kāi)關(guān)、鐵心難題、局部發(fā)熱、電源食鹽分解、電源可以安全固定及繞組硅鋼管變形等難題，不能正常工作。

3 電力變壓器常見(jiàn)故障檢修處理措施

3.1 變壓器漏油故障的檢修

維護(hù)電力變壓器漏油，應(yīng)該依據(jù)狀況采納不同的焊接辦法。接頭可以直接焊接，對(duì)不同圖形上的接頭，可將鐵板切割成紡錘形。補(bǔ)焊是針對(duì)漏油現(xiàn)象的主要保養(yǎng)措施，每次漏油必須采取不同的保養(yǎng)措施。

第一，如果油箱焊縫漏油需要直接焊平縫。在某個(gè)角落里我們找到了泄漏點(diǎn)，然后專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)焊接每個(gè)漏油拐角處[4]。這里有一點(diǎn)值得注意，那就是該設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)充分考慮每個(gè)拐角處的最大內(nèi)應(yīng)力，防止該內(nèi)應(yīng)力再次發(fā)生泄漏。

第二，低壓側(cè)外殼漏油。首先，它消除了引線過(guò)伸和母線過(guò)伸的因素。通過(guò)調(diào)整引線長(zhǎng)度，連接母線膨脹節(jié)一般就可以解決問(wèn)題。

第三，防干管漏油。變壓器內(nèi)壓過(guò)高，油箱爆裂，爆炸沖擊防爆管造成漏油。為應(yīng)對(duì)這種情況，需要采取拆除防爆管、安裝泄壓閥等措施。

3.2 接頭過(guò)熱故障的檢修

要修復(fù)連接器的過(guò)熱故障，首先必須對(duì)連接器本身的連接不良情況進(jìn)行故障排除。如果連接器本身沒(méi)有正確連接，連接器可能會(huì)迅速發(fā)熱并嚴(yán)重影響整個(gè)電源接頭變壓器的正常安全運(yùn)行。如果電源接頭因其他任何原因可能出現(xiàn)接頭過(guò)熱損壞問(wèn)題，維修應(yīng)從兩個(gè)方面進(jìn)行：一方面，選用電網(wǎng)電源時(shí)候，銜接是最為常見(jiàn)的，接頭也是最難過(guò)熱的地方。對(duì)于普通銜接，可以在冷卻臺(tái)上固定定位臺(tái)，冷卻程度可以控制在可控范圍內(nèi);另一方面，還有一個(gè)問(wèn)題是由于銅鋁連接之間的電位差會(huì)產(chǎn)生熱量，這種現(xiàn)象在潮濕的環(huán)境中會(huì)更加嚴(yán)重，可以用來(lái)排查問(wèn)題。

3.3 鐵芯多點(diǎn)接地故障的檢修

在進(jìn)行處理電力變壓器上的鐵芯多點(diǎn)開(kāi)箱接地時(shí)，應(yīng)特別注意兩個(gè)方面。第一種是采用開(kāi)箱接地檢查，是比較簡(jiǎn)單直接的處理方法，便于檢查使用情況并及時(shí)更換。第二種是直流沖擊法，用比直流大的電流沖擊燒掉多余的鐵芯接地點(diǎn)，經(jīng)過(guò)4～5次沖擊，冗余接地點(diǎn)基本可以解決。

3.4 變壓器受潮故障的檢修

有兩種變壓器濕度控制的方法：離線和在線。離線處理要符合一定的條件，而且很難實(shí)施，如停電時(shí)間較長(zhǎng)，變壓器絕緣可能出現(xiàn)老化。離線處理方法取決于電壓表的容量和結(jié)構(gòu)，但主要是基于除濕和加熱。變壓器濕法處理的主要方法是利用在線濾油機(jī)逐步去除滲入變壓器油中的水，并將水注入真空眼，將真空容器中的變壓器油的氣體和水含量轉(zhuǎn)移到空氣中。在脫氣和脫水過(guò)程之后，變壓器油必須再次收集在容器的底部，并重新注入變壓器中。在線工藝的優(yōu)點(diǎn)是停工時(shí)間短，設(shè)備損失少。[5]

4 結(jié)語(yǔ)

總之，電力電氣變壓器的設(shè)備常見(jiàn)故障很多，解決問(wèn)題的方法也是靈活多變的。在日常生產(chǎn)維護(hù)經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員必須深入研究分析其并總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，全面深入了解常見(jiàn)故障發(fā)生原因，不斷提高企業(yè)電力電氣變壓器設(shè)備故障分析能力、排除處理能力和日常生產(chǎn)維護(hù)管理工作的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李春華.電力變壓器檢修策略分析[J].低碳世界，2014 （23）：57-58.

[2] 劉海強(qiáng).電力變壓器常見(jiàn)故障的分析處理[J].科技視界，2013（32）：119.

[3] 黃云龍.電力變壓器常見(jiàn)故障及診斷技術(shù)[J].科技傳播，2012（22）：37.

[4] 劉肖兵，唐春海.談電力變壓器常見(jiàn)故障及診斷技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2010（04）：53.

[5] 張衡.電力變壓器檢修策略的研究[D].貴州大學(xué)， 2007.