對變壓器故障的探因及預防

陳海鋒

【摘 要】本文認為變壓器故障原因，主要是由于：（1）雷擊過電壓，如：避雷器接地電阻高，避雷器接地引下線截面太小或長度太長，變壓器本身缺陷；（2）絕緣性能超標，如：過載，繞組絕緣受潮；（3）鐵芯多點接地；（4）線路涌流；（5）分接開關(guān)故障，如：無載分接開關(guān)故障，有載分接開關(guān)故障；（6）引線接頭過熱；（7）其他原因，如工藝、制造不良，維護不良；等造成。

【關(guān)鍵詞】變壓器；故障；預防

0.引言

變壓器（Transformer）是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器等。

1.變壓器的故障原因分析

1.1絕緣老化引起的故障

如：（1）變壓器在正常運行條件下，絕緣材料在長期的機械力、熱力、電力、氧化作用下，就會失去彈性，變得脆弱，顏色枯焦黑。在這個時候，過度振動絕緣老化的絕緣層，就會造成機械損壞，短路電力等方面問題，容易產(chǎn)生纏繞匝間短路故障，引起變壓器供電中斷，繞組焚燒和其他嚴重事故；（2）就目前情況而言，變壓器的絕緣和冷卻方式大多使用油浸式，絕緣油的老化的問題不能被忽略。變壓器在運行時，油與空氣接觸，并逐漸吸收空氣中的水分，絕緣油和冷卻油也可能吸收溶解了大量的空氣，油經(jīng)常在較高的工作溫度下與空氣中的氧氣接觸，會產(chǎn)生各種酸性氧化物，不僅增加了油的介質(zhì)損耗，使油變質(zhì)，也增加了銅、鋁、鐵和絕緣材料的耐腐蝕性。絕緣油的老化，容易產(chǎn)生故障隱患，影響變壓器的安全運行。

1.2鐵芯的故障

（1）現(xiàn)象：聲音不正常、油變質(zhì)、溫度升高，變壓器內(nèi)部的問題，有輕微的噼啪聲。（2）原因分析：鐵芯迭片絕緣的損壞；導電材料的核心表面的損壞，并會導致鐵芯損壞。此外，鐵芯中缺片；鐵芯油道內(nèi)或夾件下面松動；鐵芯的緊固零件松動，會產(chǎn)生不正常的聲音。在制造或檢修過程中的裝配質(zhì)量并不好，如接地夾子不完全到位，接地不良。

1.3套管短路故障

套管損壞，裂縫，閃漏油等原因，造成短路。分析認為：外力對套管造成損傷、因為套管密封不嚴，絕緣潮濕退化都會導致套管短路故障，套結(jié)垢嚴重，或套管操作過程中人為投擲金屬物體，也會造成短路。

1.4分接開關(guān)故障

分接開關(guān)位置不準接或者接觸不良，會導致接觸表面熔化和灼傷而產(chǎn)生放電。分析：開關(guān)的局部過熱，或燒毀都會導致分接開關(guān)故障。開關(guān)的結(jié)構(gòu)和裝配缺陷，如彈簧壓力不夠，接觸不可靠、短路、接觸過熱、過電壓擊穿，異物或接觸變壓器內(nèi)的污垢也可能引起分接開關(guān)故障。

2.變壓器故障的預防措施

變壓器故障有相當部分是完全可以避免的，還有一些只要加強設備巡視嚴格按章操作，隨時可以把事故消除在萌芽狀態(tài)，這樣不但將顯著地減少變壓器故障的發(fā)生以及不可預計的電力中斷，而且可大量節(jié)約經(jīng)費和時間。建議：

2.1嚴格按照有關(guān)檢修技術(shù)標準做好變壓器運行前的檢查和試驗，防患于未燃

主要是：（1）防治絕緣老化的措施：1）為防止因絕緣老化而造成變壓器意外事故，最大限度延長變壓器的使用壽命，提高設備投資的有效性，變壓器工作溫度必須進行嚴格控制。目前，方法是使用溫度計來監(jiān)測變壓器頂層油溫控。當天氣炎熱，變壓器會經(jīng)常超載，這時要加強監(jiān)測，密切關(guān)注上層油溫的上升，掌握變壓器負載的變化，在長期高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，避免變壓器過熱。此外，確保變壓器的散熱風扇、循環(huán)水泵始終處于良好的運行狀態(tài)。如果條件允許，還利用紅外熱成像技術(shù)，對運行多年的超載變壓器，進行紅外診斷，以保持變壓器運行溫度變化的分布，發(fā)現(xiàn)變壓器異?；驘崴ソ?、減少；2）對變壓器絕緣油和冷卻油油質(zhì)惡化的預防，主要是通過對變壓器介質(zhì)損耗進行檢測，利用氣相色譜法分析變壓器潛伏性故障。氣相色譜法具有靈敏度高、不需將設備停運等優(yōu)點，可作為監(jiān)測充油設備運行的重要手段。（2）鐵芯故障的解決和預防措施：測量鐵心到地面的絕緣電阻是否符合規(guī)定，然后掛出來，做一次外觀檢查，也可用直流電壓的方法來測量絕緣電阻。此外，做負載測試，測量空載損耗是否過大。操作人員從變壓器運行聲音盡快找到一個類似的問題，檢查測試，防止形成接地短路事故。（3）套管短路故障的解決和預防措施：外部檢查瓷套管是否損壞，是否出現(xiàn)裂縫和結(jié)垢；利用搖表檢查絕緣電阻的瓷套管，是否滿足要求。對發(fā)生外部短路變壓器繞組進行測量，可能會發(fā)出更嚴重的繞組變形進行覆蓋檢查，以防止變壓器的積累變成短路而發(fā)生事故。檢查套管裂紋等故障的早期發(fā)現(xiàn)，早期治療。受損較嚴重的地區(qū)，安裝套管外套，避免人為投擲雜物造成短路。受潮的套管應及早進行干燥處理，破損的套管應更換新套管，加封氣密性好、彈性強的器件，經(jīng)試驗檢測合格后方可投入使用。投運前應對變壓器各高低樁頭進行復檢，將各接觸點的螺絲旋緊，以防接觸不良，同時，還應做好變壓器絕緣油位的監(jiān)視，嚴禁無油或少由運行。（4）分接開關(guān)故障的解決和預防措施：用搖表檢查絕緣電阻，如果檢測有故障則電阻值會很大；比對出廠值或上次調(diào)查記錄，如果不同，表明觸摸頭故障。輸出電壓，電流不穩(wěn)定或變壓器分接開關(guān)過熱，應盡快安排維修人員進行檢查和測試。至于測量絕緣電阻時沒有發(fā)生施加交流電壓時所出現(xiàn)的有煙氣產(chǎn)生的現(xiàn)象，是因為，測量絕緣電阻時對絕緣施加的電壓為直流2500V。高于交流1000V，但在直流和交流電壓作用下，絕緣上的電壓分布是完全不同的，直流下按電阻分布，交流下按電容呈反比分布。施加的直流電壓雖然比較高，不會引起接地通路的明顯發(fā)熱：而加交流時電壓分布卻剛好相反，即使交流電壓比較低，也足以使鐵銹明顯發(fā)熱。

2.2加強運行維護

建議：（1）保持瓷套管及絕緣子的清潔。定期清理變壓器上的污垢，檢查套管有無閃絡放電，接地是否良好，有無斷線、脫焊、斷裂現(xiàn)象，定期遙測接地電阻不大于4Ω，或者采取防污措施，安裝套管防污帽。（2）在油冷卻系統(tǒng)中，檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制油自由流動的機械損傷。同時，應經(jīng)常檢查變壓器的油位、油色，有無滲漏，發(fā)現(xiàn)缺陷及時消除。（3）保證電氣連接的緊固可靠。（4）定期檢查分接開關(guān)。并檢驗觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉(zhuǎn)動靈活性及接觸的定位。（5）每三年應對變壓器線圈、套管以及避雷器進行介損的檢測。（6）每年檢驗避雷器接地的可靠性。接地必須可靠，而引線應盡可能短。引線應符合規(guī)定，無斷股現(xiàn)象，旱季應檢測接地電阻，其值不應超過5Ω。應堅持每年一度的預防試驗，將不合格的避雷器更換，減少因雷擊過電壓損壞變壓器。（7）變壓器應定時大、小修，在運行中或發(fā)生異常情況時，可及時大修。（8）應考慮將在線檢測系統(tǒng)用于最關(guān)鍵的變壓器上。大型變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)（氫氣、局部放電及絕緣在線監(jiān)測）能預先發(fā)現(xiàn)運行中變壓器的異常狀態(tài)。在線監(jiān)測與專家系統(tǒng)結(jié)合起來對變壓器絕緣進行預測，把變壓器的異常發(fā)現(xiàn)于萌芽之初。

3.結(jié)束語

總之，變壓器是電網(wǎng)中的重要設備之一。雖配有避雷器、差動、接地等多重保護，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜、電場及熱場不均等諸多因素，事故率仍然很高。因此要更加嚴格執(zhí)行檢修安裝標準，保證其運行在額定工況下，加大維護力度，保證供電系統(tǒng)安全運行。在平時變壓器的運行、維修、檢測、日常維護過程中，我們不應該錯過任何細節(jié)，并盡可能發(fā)現(xiàn)和消除缺陷。并進行記錄和分析，總結(jié)各類變壓器故障及其處理方法，不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高水平，以確保變壓器的修理和維護，變壓器長期，安全，高效，穩(wěn)定運行。