李金洲

摘 要：作為電力系統(tǒng)極其重要的設(shè)備，變壓器它負(fù)載著變換電壓的重要作用，要對電能進(jìn)行分配與傳輸，從而為廣大居民提供電力服務(wù)。在長期運行過程當(dāng)中，變壓器由于絕緣老化、外力破壞等因素的影響下經(jīng)常發(fā)生意外故障，一旦變壓器發(fā)生了意外故障，便會對部分用戶中斷或減少供電，對電網(wǎng)的安全可靠運行造成重大影響。因此，下面將對變壓器常見的幾種故障類型進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障類型；故障診斷

1 變壓器故障之過熱

當(dāng)變壓器正常運行時，均會產(chǎn)生負(fù)載損耗及空載損耗，而損耗則來自變壓器鐵芯、金屬結(jié)構(gòu)及繞組。當(dāng)損耗被轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃恳院?，一部分會使鐵心、繞組及結(jié)構(gòu)件自身的溫度，而剩余的熱量則會向周圍的介質(zhì)散發(fā)。其中的各個部分一旦溫差可平衡內(nèi)部產(chǎn)生的熱量與散出的熱量時，內(nèi)部狀態(tài)便可以保持穩(wěn)定；而相反，無論變壓器內(nèi)部哪個部位未能夠達(dá)到發(fā)熱及散熱之間的平衡，過熱現(xiàn)象便會發(fā)生。因此，由于變壓器內(nèi)部不平衡的散熱而導(dǎo)致的過熱引起的障礙、缺陷、事故，都被稱之為過熱故障。

（1）電流疊加導(dǎo)致金屬構(gòu)件過熱

變壓器內(nèi)部由于電流疊加導(dǎo)致金屬構(gòu)件出現(xiàn)電流過熱現(xiàn)象，主要是工作電流、環(huán)流以及渦流等各項電流相互作用疊加。在額定或運行正常的情況下，變壓器內(nèi)部的發(fā)熱及冷卻等各個方面得到了有效的控制。因渦流及環(huán)流均與磁場相關(guān)，也與其自身特性及周圍介質(zhì)、幾何尺寸等各種因素相關(guān)。

（2）各部件接觸不良的情況下導(dǎo)致的過熱

由于變壓器內(nèi)部各個金屬部件的接觸不良的情況下導(dǎo)致的過熱現(xiàn)象，屬于電阻異常型過熱。其工作電流大部分都正常，只是增加了導(dǎo)電回路的局部電阻。電阻與損耗之間是正比關(guān)系，因增加的電阻導(dǎo)致了損耗局部增量較大，因此會出現(xiàn)較熱的局部過熱現(xiàn)象。如不及時處理，往往會使變壓器發(fā)生過熱事件。

（3）變壓器內(nèi)部冷卻及散熱較差的情況下導(dǎo)致的過熱

因變壓器內(nèi)部冷卻及散熱較差的情況下導(dǎo)致的過熱屬異常型過熱。當(dāng)變壓器負(fù)載在正常范圍內(nèi)時，因散熱條件改變而出現(xiàn)散熱異常，可使變壓器出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。比如，繞組油道堵塞、冷卻裝置風(fēng)道堵塞及漏硅膠使油循環(huán)不良。

2 變壓器故障之短路

（1）短路導(dǎo)致絕緣過熱故障。當(dāng)變壓器短路現(xiàn)象發(fā)生時，短路電流將會以超出額定值十倍的電流同時通過內(nèi)部高低壓繞組，從而使大量的熱量產(chǎn)生，使變壓器嚴(yán)重過熱的現(xiàn)象產(chǎn)生。當(dāng)短路電流造成變壓器無法再承受時，熱穩(wěn)定性明顯降低，而變壓器內(nèi)部的絕緣材料也被嚴(yán)重?fù)p壞，變壓器擊穿、變壓器損毀事故極易發(fā)生。

（2）短路電流沖擊易致繞組變形故障。由于短路導(dǎo)致變壓器受到較大的短路電流沖擊，電流若較小時繼電保護可能保持正確的動作，也不會使繞組出現(xiàn)嚴(yán)重變形，而電流較大時繼電保護動作會出現(xiàn)拒動或延遲現(xiàn)象，也會導(dǎo)致繞組出現(xiàn)嚴(yán)重的變形，甚至?xí)霈F(xiàn)繞組直接損壞現(xiàn)象。若繞組變形較輕時，未得到及時的檢修，經(jīng)過短路電流重復(fù)多次的沖擊，變壓器會因短路電流的累積效應(yīng)致其損壞。由此可見，判斷變壓器內(nèi)部繞組的變形程度，合理制定檢修變壓器的周期，對于提高變壓器的抗短路能力意義重大。

3 變壓器故障之放電

（1）火花放電現(xiàn)象。出現(xiàn)懸浮電位而引起火花放電的發(fā)生。高壓電力設(shè)備中，因變壓器金屬部件的運輸過程、結(jié)構(gòu)因素導(dǎo)致運行時出現(xiàn)接觸不良或斷開情況，而變壓器內(nèi)部也會處于高低壓電極間，同時還會按照阻抗形成分壓，此時內(nèi)部金屬部件則會牌對地電位，也可以稱其懸浮電位。部件若處于地電位，像變壓器內(nèi)部的硅鋼片磁屏蔽以及用于緊固用的各種金屬螺栓，當(dāng)發(fā)生松動、脫落導(dǎo)致其與發(fā)連接時，懸浮電位放電便會發(fā)生。

（2）局部放電現(xiàn)象。這是因受到電壓的作用，使變壓器內(nèi)部局部位置絕緣結(jié)構(gòu)的氣隙及導(dǎo)體邊緣、油膜等位置出現(xiàn)非貫穿性的放電。最初只是能量較低的放電，但由于變壓器內(nèi)部比較復(fù)雜，放電能量會逐步升高。需根據(jù)絕緣介的不同區(qū)別局部放電的位置，大概分為氣泡局部及油中局部放電，根據(jù)不同的絕緣位置，又可分為固體絕緣中空穴、電極尖端、油與絕緣紙板的油隙等位置的局部放電。

（3）電弧放電現(xiàn)象。這是放電能量較高的一種，多數(shù)是繞組匝間絕緣擊穿或分接開關(guān)飛狐與引線斷裂故障。產(chǎn)生電弧放電故障后其放電能量密度比較大，急劇產(chǎn)氣，導(dǎo)致絕緣紙出現(xiàn)穿孔、炭化或燒焦現(xiàn)象，內(nèi)部的金屬材料則會發(fā)生嚴(yán)重的變形或直接熔化燒毀，嚴(yán)重的爆炸事故也會隨之發(fā)生。這是事先無法預(yù)測到的事故，無任何預(yù)兆，大多為突發(fā)事件。

4 變壓器故障之絕緣

（1）絕緣故障之固體紙。固體紙由纖維素組成，其中包括絕緣紙、墊、板、卷等，絕緣故障也是油浸變壓器的主要故障。由于絕緣紙發(fā)生老化，降低了絕緣紙的聚合度，并產(chǎn)生對電氣設(shè)備有害的老化產(chǎn)物即水及一氧化碳與二氧化碳，絕緣材料的使用壽命也決定了變壓器的使用壽命，所以選擇油浸變壓器固體絕緣材料時，不僅要選擇具有較好機械特性與電絕緣性能的，還要選擇經(jīng)過長年累積運行后，性能下降較慢的，即老化特性較好的。

（2）絕緣故障之液體油。油浸變壓器運用的是液體絕緣，而液體絕緣便是變壓器油絕緣。絕緣油是在石油當(dāng)中提煉制成的，屬于酸、樹脂及其他雜質(zhì)的混合物質(zhì)，性質(zhì)不穩(wěn)定，絕緣油氧化的過程在正常的情況下比較緩慢，若與油中金屬、氣體、雜質(zhì)相混合，便加導(dǎo)致油的顏色加深和油質(zhì)變壞，也會使其透明度變得渾濁，其所含的灰分、水量明顯增加，油的性質(zhì)也逐步化。

綜上述分析，我們了解了變壓的故障類型，對于變壓器故障可以進(jìn)行可行性分析，將有助于變壓器在發(fā)生故障時，更好更準(zhǔn)地做出判斷，進(jìn)行及時的處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張仁民，黃雪昀，曹霞. 論電力變壓器故障診斷方法[J]. 科技展望. 2014（18）.