武月德

[摘要]電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成設(shè)備，它對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和正常運(yùn)行產(chǎn)生著直接的影響。電力變壓器從設(shè)計(jì)制造到安裝和維護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)或多或少地存在一些問題，這些問題就導(dǎo)致了在運(yùn)行過程中變壓器產(chǎn)生各種各樣的故障，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，在每年發(fā)生的供電事故中，因變壓器故障而產(chǎn)生的供電事故比例一直居高不下，因此系統(tǒng)地分析和研究變壓器故障產(chǎn)生的原因并采取有效的預(yù)防措施，是保證電力運(yùn)行正常的迫切任務(wù)。

[關(guān)鍵詞]電力變壓器；故障；分析研究

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.105

盂縣公司管轄公用35kV變電站9座，主變18臺(tái)，用戶35kV變電站20座，主變36臺(tái)，10kV配變1895臺(tái)。電力變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，是確保盂縣電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的中樞神經(jīng)。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的。它的結(jié)構(gòu)是：兩個(gè)（或兩個(gè)以上）互相絕緣的繞組套在一個(gè)共同的鐵芯上，它們之間通過磁路的耦合相互聯(lián)系。通電后交變磁通同時(shí)交鏈一次、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，便在二次繞組內(nèi)感應(yīng)出電動(dòng)勢。二次繞組有了電動(dòng)勢，便向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)了能量傳遞。

1 變壓器的事故處理

當(dāng)運(yùn)行中的變壓器自動(dòng)跳閘時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)當(dāng)立即采取如下措施：①立即啟用備用變壓器，對(duì)運(yùn)行方式和負(fù)荷分配進(jìn)行調(diào)整，確保運(yùn)行系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行；②檢查掉牌，確認(rèn)保護(hù)動(dòng)作類型及動(dòng)作的正確性；③查清系統(tǒng)是否存在故障，明確故障性質(zhì)；④試送變壓器須經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)同意方可進(jìn)行，故障屬于人為誤碰致使電路器跳閘，在確定故障排除后，只允許進(jìn)行一次試送電；⑤保護(hù)動(dòng)作類型如果屬于差動(dòng)、重瓦斯或電流速斷等主保護(hù)動(dòng)作，故障時(shí)往往伴有沖擊現(xiàn)象，因此需詳細(xì)地對(duì)變壓器和系統(tǒng)進(jìn)行檢查，停電并測量絕緣。原因未查明前，嚴(yán)禁投運(yùn)變壓器，即使系統(tǒng)中無備用電源也不允許強(qiáng)送變壓器。

變壓器故障分為以下幾類。

（1）假油位故障。在儲(chǔ)油柜中空氣未排凈的時(shí)候，運(yùn)行過程油溫產(chǎn)生變化時(shí)，相同容量的空氣和油，空氣的體積變化遠(yuǎn)大于油的體積變化，這一特性導(dǎo)致油位計(jì)測量結(jié)果或者過高或者過低，從而出現(xiàn)假油位現(xiàn)象。

（2）繞組故障。包括匝間短路、繞組接地、相間短路、斷線及接頭開焊等。

（3）套管故障。比較常見的是炸毀、閃絡(luò)和漏油，造成的原因主要為密封不良，絕緣受潮劣化，存在漏油現(xiàn)象。

（4）鐵芯故障。包括：①硅鋼片間絕緣損壞，致使鐵芯局部過熱而熔化；②鐵芯碰殼、碰夾件；穿芯螺件鋼座過長，導(dǎo)致局部過熱而絕緣遭到破壞；③變壓器油箱的頂部及中部，油箱上部套管法蘭、桶皮及套管之間、內(nèi)部鐵芯、繞組夾件等因局部漏磁而發(fā)熱，破壞絕緣層。

（5）瓦斯保護(hù)故障，瓦斯保護(hù)屬于變壓器的主保護(hù)，輕瓦斯致使信號(hào)產(chǎn)生變化，重瓦斯致使設(shè)備跳閘。

2 電力變壓器故障檢查方法

變壓器發(fā)生故障的現(xiàn)象一般表現(xiàn)為溫度上升、聲響異常、氣體產(chǎn)生、警報(bào)及繼電保護(hù)動(dòng)作等。因此針對(duì)這些現(xiàn)象可以從以下方面對(duì)變壓器進(jìn)行檢查：①外表檢查：聲音和氣味是否存在異常，溫度、油枕、油位是否在正常范圍內(nèi)，箱外有無濺油，防爆膜是否破碎，高低壓引線接頭有無變色，絕緣瓷管是否完整無損。②小型電力變壓器需對(duì)熔絲規(guī)格及表面進(jìn)行檢查，熔絲規(guī)格是否合適，局部有無損傷和接觸不良。③繼電保護(hù)動(dòng)作發(fā)出的信號(hào)時(shí)間及信號(hào)電流或者跳閘是否符合規(guī)定，應(yīng)對(duì)每次的檢查做好詳細(xì)的記錄以備查。④瓦斯繼電器中有無氣體產(chǎn)生，如有氣體，通過對(duì)氣體的顏色、氣味和化學(xué)成分來判斷故障產(chǎn)生的部位及原因。

變壓器故障分析及檢測方法有以下幾種。

（1）絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣隙、油膜或?qū)w的邊緣在電壓作用下會(huì)產(chǎn)生非貫穿性的放電，這種現(xiàn)象稱為局部放電。而電氣絕緣的破壞或局部老化一般大部分是從局部放電開始，局部放電的產(chǎn)生減少了絕緣層的使用壽命，給變壓器的安全運(yùn)行造成危害。目前，針對(duì)這一想象所采用的檢測方法為甚高頻電脈沖法和局部放電量檢測法。

（2）局部過熱和變壓器正常運(yùn)行下的發(fā)熱有所區(qū)別。正常運(yùn)行時(shí)，溫度的熱源來自繞組和鐵芯，即所謂銅損和鐵損。局部過熱故障包括接點(diǎn)接觸不良、磁路故障、導(dǎo)體故障等。通過油中溶解氣體的氣體含量、變化趨勢、IEC 三比值法等氣體特征來分析判斷變壓器有無內(nèi)部潛伏性故障及故障的性質(zhì)。

3 電力變壓器故障預(yù)防

為減少變壓器故障的發(fā)生和不可預(yù)計(jì)的電力中斷，建立良好的維護(hù)檢修制度將大大提高變壓器的使用壽命。①確保負(fù)荷在變壓器的設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，在油浸變壓器中需要仔細(xì)地監(jiān)測頂層油溫。②變壓器的安裝地點(diǎn)與其設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適應(yīng)。戶外安裝變壓器應(yīng)確保所選變壓器是否適用于戶外。③對(duì)于變壓器避雷器的試驗(yàn)應(yīng)定期進(jìn)行，對(duì)避雷器接地的可靠性進(jìn)行檢查，旱季時(shí)可檢測其接地電阻（其值應(yīng)不超過4歐）。只有保障避雷器處于正常工作中才能有效地防止雷電波沖擊對(duì)變壓器造成傷害。④變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急劇下降。因此要定期對(duì)變壓器油樣進(jìn)行擊穿試驗(yàn)，及時(shí)掌握其水分含量，對(duì)于其中水分含量超標(biāo)的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行水分過濾，降低油中水分含量。⑤瓷套管及絕緣子清潔要時(shí)刻保持。⑥在油冷卻系統(tǒng)中，經(jīng)常檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制冷卻油自由流動(dòng)的機(jī)械損傷。⑦保證電氣連接的緊固可靠。⑧定期檢查變壓器分接開關(guān)，檢查內(nèi)容包括觸頭的緊固情況、觸頭是否存在灼傷或疤痕、轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活性等。

4 5kV、10kV變壓器幾種典型故障分析

4.1 盂縣35kV西潘變電站變壓器典型故障分析

2015年 8月5日17時(shí)15分，受雷暴雨天氣影響，35kV西潘變電站1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作，裝置顯示信息：差動(dòng)速斷動(dòng)作，比率差動(dòng)動(dòng)作（Ida：17.13 Idb：34.27 Idc：17.11）。

故障后試驗(yàn)油樣色譜分析H2含量631.26、C2H2含量255.02、總烴含量540.16三項(xiàng)指標(biāo)較高，正常標(biāo)準(zhǔn)H2含量150、C2H2含量2、總烴含量100。

直流電阻Rab：1.196Ω、Rbc：1.147Ω、Rac：1.469Ω；不平衡率ε：19.94 %，正常不平衡率標(biāo)準(zhǔn)值ε：<4%；Ra：599mΩ、Rb：597mΩ、Rc：872mΩ；不平衡率ε：39.894%，正常不平衡率標(biāo)準(zhǔn)值ε：<2%；變比試驗(yàn)各分接頭測試結(jié)果均合格。

結(jié)論：根據(jù)上述結(jié)果，確定變壓器內(nèi)部存在故障。

廠家吊芯檢查圖片如下圖所示。

8月13日提芯檢查，發(fā)現(xiàn)高壓C線圈第一段第一、二匝絕緣燒壞，造成匝間短路

4.2 10kV變壓器幾種典型故障分析

①10kV線路電氣原件接觸不良，引發(fā)變壓器電壓波動(dòng)、變壓器聲音異常。2014年5月26日盂縣南婁鎮(zhèn)1臺(tái)區(qū)，s9-160kVA變壓器聲音異常，變壓器A相所帶居民照明出功不足。檢查變壓器正常，巡視變壓器主桿線路接火桿A相刀閘接觸不良，重合刀閘后變壓器運(yùn)行正常。②高壓缺相引發(fā)變壓器二次電壓偏低。如10kV變壓器高壓如果缺一A相，對(duì)應(yīng)的變壓器二次電壓為AO 115V，BO 220V，CO 220V，所以變壓器缺相時(shí)，用萬用表量電壓可判斷高壓缺相。如10kV變壓器高壓如果缺A、B相，對(duì)應(yīng)的變壓器二次電壓為AO 28V，BO 31V，CO 150V，所以變壓器缺相時(shí)，用萬用表量電壓可判斷高壓缺相。③變壓器零線帶電。變壓器零線帶電，多數(shù)是因?yàn)樽儔浩饔幸换鹣嘟拥?。工作人員應(yīng)檢查低壓線路是否絕緣子擊穿以及末端低壓設(shè)備空開是否有單相燒毀接地等。④變壓器二次缺一相。變壓器二次缺相，多因變壓器本體出線申縮片燒斷，特別注意零相申縮片，如果零相申縮片燒斷，將造成居民供電設(shè)備大面積燒毀（居民電壓由220V升到380V）。

5 結(jié) 論

變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，雖配有避雷器、差動(dòng)、接地等多重保護(hù)，但受到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場及熱場不均等因素的影響，設(shè)備發(fā)生事故率仍較高。因此，為了能夠提高變壓器運(yùn)行可靠性，確保電力供應(yīng)的安全，加強(qiáng)對(duì)事故的分析研究，建立完善的維護(hù)管理制度以及采用先進(jìn)的檢測設(shè)備對(duì)變壓器運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、檢測是必不可少的。