淺談電力變壓器常見故障診斷技術(shù)

黃 慶

（東莞市弘康電力設(shè)備有限公司，廣東 東莞 523000）

1 前言

電力變壓器是能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵模菄窠?jīng)濟(jì)各行各業(yè)和千家萬戶能量來源的必經(jīng)之路，是電網(wǎng)中最重要和最關(guān)鍵的設(shè)備。電力設(shè)備的安全運(yùn)行是避免電網(wǎng)重大事故的第一道防御系統(tǒng)，而電力變壓器是這道防御系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備。合理使用變壓器，圓滿完成區(qū)域性灌排、引水沖淤等多重任務(wù)，提高抽水站經(jīng)濟(jì)效益是一項(xiàng)需引起廣泛重視的課題。作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，變壓器的正常安全運(yùn)行決定著供電的可靠性與連續(xù)性。做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，可以避免事故和障礙，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 電力變壓器常見故障及處理措施

2.1 內(nèi)部聲音異常

正常運(yùn)行的變壓器，會(huì)發(fā)出均勻的電磁交流聲，在變壓器運(yùn)行不正常時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)聲音異常或聲音不均勻。造成該現(xiàn)象的主要原因：變壓器過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)出很沉重的聲音；在內(nèi)部零件發(fā)生松動(dòng)的情況下，會(huì)有不均勻的強(qiáng)烈噪聲發(fā)出。假如未夾緊鐵芯最外層硅鋼片，則會(huì)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)，發(fā)出噪聲。此外，變壓器發(fā)出異響還有可能是由于變壓器頂蓋螺絲松動(dòng)所致。

變壓器內(nèi)部過電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鐵芯接地線短路，或一二次繞組對(duì)外殼閃絡(luò)，外殼及鐵芯感應(yīng)出高電壓，使變壓器內(nèi)部發(fā)出噪聲。假如變壓器內(nèi)部發(fā)生擊穿或者接觸不良，會(huì)由于放電而發(fā)出吱吱的聲音。若發(fā)生短路或接地，將有較大的短路電流出現(xiàn)在變壓器繞組中，使其發(fā)出大且異常的聲音。若設(shè)備有可能產(chǎn)生諧波，或?qū)⒋笕萘康挠秒娫O(shè)備接在變壓器負(fù)載上，則易產(chǎn)生較大的啟動(dòng)電流會(huì)使變壓器發(fā)出異常噪聲。

2.2 瓦斯保護(hù)故障

一種情況是發(fā)生了瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。瓦斯保護(hù)其動(dòng)作靈敏可靠，變壓器內(nèi)部大部分故障都可被瓦斯保護(hù)有效監(jiān)視。在瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作發(fā)生后，即可恢復(fù)到正常音響信號(hào)，對(duì)變壓器的運(yùn)行情況嚴(yán)密監(jiān)視。一般來講，有幾種原因可以引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作：①在變壓器進(jìn)行濾油或加油時(shí)，沒有及時(shí)排出帶入變壓器內(nèi)部的空氣，變壓器運(yùn)行時(shí)油溫升高，逐漸排出內(nèi)部空氣，引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作；②變壓器發(fā)生穿越性短路，或者由于內(nèi)部故障產(chǎn)生氣體而引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，若檢查中未發(fā)現(xiàn)異常，就要立刻對(duì)瓦斯繼電器中的氣體進(jìn)行收集，并分析試驗(yàn)。假如氣體不燃燒且無色無味，則可認(rèn)為變壓器內(nèi)部被空氣侵入，這種情況下，變壓器是正常運(yùn)行的，只需立即將瓦斯繼電器中的氣體放出即可，同時(shí)注意觀察信號(hào)動(dòng)作時(shí)間間隔是否越來越長，直至不久消失。假如氣體是可燃的，則可證明變壓器發(fā)生了內(nèi)部故障，應(yīng)將變壓器立刻停止運(yùn)行，并進(jìn)行電氣試驗(yàn)，查找事故原因，送去檢修。

2.3 自動(dòng)跳閘故障

發(fā)生自動(dòng)跳閘故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行外部檢查，查明保護(hù)動(dòng)作情況。假如在檢查之后，確認(rèn)是由于人員失誤或者外部故障，而不是內(nèi)部故障引起的，則可越過內(nèi)部檢查步驟，直接投入送電。假如發(fā)生的是差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，就應(yīng)徹底、全部檢查保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備。還應(yīng)注意的是，變壓器起火燃燒也是極其危險(xiǎn)的事故，變壓器內(nèi)含有的不少物質(zhì)都具有可燃性，不及時(shí)處理可能導(dǎo)致火災(zāi)擴(kuò)大，甚至發(fā)生爆炸。以下因素可能導(dǎo)致變壓器著火：由于內(nèi)部故障致使變壓器散熱器或外殼破裂，變壓器油燃燒著溢出；在油枕的壓力下，變壓器油流出并在變壓器頂蓋上燃燒；變壓器套管的閃絡(luò)和破損等。這類事故發(fā)生時(shí)，變壓器會(huì)發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，斷路器自動(dòng)斷開。若斷路器因故未斷開，則需立即手動(dòng)來完成，停止冷卻設(shè)備，拉開電源的隔離開關(guān)，撲救火情。變壓器滅火應(yīng)用泡沫式滅火器，火勢(shì)緊急時(shí)也可用砂子滅火。

2.4 繞組故障

繞組故障主要包括接頭開焊、斷線、相間短路、繞組接地、匝問短路等等。以下幾點(diǎn)原因引發(fā)了這些故障：

（1）變壓器在檢修或制造時(shí)，損害了局部絕緣，留下了后遺癥。

（2）變壓器在運(yùn)行中因散熱不良或長期過載，有雜物落入繞組內(nèi)，使溫度長期過高，導(dǎo)致絕緣老化。

（3）壓制不緊，制造工藝不良，變壓器機(jī)械強(qiáng)度無法經(jīng)受短路沖擊，使絕緣損壞，繞組變形。

（4）由于繞組受潮而導(dǎo)致絕緣膨脹堵塞油道，致使變壓器局部過熱。

（5）絕緣油與空氣接觸面積過大，或因混入水分而劣化，升高了油的酸價(jià)，油面太低或者絕緣水平下降，使得繞組暴露于空氣中，未能盡快處理。

以上原因都可造成一旦發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象時(shí)，繞組接地故障或短路。假如發(fā)生匝問短路，則表現(xiàn)各相直流電阻不平衡，電源側(cè)電流略有增大，變壓器過熱油溫增高，有時(shí)還發(fā)生油中有不停的冒泡聲。匝問短路輕微時(shí)，可引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作，而嚴(yán)重的匝間短路則可造成電源側(cè)的過流保護(hù)或者差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。因?yàn)楦鼑?yán)重的相間短路或單相接地等故障繞組常常會(huì)因匝間短路而引起，匝問短路發(fā)生時(shí)，應(yīng)盡快處理。

2.5 變壓器油溫突變

引起變壓器油溫突增的主要原因：冷卻裝置運(yùn)行不正常、內(nèi)部緊固螺絲接頭松動(dòng)、內(nèi)部短路閃絡(luò)放電以及變壓器超負(fù)荷運(yùn)行等。正常情況下，變壓器上層油溫必須在85 ℃以下。假如變壓器本身沒有配置溫度計(jì)，則可在變壓器的外殼用水銀溫度計(jì)測(cè)量溫度，80 ℃以下的指示值為正常。發(fā)現(xiàn)油溫過高時(shí)，首先檢查冷卻裝置運(yùn)行是否正常以及變壓器是否過負(fù)荷。若變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，要即刻使變壓器的負(fù)荷減輕，假如負(fù)荷減輕后變壓器溫度依然難以下降，就要立刻切斷電源，查找故障原因。

2.6 變壓器油質(zhì)變壞

變壓器油溫經(jīng)常過熱，使用時(shí)間過長，運(yùn)行時(shí)侵入潮氣或漏進(jìn)雨水都是導(dǎo)致油質(zhì)變壞的原因。變壓器油的絕緣性能由于油質(zhì)變壞而大大降低，極易導(dǎo)致變壓器故障。對(duì)于新近投運(yùn)的變壓器，其油質(zhì)應(yīng)為淺黃色，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，逐漸變成淺紅色。如檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)油色發(fā)黑，為防止繞組與外殼之間或線圈繞組間發(fā)生擊穿，應(yīng)立即取樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，若化驗(yàn)不合格，則停止變壓器運(yùn)行，對(duì)絕緣油進(jìn)行再生或過濾，檢驗(yàn)合格方可繼續(xù)運(yùn)行。

3 電力變壓器維護(hù)措施

日常維護(hù)工作中，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)視變壓器的運(yùn)行情況，變壓器在超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，更應(yīng)縮短監(jiān)控的周期。定期巡視變壓器的上層油溫、電壓、電流等，并對(duì)變壓器進(jìn)行外部檢查。具體的日常維護(hù)工作有：對(duì)磁裙、套管的清潔程度進(jìn)行檢查并及時(shí)清理，以保證絕緣子與磁套管的清潔，避免閃絡(luò)事故；運(yùn)行冷卻裝置時(shí)，要對(duì)冷卻器出油管和進(jìn)油管的蝶閥進(jìn)行確認(rèn)，保證入口干凈無雜物，散熱器進(jìn)風(fēng)通暢；運(yùn)行中風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無異音及明顯振動(dòng)，潛油泵轉(zhuǎn)向正確，冷卻器無滲漏油現(xiàn)象，無振動(dòng)及異常聲音，分路電源自動(dòng)開關(guān)閉合良好。此外，定期對(duì)分接開關(guān)進(jìn)行檢查，包括觸頭的緊固、接觸的定位、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性等。還應(yīng)定期測(cè)試變壓器的套管、線圈、避雷器，避雷器引線應(yīng)盡可能短，接地必須可靠，接地電阻不應(yīng)超過4 Ω。對(duì)相關(guān)的消防設(shè)施也要定期試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，抽水站運(yùn)行中的變壓器很多直接安裝在室外，變化著的氣候條件很容易影響變壓器的運(yùn)行；此外，由于電力負(fù)荷的變化范圍和頻率也很大，也會(huì)對(duì)變壓器造成影響。如果溫度持續(xù)升高，散熱不暢，就會(huì)造成變壓器溫升大增，甚至導(dǎo)致變壓器燒毀。變壓器及其附屬設(shè)備還會(huì)遭受外力的破壞。所以，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)變壓器的檢測(cè)與巡視，觀察其運(yùn)行時(shí)的油位、油溫、顏色異常、聲音、氣味等，將故障與風(fēng)險(xiǎn)扼殺在萌芽狀態(tài)。

1 唐黎標(biāo).電力變壓器常見故障及診斷技術(shù)[J].安全，2008.12

2 郭 芳.變壓器常見故障綜合判斷方法[J].西北職教，2008.5