配電變壓器故障分析與保護

摘要: 配電變壓器在運行中，會受各種因素的影響而造成其部件不能正常運行，最嚴重的情況是造成變壓器的失效，從而影響電網的正常運行以及所供電設備的停轉，這種情況會造成巨大損失。因此，認真研究配電變壓器的常見故障具有重要的意義。

關鍵詞: 變壓器常見故障

中圖分類號: TM407文獻標識碼：Ａ文章編號：1674-098X(2012)03(c)-0000-00

1 配電變壓器的工作原理

變壓器的原理是基于電磁感應原理工作的，其工作原理為兩個(或兩個以上) 互相絕緣的繞組套在一個共同的鐵芯上，它們之間通過磁路的耦合相互聯系。其中一個繞組接到電源上，稱為一次繞組；另一接到負載上，為二次繞組。這個交變磁通同時和一次、二次繞組交鏈，根據電磁感應定律，二次繞組內可以感應出電動勢。有了電動勢的二次繞組，便向負載供電，實現了能量傳遞。

2 基于常見現象的配電變壓器的常見故障分析

2.1 響聲異常

(1)響聲嘈雜且較大時，可能是變壓器鐵芯出現問題。例如，當壓緊鐵芯的螺釘或夾件松動時，儀表一般指示正常，絕緣油溫度、油位、顏色變化不大。(2)響音中夾雜著類似水沸騰的\"咕嚕咕嚕\"的氣泡逸出聲音，可能是變壓器繞組產生了故障，導致其配電變壓器油氣化。典型的故障有分接開關的接觸不良、出現嚴重過熱局部點等。 (3)響聲中夾雜著\"吱吱\"放電聲時，可能是配電變壓器套管或器身發生了局部的表面放電。在惡劣氣候或夜間條件下，如果是套管的問題，那么可見到電暈現象的輝光或藍色的小火花。此時要及時清理套管表面的臟污，再涂上硅油或硅脂等涂料。

2.2 溫度異常

在負荷和散熱條件、環境溫度都不變的情況下，配電變壓器的溫度較原來同條件時有所提高，并且有不斷升高的趨勢，這與配電變壓器超極限溫度升高一樣，都是配電變壓器的故障。

常見的有以下五種情況：

①配電變壓器的匝間、層間、股間產生了短路②配電變壓器鐵芯的局部短路③因渦流或漏磁引起油箱、箱蓋等的發熱④長期在過負荷條件下運行⑤散熱條件逐步惡化等。

2.3 噴油爆炸

噴油爆炸的原因是由于配電變壓器的高溫電弧和其內部的短路故障電流使變壓器油迅速氣化，而繼電保護裝置又未能及時動作對電源進行切斷。故障的原因主要有以下幾種：

(1)絕緣損壞：匝間短路等故障導致配電變壓器局部過熱并使其絕緣損壞；配電變壓器不慎進水使絕緣受到潮濕侵蝕而導致損壞；雷擊等過電壓使絕緣損壞所導致的內部短路的基本因素。(2)斷線產生電弧：線組導線由于焊接不良、引線連接松動等因素使配電變壓器在瞬間大電流沖擊下可能造成斷線，這時斷點處會產生高溫電弧使油迅速氣化，使內部壓力不斷增高。

2.4 漏油嚴重

配電變壓器運行中會產生比較普遍滲漏油現象，當油位在規定的范圍內，仍可繼續運行或等到例行檢修時進行檢修。但是如果配電變壓器油滲漏嚴重，或連續不斷從破損處外溢，則應立即停止配電變壓器的運行，進行補漏和加油處理。

如果配電變壓器油的油面過低，就會使套管引線和分接開關暴露在空氣中，從而使絕緣強度大大降低，這極易引起擊穿放電。引起配電變壓器漏油的原因有：焊縫開裂或密封件失效；外力沖撞；運行中受到震動；油箱銹蝕嚴重而破損等。

3 配電變壓器的保護

3.1 瓦斯保護

配電變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質。當配電變壓器油箱內發生故障的時候，在故障點電弧和故障電流的共同作用下，變壓器油和其他絕緣材料會因受熱而分解，進而產生大量氣體。氣體的排出速度和多少與配電變壓器故障的嚴重程度密切相關。利用這種氣體實現保護的裝置，成為瓦斯保護。瓦斯保護能夠對變壓器油箱內的各種輕微故障進行保護，但像配電變壓器絕緣子閃絡等油箱外面的故障，瓦斯保護不能反應。

3.2 縱差動保護

電流縱差動保護能夠區分區內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合。 、 為配電變壓器的一次側、二次側的電流，母線指向變壓器為參考方向； 、 為相應的電流互感器二次電流。那么流入差動繼電器KD的差動電流為

= + （1）

縱差動保護的動作判據為

≥ （2）

式中， 為縱差動保護的動作電流； =|+ |為差動電流的有效值。

進而式（1）可進一步表示為

= +（3）

式中， 、 為兩側電流互感器的變比。

合理選擇電流互感器的變比，使之滿足

= （4）

這樣式（3）變為

= （5）

忽略配電變壓器的損耗，那么正常運行時和區外故障時的一次電流的關系為 +=0。根據式（5）差動電流為零，保護不會動作；配電變壓器內部任何一點故障時，相當于配電變壓器的內部多了一個故障支路，流入差動繼電器的差動電流等于故障點電流，只要故障電流大于差動繼電器的動作電流，差動保護就能迅速動作。

3.3 過電流保護

配電變壓器過電流原則就是當配電變壓器運行電流超過正常電流一定時間后，繼電保護裝置迅速發出跳閘信號，使斷路器斷開，保護配電變壓器的安全運行。在整定計算中，

式子中 —可靠系數，對定時限取1.2，對反時限取1.3，

—接線系數，對相電流接線取1，對相電流差接線取 ，

—返回系數，取0.8， —電流互感器變比，

—最大負荷電流，取1.3-1.5倍變壓器一次額定電流 。

4 結語

經濟不斷發展時電能的利用不斷增加，而保證電能高效利用的前提是穩定，穩定在很大程度上依賴于配電變壓器的安全穩定運行，因此，我們要不斷對配電變壓器的常見故障進行深入分析，確保配電變壓器安全穩定運行。

參考文獻

[1] 嚴璋.電氣絕緣在線檢測技術[M].北京：中國電力出版社.

[2] 朱德恒等.電絕緣診斷技術[M].北京：中國電力出版社.

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