電力系統配電變壓器的故障分析與處理措施探討

楊嬌嬌,趙劍飛,丁詩洋

（1.國網安徽省電力公司檢修公司,合肥 230001;2.國網蕪湖供電公司,安徽 蕪湖 241027）

電力系統配電變壓器的故障分析與處理措施探討

楊嬌嬌1,趙劍飛2,丁詩洋1

（1.國網安徽省電力公司檢修公司,合肥 230001;2.國網蕪湖供電公司,安徽 蕪湖 241027）

在實際運行中，考慮到有發生各種故障和不正常情況的可能性，因此，必須根據變壓器的容量和重要程度設置專用的保護裝置。本文將主要針對當前變壓器故障的現象及原因分析，并提出有效的變壓器故障和電網事故的處理措施。

變壓器；檢修維護；故障

1 引言

變壓器是電力系統中最昂貴的設備之一，擔負著電壓變換和電能傳輸的任務，它的運行狀況直接關系到電力系統的安全穩定運行。由于變壓器設計時制造質量不良、絕緣老化等各種原因，經常發生故障。發生故障的原因是復雜的，再加上故障特征不明顯，要準確判斷變壓器的故障類型和故障發生部位非常困難。因此，對變壓器的故障診斷研究一直被國內外電力部門所重視[1]。

2 變壓器故障現象及原因分析

針對電力線載波通信，進行通訊傳輸之測試，于臺電某住商混合地區之配電主站到分歧線，進行長距離載波之通訊測試，分析住宅用戶之負載與長距離的高壓饋線對于載波訊號傳輸的影響，并且連結到臺電既有饋線終端設備（Feeder Terminal Unit, FTU)與其光纖網絡做數據的傳送，完成混合式通訊測試之目的。

2.1 繞組故障

（1）故障現象。變壓器差動保護、瓦斯保護動作開關跳閘，嚴重時變壓器防爆膜破裂，變壓器油噴出。

（2）原因分析。一般變壓器構造可分構體、鐵芯、線圈和絕緣。構體包含外殼、上蓋和夾層，可容納變壓器本體并裝滿絕緣油，并防止外面濕氣與水侵入。鐵芯提供磁通道讓線圈之間利用電磁效應感應電動勢。線圈圈繞于鐵芯上，結合了分接頭切換器提供所需要的圈數比，用以轉換出需要的電壓。絕緣部份則有高壓套管、低壓套管與絕緣油等，套管是做為一次側、二次側線圈與引接系統間的有效絕緣，絕緣油為帶電部位與外殼或相間的絕緣，另配合冷卻系統的運作將變壓器鐵芯體所產生的熱傳導出來并冷卻，以增加線圈的使用壽命[2]。

2.2 套管故障

（1） 故障現象。變壓器差動保護動作開關跳閘，常見的是變壓器套管被炸毀、閃落和漏油。

（2）原因分析。①密封不良，絕緣受潮劣化，或有漏油現象；②呼吸器配置不當或者吸入水分未及時處理；③變壓器高壓側（110kV及以上)一般使用電容套管，由于瓷質不良，故而有砂眼或裂紋；④電容芯子制造上有缺陷，內部有游離放電；⑤套管積垢嚴重[3]。

2.3 分接開關故障

（1）故障現象。同變壓器繞組故障相似，變壓器差動保護、瓦斯保護動作開關跳閘，嚴重時變壓器防爆膜破裂，變壓器油噴出。變壓器抽芯檢查，可發現分接開關表面熔化與灼傷，相間觸頭放電或各接頭有放電痕跡。

（2）原因分析。連接螺栓松動；帶負荷調整裝置不良和調整不當；分接頭絕緣板絕緣不良，接頭焊錫不滿，接觸不良，制造工藝不好，彈簧壓力不足；油的酸價過高，使分接開關接觸面被腐蝕。

2.4 鐵芯故障

（1） 故障現象。變壓器溫度異常升高；變壓器油檢發現甲烷（CH4)氣體升高；抽芯檢查鐵芯有直流電阻低。

（2）原因分析。變壓器鐵芯是用來轉換一次側與二次側線圈之電能，當電壓施加于一次側線圈時，激磁電流隨即流經其線圈，而線圈中的電流會在鐵芯中產生磁場；這個磁場就可以將一次側線圈之電能轉換到二次側線圈中。在這個電能的轉換期間，鐵芯內部會因為其接縫、結構以及磁場通過鐵芯材質本身的一些阻礙而產生損失。

依照線圈和鐵芯的相對位置可分為內鐵式和外鐵式。外鐵式的鐵芯像是日字型，高低壓的線圈都纏繞于中間的鐵芯上。內鐵式的鐵芯像口字型。因高低壓線圈的電流大致相反，因此高低壓線圈會造成彼此互斥應力，又外鐵型的線圈纏繞于鐵芯中，故外鐵式的鐵芯具有良好的制衡作用。

又依照鐵芯的形狀則可以分為積鐵芯與卷鐵芯。積鐵芯是由導磁系數高的硅鋼片堆積而成，因其接縫位置的激磁電流成彎曲狀故會增加鐵損，目前一般變壓器鐵芯都采用積鐵芯。卷鐵芯則是由整卷的硅鋼片卷繞而成，其鐵損與激磁電流都比積鐵芯還來的小。卷鐵芯加工容易適合大量生產，但鐵芯窗不宜設計成過高。鐵芯窗過高時，散熱與裝配等過程中易使鐵芯受到較大的機械應力，影響其特性。

3 變壓器故障的檢查與處理方法

線圈是變壓器傳輸與轉換能量的核心，當一次側外接電源時，一次測線圈與鐵芯產生激磁電流，經由鐵芯于二次側線圈上產生相對應的電壓。變壓器的線圈由繞線機繞制而成，每繞一層就上一層絕緣紙絕緣。線圈所用的角線，依尺寸大小，規定四隅角所必須具有的圓弧大小。變壓器線圈需承受非常高的電壓，線圈導體不許有尖銳的端部，須避免刮破絕緣紙或形成尖端放電，破壞線圈絕緣。大型變壓器的線圈電流甚大，如使用過粗的導體，卷繞作業困難，且導體的渦流損亦將增大，故必須將導體分割成較細的導體并聯使用，但是必須避免各導體長度不同，造成渦流損產生，增加其負載損，所以必須實施換位。

變壓器在運轉中線圈受潮、受突波、過電壓及過電流（過載)的影響，使線圈絕緣受到損傷并導致劣化而引發故障，另由于變壓器箱體密封不良，出現漏油，使油箱內油量減少，油面下降，線圈露出油面，外界空氣、濕氣侵入本體內使線圈及絕緣油受潮、絕緣電阻下降等，此將導致線圈局部放電、及線圈間、匝層間、相間短路擊穿等現象，嚴重時甚至爆炸起火燃燒。

4 結論

因此，對變壓器故障處理進行分析和研究，采取必要的、科學的措施，從而遏制此類故障乃至事故的發生，仍是一項長期、重要的課題，必須認真對待。變壓器在運轉時，為了避免熱破壞、突波高壓或短路大電流對變壓器的沖擊，因此需要良好的絕緣效果來保護變壓器的安全。

[1]唐穎.節能技術在配電變壓器的應用[J].電子技術與軟件工程，2016(15)：240.

[2]曹友明.電力系統配電線路運行故障的檢修[J].低碳世界,2015(36)：60-61.

[3]黃輝,杜波.無觸點有載自動調壓配電變壓器的研究與應用[J].中國電業（技術版),2016(01)：53-55.

[4]周開峰.配電變壓器受雷擊分析與防雷措施研究[J].中國高新技術企業,2016(12)：116-117.

[5]陳國華,李金河.電力系統配電自動化及其對故障的處理分析[J].現代國企研究,2015(24)：122.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.174