變壓器的異常運行分析與常見故障處理

顧杉杉+王孝增

摘 要：變壓器在輸電、配電系統中起到了改變電壓和傳輸功率的作用。電力系統中電力變壓器是至關重要的設備之一，其發生事故之前一般都會有異常情況出現，通過分析異常原因、部位和程度以便采取相應的措施來及時消除變壓器隱患，確保其安全運轉。作為維修電工應對變壓器進行維護和定期查，以便發現故障，及時處理。

關鍵詞：變壓器；異常運行；故障處理

1變壓器運行中的各種異常現象及故障的形成原因

1.1磁路方面

穿芯螺桿絕緣損壞。夾緊鐵芯柱和鐵軛疊片的穿芯螺桿的絕緣件擊穿，引起鐵芯疊片局部短路，從而產生很大的局部渦流，該渦流會產生熱量，有時會燒毀整臺鐵芯。

鐵芯夾件絕緣損壞導致鐵損增加。鐵芯夾件及連接鐵芯結構的螺栓由于電磁力的作用而引起的振動，將削弱鐵芯絕緣和鐵芯疊片之間的絕緣。同時，鐵軛與鐵軛夾件之間的絕緣也可能因此產生損壞，從而引起很大的循環渦流，也會增加變壓器的鐵損。硅鋼片邊角毛刺造成局部短路。毛刺可使鐵芯疊片產生局部短路，由此產生的渦流會使鐵芯產生局部過熱。

鐵芯疊片間雜物造成局部過熱。鐵芯疊片夾雜金屬物質或鐵芯疊片產生微小的彎折，會引起強烈的局部渦流，從而使變壓器鐵芯產生局部過熱。鐵芯疊片對接縫過大造成過熱。變壓器鐵芯上鐵軛采用對接結構，鐵芯芯柱與鐵軛之間的縫隙如果不正常，則可能會在對接縫隙處產生嚴重的渦流。強烈過熱除了會導致損耗增大、空載電流增大外，還會造成與縫隙相鄰的芯柱和鐵軛燒壞。另外，磁路方面造成故障的原因，還有空載合閘產生的電磁力會使繞組變形、外施電壓提高導致鐵損增大等。

1.2繞組方面

電磁線曲率半徑小，短路振動時會造成絕緣損壞。在繞組繞制時，絕緣紙包扁銅線或者絕緣紙包扁鋁線的棱曲率半徑較小，當變壓器的繞組因短路、突然接入電網而遭到電磁力沖擊和當變壓器在負荷下發生振動時，導線的陡棱切斷絕緣會導致相鄰匝直接接觸而發生短路。出口短路造成匝間短路或錯位。變壓器遭受出口短路時，會造成變壓器繞組的一匝或多匝之間短路放電，甚至造成導線錯位變形。

絕緣紙繞制過松使導線匝間短路。矩形導線上包繞的絕緣紙如果達不到所要求的緊度，會產生絕緣紙在電磁線上隆起現象，這種變形有時會引起匝間短路，如果導線的棱曲率半徑較小，這種現象將會更嚴重。繞組干燥或浸漬不良會造成匝間短路。如果繞組干燥不徹底或真空注油不好，則繞組會因為絕緣中的氣泡及水分而受潮，而這種現象在運行中遲早會導致繞組匝間短路。

螺旋繞組發生短路后極易損壞。當使用薄的帶狀導體在絕緣筒上立繞單螺旋或雙螺旋繞組時，由于這種繞組的機械強度低，加上線匝的覆蓋面位于絕緣筒表面的法線方向，當系統發生短路時，繞組極易損壞。機械壓力增加導致繞組絕緣強度降低。大多數繞組的機械強度隨機械壓力的增加而降低，當負荷發生迅速波動，繞組遭受電或磁的沖擊時，繞組導線的膨脹和收縮將使匝間絕緣所承受的機械力交替地增大和減少，極易損壞繞組絕緣。

繞組油道過窄導致熱擊穿。多根并聯連續式繞組，如果油道過窄，將會在繞組內側產生過熱點，使導線絕緣產生脆化，引起匝間短路，同時導線中將流過極大的渦流，在繞組中產生過熱點，使繞組絕緣產生熱擊穿。

焊頭不好導致接頭處絕緣損壞。繞組內部導線的焊接質量不佳，當變壓器承受大負荷時，繞組過熱，導致絕緣油局部炭化，接頭熱量傳導到繞組導線上，局部炭化導線絕緣，最終導致匝間短路。這樣的接頭遲早會造成繞組短路。

安匝不平衡短路后造成繞組變形。當圓式繞組帶有分接頭時，安匝不平衡是不可避免的。當變壓器發生外部短路時，除了產生輻向力外，還產生作用于繞組上的軸向力，該軸向力引起端部線段變形。

另外在繞組方面造成故障的原因還有過載運行造成繞組絕緣熱擊穿等。

1.3絕緣方面

密封不嚴潮氣進入導致絕緣性能下降。變壓器沒有全密封或密封出現泄漏等，使潮氣進入絕緣油中降低絕緣油的絕緣性能，從而引起繞組或引線對油箱或鐵芯構件擊穿。絕緣材料搭配不合理。變壓器中經常把介電常數不同的絕緣材料串聯使用，如果其搭配不合理，將會因電暈放電或過熱導致某種絕緣材料的損壞。絕緣油中雜質形成導電“小橋”。變壓器絕緣油里面的懸浮物粒子在有電位差的裸導線之間形成導電“小橋”，引起電氣擊穿。過載運行導致絕緣油老化。變壓器長時間的過載會引起絕緣油老化，油溫過高加快油泥、水分和酸的形成。

缺油使冷卻系統循環不良導致過熱。油面下降，不能保證油處于規定位置，從而導致變壓器冷卻系統循環受限而產生過熱。內部金屬粉塵導致絕緣擊穿。施工過程中在變壓器內部絕緣件表面或導電體外包絕緣紙表面上遺留有金屬材料粉塵，這些金屬粉塵對爬電距離會產生非常大的影響，最終會導致絕緣爬電放電。地屏包扎不好導致邊緣擊穿。一次繞組和二次繞組間放置的地屏往往引起邊緣處產生電場強度集中，使得絕緣局部承受電場強度過大，使高壓繞組到地屏有擊穿點，從而導致鐵芯桿上的高壓繞組損壞。另外在絕緣方面造成故障的原因還有絕緣成型件表面臟污導致放電、木制夾件干燥不好易形成“小橋”放電等。

2變壓器常見故障處理措施

2.1變壓器自動跳閘處理措施

在檢查分析跳閘原因時，應首先查明變壓器是否有明顯異常現象，若通過查看儀表確認是由于過負荷、外部短路或保護裝置二次回路誤動作，則變壓器可重新投入運行。若不是由于外部原因造成的，應對其進行事故分析，可通過電氣試驗、油化分析等與以往數據對比進行仔細分析。如以上檢查分析判斷出變壓器內部無故障，則應將保護系統氣體繼電器重新投到跳閘位置，將變壓器重新投入。

2.2變壓器氣體保護動作后處理措施

在對輕氣體動作后處理時，值班人員應向調度室和上級匯報，并檢查有無其他信號，觀察氣體繼電器動作次數、間隔時間長短，檢查氣體性質、顏色、氣味、可燃性以及變壓器外觀等方面。繼電器掉牌不能急于恢復，查看變壓器本體或載調開關油枕的油位是否正常，氣體繼電器內充其量多少，以判斷動作原因。然后將光字牌和信號繼電器掉牌復歸。在對重氣體保護動作后處理時，若分析判斷為空氣，則變壓器可繼續運行。若其他可燃氣體，應進一步進行分析。主要手段有油化分析、電試分析、吊殼檢查三個方面。如檢查不出原因，嚴禁將變壓器投入運行。

2.3變壓器著火后處理措施

變壓器不論何種原因著火都必須立即拉開各側斷路器，切斷電源，停用冷卻裝置，并迅速采取有效措施進行滅火。由噴油引起著火燃燒時，必須迅速用黃砂覆蓋、隔離、控制火勢蔓延，同時用滅火設備滅火。裝有水噴淋滅火裝置的變壓器著火時，必須先切斷電源，才可以啟動噴淋系統。若是確認著火點是變壓器頂蓋時，應立即開啟下部閥門，將油位放至著火部位以下，同時用滅火器進行滅火。

2.4變壓器油運行中凡是出現下列情況之一，都必須立即拉閘處理

（1）運行聲音有明顯或突然增大，且發出沉重的異常響或內部有爆裂的放電聲。

（2）嚴重漏油，導致油面急劇下降至最低限值且無法堵漏。

（3）上層油溫異常升高，且不斷上升且排除油溫計故障的。

（4）變壓器出現冒煙或著火現象。

（5）油色發生明顯異常或油內存在碳質等。

3結語

變壓器是電力系統中重要組成部分，其運行安全對整個電系統都有著至關重要的影響，因此，一定要在變壓器運行過程中，定期定時仔細檢查運行情況，出現故障根據情況立即進行匯報和處理。特別是發生重大運行故障時必須立即斷電。同時加強對操作維修人員的業務培訓做到早發現，早處理，以確保變壓器安全運行。

參考文獻

[1]宮戰國，王伯韜.淺談變壓器異常運行及常見故障[J].中外企業家，2010，12：96-97.

[2]張祥爐.變壓器運行中的異常現象與故障處理問題探討[J].科技風，2013，07：87.

[3]周芳，韓幸軍，胡發明.電力變壓器異常運行和常見故障分析[J].電氣時代，2011，08：88-89.