電力變壓器故障綜合分析

張堯

摘 要：變壓器是電力系統(tǒng)中作為輸變電的最主要的設(shè)備，因此對(duì)變壓器安全可靠運(yùn)行的要求是十分嚴(yán)格的，電力變壓器在高電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)受到各種因素的影響：如過負(fù)荷運(yùn)行、短路電流沖擊等，性能逐漸下降。如果發(fā)生故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)無(wú)法估量的后果。尤其是長(zhǎng)期運(yùn)行后的材質(zhì)劣化、絕緣老化與預(yù)期壽命減少等情況均可能發(fā)生，使得變壓器小故障頻發(fā)，大的災(zāi)難性事故亦有發(fā)生的可能，安全問題異常突出。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)電力變壓器故障進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障分析；

一、變壓器出故障的異常運(yùn)行

1、聲音異常

（1）當(dāng)有大容量的動(dòng)力設(shè)備起動(dòng)時(shí)，由于負(fù)荷變化較大，使變壓器聲音增大。如變壓器帶有電弧爐、可控硅整流器等負(fù)荷時(shí)，由于有諧波分量，變壓器的聲音會(huì)變大。

（2）過負(fù)荷會(huì)使變壓器發(fā)出聲音很高而且沉重的“嗡嗡”聲。

（3）個(gè)別零件松動(dòng)使變壓器發(fā)出強(qiáng)烈而不均勻的噪聲，如鐵芯的穿芯螺絲夾得不緊使鐵芯松動(dòng)等。

（4）內(nèi)部接觸不良或絕緣有擊穿，變壓器發(fā)出“劈啪”聲。

（5）系統(tǒng)短路或接地，因通過很大的短路電流，使變壓器發(fā)出很大的噪聲。

（6）系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，變壓器發(fā)出粗細(xì)不均的噪聲。

2、正常負(fù)荷和正常冷卻方式下，變壓器油溫不斷升高

由于渦流或夾緊鐵芯用的穿芯螺絲絕緣損壞，均會(huì)使變壓器的油溫升高。渦流使鐵芯長(zhǎng)期過熱而引起硅鋼片間的絕緣破壞，這時(shí)鐵損增大油溫升高。而穿芯螺絲絕緣破壞后，使穿芯螺絲與硅鋼片短接，這時(shí)有很大的電流通過使螺絲發(fā)熱，也會(huì)使變壓器的油溫升高。

3、繼電保護(hù)動(dòng)作

繼電保護(hù)動(dòng)作一般說明變壓器內(nèi)部有故障。瓦斯保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)，它能監(jiān)視變壓器內(nèi)部發(fā)生的大部分故障，經(jīng)常是先輕瓦斯動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，然后重瓦斯動(dòng)作跳閘。輕瓦斯動(dòng)作的原因有以下幾個(gè)方面：

（1）因?yàn)V油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密，致使空氣進(jìn)入變壓器。

（2）溫度下降和漏油使油位緩慢降低。

（3）變壓器內(nèi)部故障，產(chǎn)生少量氣體。

（4）變壓器內(nèi)部短路。

（5）保護(hù)裝置二次回路故障。

4、分接開關(guān)故障

變壓器油箱上有“吱吱”的放電聲，電流表隨響聲發(fā)生擺動(dòng)，瓦斯保護(hù)可能發(fā)出信號(hào)，油的閃點(diǎn)降低。這些均可能是由于分接開關(guān)故障而出現(xiàn)的異常現(xiàn)象。分接開關(guān)故障主要有以下幾個(gè)原因：

（1）分接開關(guān)觸頭彈簧壓力不足、觸頭滾輪壓力不勻使有效接觸面積減少、鍍銀層因機(jī)械強(qiáng)度不夠而嚴(yán)重磨損等，會(huì)引起分接開關(guān)燒毀。

（2）分接開關(guān)接觸不良，經(jīng)受不住短路電流的沖擊而發(fā)生故障。

（3）倒分接開關(guān)時(shí)，由于分頭位置切換錯(cuò)誤造成開關(guān)燒壞。

（4）相間絕緣距離不夠或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下發(fā)生短路。

5、其他異常現(xiàn)象

（1）油色顯著變化

取油樣時(shí)發(fā)現(xiàn)油內(nèi)含有碳粒和水分，油的酸價(jià)增高、閃點(diǎn)降低，隨著絕緣強(qiáng)度的降低，易引起繞組與外殼的擊穿。

（2）油枕或防爆管噴油

如果二次系統(tǒng)突然短路而保護(hù)拒動(dòng)，或內(nèi)部發(fā)生短路故障而出氣孔和防爆管堵塞等，內(nèi)部的高溫和高熱會(huì)使變壓器油突然噴出，噴油后使得油面降低，有可能引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（3）三相電壓不平衡

第一，三相負(fù)載不平衡，引起中性點(diǎn)位移，使三相電壓不平衡。第二，系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，使三相電壓不平衡。第三，繞組局部發(fā)生匝間和層間短路，造成三相電壓不平衡。

二、電力變壓器的故障診斷

1、變壓器油中溶解氣體的分析

通過對(duì)電力變壓器中的絕緣油的故障診斷，我們通常將之歸于變壓器故障診斷中的早期診斷。這種通過對(duì)油中溶解氣體的分析技術(shù)，是通過分析絕緣油中溶解氣體，從而來(lái)對(duì)變壓器故障進(jìn)行判斷，這種技術(shù)已經(jīng)得到世界的認(rèn)可，也在全世界得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。在長(zhǎng)期實(shí)踐中，總結(jié)出來(lái)許多判斷方法，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的判斷方法主要有：特征氣體法、比例法、模糊診斷法等。當(dāng)然這些方法也存在一定的局限性，不能完全客觀準(zhǔn)確的診斷出電力變壓器的所有故障。

2、變壓器紅外診斷

所謂紅外診斷，是指對(duì)變壓器進(jìn)行非接觸式的檢測(cè)以及診斷，通過對(duì)變壓器溫度分布場(chǎng)的研究和分析，定位出缺陷部位，準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)。另外，將紅外技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)變壓器的熱像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析顯示。這種方法不會(huì)受到外界高壓電場(chǎng)的影響，在檢測(cè)時(shí)變壓器依然能夠正常運(yùn)行，不用停機(jī)，具有安全、經(jīng)濟(jì)和高可靠性的特點(diǎn)。

3、變壓器繞組變形故障診斷

通常情況下，變壓器繞組發(fā)生變形后，其內(nèi)部電感和電容等的分布參數(shù)也會(huì)發(fā)生一定的變化。依托相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)對(duì)繞組特定參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，從橫向和縱向?qū)Ρ葴y(cè)試結(jié)果，可以判斷出繞組的扭曲和傾斜現(xiàn)象。具體的測(cè)試方法有：阻抗法、低壓脈沖法以及頻率響應(yīng)分析法。對(duì)變壓器繞組的故障診斷方法有故障性質(zhì)診斷和故障部位診斷之分，其中，后者在現(xiàn)階段的研究依然處于探索階段。

三、電力變壓器的檢修方法

1、鐵芯的檢修

對(duì)變壓器的鐵芯進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)該先將鐵芯及油道的油泥清除干凈，檢查鐵芯的接地是否完好和可靠；對(duì)穿心夾緊螺桿和螺帽的松緊情況進(jìn)行檢查；然后檢查其絕緣性，采用2500v兆歐的儀表對(duì)穿心夾件螺桿的對(duì)地絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，并測(cè)量鐵芯對(duì)地的絕緣電阻，確定其值是否在500Mn以上。

2 、繞組的檢修

先將繞組線上的油泥進(jìn)行清除，檢查繞組的外觀是否良好，其絕緣是否存在損壞和老化問題，引線的夾板是否牢固；隔開相間的絕緣板牢固情況及兩側(cè)的間隔是否均勻，對(duì)繞組的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量；檢查夾件和膠墊是否松動(dòng)，并對(duì)所有引線的絕緣捆扎情況進(jìn)行檢查，查看捆扎線是否牢靠。

3、分接開關(guān)的檢修

對(duì)分接開關(guān)檢修時(shí)，主要是檢查其靜觸頭間的接觸情況，檢測(cè)其觸頭壓力能否滿足要求；還需要檢查其固定部分的導(dǎo)電情況是否良好，分接開關(guān)的固定情況，以及分接開關(guān)的絕緣情況和觸頭間的電阻值等。如果分接開關(guān)的接觸不良，在受到短路電流的沖擊時(shí)，就容易燒壞。

4、氣體繼電器的檢修

電力變壓器使用較多的是擋板型氣體繼電器。對(duì)于此類氣體繼電器的檢修應(yīng)該主要檢查其上油、下油的情況是否靈活；采用干簧接點(diǎn)通斷燈泡電流，并觀察其產(chǎn)生的火花，看看不否存在粘住情況；對(duì)接線板和接線柱的絕緣情況進(jìn)行祥細(xì)檢查；檢查接線板、放油口及試驗(yàn)頂桿和兩端的法蘭處是否滲漏油；對(duì)斷電器進(jìn)行裝復(fù)時(shí)，應(yīng)該注意其外殼的箭頭指向，避免裝反，保證其油箱指向儲(chǔ)油柜。安裝完成后采用試驗(yàn)頂桿檢測(cè)上下油的靈活性。

結(jié)束語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，電力變壓器的運(yùn)行維護(hù)工作也越來(lái)越重要。對(duì)電力變壓器進(jìn)行維護(hù)管理時(shí)，應(yīng)該將安全管理放在第一位，對(duì)電力變壓器的運(yùn)行情況和常見故障進(jìn)行全面了解，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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