關(guān)于油浸式電力變壓器的故障分析與預防對策探討

吳江蘭

摘? 要：隨著我國人民的生活水平日益提高，工廠、醫(yī)院、教學等各行各業(yè)對電能的需求也越來越大，電能的生產(chǎn)、傳輸過程中都離不開電力變壓器，變壓器主要承擔的是轉(zhuǎn)換電壓的作用，是電力系統(tǒng)運行中必不可少的設(shè)備之一。火力發(fā)電廠一般采用的是油浸式電力變壓器，變壓器的穩(wěn)定可靠運行對整個電力系統(tǒng)的運行有著舉足輕重的影響。影響油浸式變壓器的原因有很多，在實際的運行過程中，我們必須提高變壓器的生產(chǎn)質(zhì)量，對變壓器的誤差進行分析，有效避免故障發(fā)生。文章主要簡單介紹了油浸式變壓器，對運行過程中的常見故障進行了探討，從電力運行可靠的角度出發(fā)，提出了故障的預防對策。

關(guān)鍵詞：故障分析;油浸式變壓器;預防對策

中圖分類號：TM41 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0112-02

Abstract： With the improvement of the living standards of the people in our country， the demand for electric energy in factories， hospitals， teaching and other industries is also increasing， and the production and transmission of electric energy cannot be separated from power transformers. Transformer is mainly responsible for the role of voltage conversion， is one of the essential equipment in the operation of the power system. Oil-immersed power transformers are generally used in thermal power plants. The stable and reliable operation of transformers has an important impact on the operation of the whole power system. There are many reasons that affect the oil-immersed transformer. In the actual operation process， we must improve the production quality of the transformer， analyze the error of the transformer， and effectively avoid the occurrence of faults. In this paper， the oil-immersed transformer is briefly introduced， the common faults in the operation process are discussed， and the preventive countermeasures of the faults are put forward from the point of view of reliable operation of electric power.

Keywords： fault analysis; oil-immersed transformer; preventive countermeasures

引言

當今社會的發(fā)展以及生產(chǎn)運行與電力是分不開的，電力變壓器具有改變電壓等級的作用，合理的改變電壓等級，有利于減少電力傳輸過程中的電能損失，實現(xiàn)靈活供電，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運行提供了支持。目前我國常用的變壓器有干式和油浸式兩種，由于后者具有維護方便、成本低的特點，所以得到了廣泛的使用，火力發(fā)電廠多以油浸式變壓器為主。為了更好的分析變壓器的運行故障，保證油浸式電力變壓器的穩(wěn)定運行，首先必須要了解變壓器的結(jié)構(gòu)，掌握相應的有效預防措施。

1 變壓器的組成及結(jié)構(gòu)

在分析油浸式變壓器的故障原因之前，首先要了解變壓器的組成以及結(jié)構(gòu)。目前使用的變壓器種類很多，主要是以油浸式和干式兩種變壓器為主，無論是哪種變壓器，其內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)組成，以及工作原理都是相同的。變壓器的主要功能是改變電壓等級，利用電磁感應原理，通過控制變壓器的匝數(shù)，從而實現(xiàn)電壓的升降，為進一步傳輸和使用電能做準備。我國目前仍以火力發(fā)電為主，火力發(fā)電廠通常使用的是油浸式變壓器，所以下面主要分析這種變壓器的結(jié)構(gòu)配置。

（1）鐵芯：變壓器電磁感應的實現(xiàn)主要就是通過鐵芯構(gòu)成內(nèi)部磁路，目前我國常用的鐵芯是由熱軋或冷軋硅鋼制成，由鐵芯柱和鐵軛共同組成，鐵軛用于閉合磁路，鐵芯上套有繞組。（2）線圈：變壓器實現(xiàn)變壓功能是通過不同匝數(shù)的線圈來完成，其主要材料是由銅導線制成。為了保證絕緣效果，繞線通常用絕緣紙或環(huán)氧樹脂漆來絕緣。（3）油箱：油浸式變壓器的鐵芯和繞組組成的器身放置在油箱中，油箱采用鋼板焊接而成。與干式變壓器不同的地方在于，油浸式變壓器會將一些重要的部件存于變壓器油中。（4）其他部件：除上述部件外，變壓器還設(shè)有二次控制和保護裝置，如氣體繼電器、頂油溫度計、繞組溫度計和壓力釋放閥等等。

2 油浸式變壓器的特點

油浸式變壓器的適用范圍很廣，既可以在戶內(nèi)使用，也適用于戶外。油浸式變壓器的主要特點如下：（1）油浸式變壓器大多數(shù)采用的是圓柱形結(jié)構(gòu)繞組。除了小容量的變壓器外，大多數(shù)用的是銅導線繞制，餅式結(jié)構(gòu)主要用于高壓繞組。這種結(jié)構(gòu)可以一定程度上平衡變壓器內(nèi)的繞組安匝分布，可以減少漏磁通，提高機械強度，同時抗短路能力也有所提高。（2）鐵芯和繞組都要加強緊固，由于變壓器運行時要經(jīng)受住電力系統(tǒng)可能發(fā)生的短路故障，以及運輸過程中的振動，所以變壓器其器身一定要緊固好。（3）油箱采用桶式和鐘罩式等結(jié)構(gòu)，既要能夠避免氧氣、水分等物質(zhì)的滲入，有效隔絕了變壓器與外部環(huán)境的接觸，起到密封的作用。還要滿足因溫度變化引起的油量變化的影響以及足夠的機械強度。

3 油浸式電力變壓器的常見故障分析

3.1 變壓器絕緣受潮故障

變壓器必須保證自身能夠在系統(tǒng)運行期間承受不同的電壓，所以變壓器的絕緣強度非常重要，它將直接影響變壓器的性能以及系統(tǒng)的安全運行。絕緣材料構(gòu)成了變壓器絕緣的重要影響因素，絕緣材料的自身的絕緣性能和質(zhì)量如何，都將直接影響變壓器的可靠性和使用壽命。

（1）電力變壓器運行過程中，需要進行定期檢查，而在檢查的過程中，絕緣件可能會暴露在空氣中，長時間的情況下會發(fā)生受潮現(xiàn)象，這樣就會導致絕緣材料的性能下降，如果變壓器在注油之前的真空處理不合格的話，也會致使絕緣水分過多。在制造變壓器時，制造商可能為了趕赴交貨期，縮短了制造時間，所以對應的絕緣材料在出廠時可能并未進行充分干燥處理，導致變壓器內(nèi)部的含水量過多，并在日后的運行過程中逐漸析出，使得變壓器的繞組絕緣強度降低，泄露電流增大，進而出現(xiàn)絕緣受潮故障。（2）對于新投入使用變壓器而言，里面的油箱含有大量氣體，如氫氣，一氧化碳或二氧化碳等，氣體中會夾帶水分，所以這些水分必須通過干燥處理，但是在真空處理中，氫氣會吸附在不銹鋼上，不能完全消除，這樣就會導致在設(shè)備運行期間油中的殘余氣體釋放，使得變壓器出現(xiàn)絕緣故障。（3）如果變壓器本身的密封性不夠，附件與空氣接觸，就會有水分進入，可能會造成泄漏。在變壓器的油箱上，如果橡膠墊圈的厚度不足，則會在殼體中形成空腔，然后水分將會進入變壓器的內(nèi)部，引起絕緣故障。（4）固體紙絕緣故障。固體紙發(fā)生絕緣故障是常見的故障之一，固體紙主要包括絕緣壓板，線圈絕緣等，受到電磁場環(huán)境的影響，熱老化會使得固體紙的絕緣性能降低，內(nèi)部的介電損耗增加，拉伸強度降低，甚至內(nèi)部的金屬材料也被腐蝕。為了保證運行的可靠性，油浸變壓器固體絕緣材料應具有良好的絕緣性，要在規(guī)定的使用年限內(nèi)正常使用。（5）液體油絕緣故障。液體油都是從石油中提取的油萃取物，實際上是各種樹脂，酸和其他物質(zhì)的混合物，由于這些物質(zhì)本身就不夠穩(wěn)定，混合后更加無法保證穩(wěn)定性，在高溫、大磁場、高電流的影響下會發(fā)生氧化，正常情況下，絕緣油的氧化過程緩慢進行，如果保存完好可以使用20年，但油浸式變壓器的工作場合比較惡劣，金屬和其他雜質(zhì)的滲入會加速氧化的發(fā)展，使得油質(zhì)量下降。

3.2 油溫異常

（1）油浸式變壓器的油溫異常是常見的故障之一，變壓器內(nèi)部的局部過熱或絕緣損壞可能導致變壓器的油溫升高。如渦流會使鐵芯長時間處于過熱狀態(tài)，導致硅鋼片損壞，可能會引起短路。此時，大電流將引起局部過熱并導致溫度升高，最終會使得變壓器油的溫度升高。（2）在變壓器繞組中，可能存在內(nèi)部短路的現(xiàn)象，或者內(nèi)部連接出現(xiàn)問題，電阻增大等現(xiàn)象，這也會增加變壓器的油溫。（3）變壓器的散熱不夠及時，散熱器閥門未及時打開，或者是長時間處于缺油狀態(tài)，負載過大，環(huán)境溫度高等原因都會使得變壓器的溫度過高。變壓器油溫過高的話，可能會發(fā)生漏油現(xiàn)象，導致內(nèi)部的油位降低。此時，應該及時補充油，解決漏油現(xiàn)象。

3.3 油箱發(fā)生泄漏

（1）由于自身的原因，可能是油箱與零件之間的接觸密封不良，或者是鑄件和焊件的強度不足，變壓器運行時的負荷過大等，可能會出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。（2）變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時，可能會導致油箱內(nèi)的油溫升高，油的體積會增加，可能會出現(xiàn)噴油或者漏油的現(xiàn)象。所以有經(jīng)驗的工作人員可以根據(jù)標準環(huán)境溫度判斷油位是否正常，如果油位過低可能會導致變壓器油泄漏，過高可能是內(nèi)部冷卻裝置故障。

4 油浸式電力變壓器故障預防對策

4.1 避免絕緣受潮的現(xiàn)象發(fā)生

不可否認，絕緣受潮是變壓器經(jīng)常會遇到的問題，其中絕緣材料是絕緣失效的主要原因之一，必須確保變壓器的安裝符合規(guī)范，對于發(fā)生了問題的變壓器，要及時進行處理，根據(jù)設(shè)備的運行工作時間，合理的制定檢驗周期，測試項目盡可能完整。加強對變壓器運行的監(jiān)控，實時監(jiān)控變壓器油箱的頂部油溫，油位，外殼溫度等，及時發(fā)現(xiàn)錯誤，通知工作人員進行處理。變壓器制造的時候，出廠之前就應該在廠房內(nèi)的干燥室進行干燥，嚴格執(zhí)行干燥工藝標準，徹底清除游離水，并將絕緣材料的含水量作為工廠監(jiān)督的質(zhì)量控制點。還應該加強變壓器和附件的質(zhì)量管理，加強對工廠設(shè)計、生產(chǎn)、工藝和材料質(zhì)量的監(jiān)測。

4.2 漏油處理

首先，應該對漏油區(qū)域進行仔細的檢查，包括所有的密封點和焊縫處，還有焊接泄漏點，使用高質(zhì)量的密封件，油浸式電力變壓器發(fā)生漏油后，要分析可能會引起漏油的原因，如果在檢修的過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備有泄漏的現(xiàn)象，應當立馬采取相應措施解決，及時進行記錄，為后續(xù)的維護提供數(shù)據(jù)參考。更換對應的損壞部件后，應及時擰緊螺母和掛架，對絕緣件以及密封件進行更換，同時完成各部件的加固。

5 結(jié)束語

油浸式電力變壓器是電力生產(chǎn)、運輸不可或缺的電力設(shè)備，變壓器也是實現(xiàn)電網(wǎng)靈活傳輸?shù)闹匾O(shè)備，變壓器的生產(chǎn)質(zhì)量直接影響到電網(wǎng)的運行安全，總之，油浸式變壓器故障是由多種因素引起的，需要不斷地總結(jié)故障原因，為日后的工作提供科學依據(jù)，這樣有助于提高工作效率和質(zhì)量，以實現(xiàn)油浸式變壓器的穩(wěn)定運行。

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