變壓器的運行維護和事故處理

摘要：主變壓器的原理及結構圖、變壓器的維護檢查、變壓器的故障分析處理。變壓器的安全運行是我們變電運行維護工作的重中之重，通過對變壓器的結構原理簡要闡述、列舉變壓器的維護檢查項目。通過對變壓器的異常運行情況、常見故障分析以及事故處理的原則和方法的分析總結，將有利于變壓器的日常維護工作的開展，有利于及時準確判斷變壓器故障原理、事故性質，以便采取有效的措施，確保設備的安全穩定運行。

關鍵詞：變壓器運行維護 故障分析 事故處理

一、主變壓器原理及結構

（1）變壓器的原理變壓器是一種按電磁感應原理工作的電氣設備，當一次線圈加上電壓，流過交流電流時，在鐵芯中產生交變磁通。磁通中的大部分交鏈著二次線圈，稱它為主磁通。在主磁通的作用下，兩側的線圈分別產生感應電動勢，電勢的大小與匝數成正比。變壓器的原副線圈的匝數不同，這樣就起到變壓的作用。

（2）變壓器的基本結構

變壓器主要由鐵芯、繞組、絕緣以及輔助設備組成：

①鐵芯型式由芯式和殼式

②繞組

③絕緣

④輔助設備

二、主變的正常檢查和預試檢查的相關內容

1、主變預試后的檢查

主變在大修后投入系統運行前應有以下的檢查驗收項目

（1）主變本體無缺陷，外表整潔干凈、無嚴重滲漏油和油漆嚴重脫落的現像出現。

（2）主變的各項絕緣試驗應合格，無遺漏試驗的項目。

（3）主變的各部有位應正常，各閥門的開閉位置應正確，絕緣油的性能測試、色譜分析和絕緣強度試驗合格，滿足變壓器正常運行的要求。

（4）變壓器外殼應有良好的接地裝置，接地電阻應合格。

（5）分接開關的位置應符合電網運行要求，有載調壓裝置的電動手動操作均應正常，指針的指示和實際位置相符，各電源開關在正確的位置。

（6）變壓器的基礎牢固穩定，轱轆應有可靠的制度裝置。

（7）主變保護測量信號及控制回路的接線正確，各保護均應做實際的傳動試驗，動作應正確，定值的下達符合電網運行的要求，主變保護所設定的保護定值與調度部門下達的定值一致并現場打印及核對。

（8）冷卻風扇通電試驗良好，風扇自啟動裝置定值應正確，檢查備用冷卻器和輔助冷卻器的啟動試驗完好。

（9）主變本體及有載調壓呼吸器應有合格的干燥劑，檢查管道內應無堵塞的現象存在。

（10）主變引線對地及線間距離合格各部分導線的接頭應緊固良好、接線正確。

（11）變壓器的防雷保護應符合規程的要求，避雷器的泄漏電流值應在合格范圍之內。

（12）防爆管內無存油玻璃應完好，其呼吸小孔的螺絲應正確.。

（13）變壓器的大蓋坡度、油箱到油枕的坡度應合格。

（14）檢查變壓器的相位及接線組別應滿足電網運行的要求，相位漆應標示正確明顯。

（15）溫度表及指示正確測溫回路檢查完好。

（16）套管油封的放油小閥和瓦斯繼電器的放氣閥應無堵塞現象。

（17）變壓器上無遺留物件，臨時設施及安全措施應完全拆除，設備現場清潔干凈無遺留物件。

（18）套管瓷瓶應完好無破裂及放電痕跡。

2、變壓器運行中的檢查

(1)值班員在巡視中應檢查并記錄變壓器的油溫及線圈的溫度并保留原始記錄，及時了解變壓器上層油溫是否超過允許范圍。由于每臺變壓器隨負荷的變化、冷卻器運行狀況、環境溫度的變化等因數的影響，運行中的變壓器不能完全以上層油溫不超過允許值為依據，還應根據以往運行經驗及在上述情況下與油溫的歷史數據進行橫向縱向的比較全面分析油溫及油位變化的原因。如油溫突然增高，則應檢查冷卻裝置是否按要求啟用，油路循環是否暢通、來綜合判斷變壓器內部是否有故障的存在。

(2)如果是三相分體式有載調壓變壓器應檢查有載調壓開關分接頭位置指示及檔位保持三相一致。

(3)檢查主變運行的油色、油位正常。油質，應為透明、微帶黃色，由此可判斷油質的好壞。油面應符合周圍溫度的標準線，觀察主變的本體及四周有無滲漏油的現象存在。

(3)檢查變壓器的聲音應正常。正常運行時一般有均勻的嗡嗡電磁聲。如聲音有所改變，應細心檢查。用木棒的一段放在變壓器的油箱上，另一端放在耳邊仔細聽聲音。如果是連續的嗡嗡聲比平常加重，就要檢查電壓和油溫；當聽到吱吱聲要檢查套管表面是否由閃絡的現象；當聽到噼啪聲是則有可能出現內部絕緣擊穿的現象，要仔細分析作出判斷并迅速匯報值班調度員并請檢修單位處理。

(4)應檢查套管是否清潔，有無裂紋和放電痕跡，冷卻裝置應正常。工作、備用電源及油泵應符合運行要求等等。

(5)重大的節假日及特殊的保電期間或天氣有變化時，應重點進行特殊檢查。針對氣候的變化特點展開特殊巡視。如大風時，檢查引線有無劇烈擺動，變壓器頂蓋、套管引線處應無雜物；大雪天，各部觸點在落雪后，不應立即熔化或有放電現象；大霧天，各部有無火花放電現象等等。針對以上情況的出現采取現場目測加遠紅外線測溫技術進行變電運行設備的監測。

（6）巡視檢查的基本要求及規定，以上巡視內容無特殊規定外至少要在每次交班、接班及夜間巡視進行三次并做好相關的記錄

三、變壓器運行異常狀態及事故狀態的分類：

（1）變壓器的異常狀態包括：嚴重漏油、有位過高過低、主變嚴重過負荷、及變壓器油碳化，及變壓器內部由異常聲音、同樣的環境溫度下變壓器的溫度不正常且不斷上升。如出現漏油、油位過高或過低，溫度異常，音響不正常及冷卻系統不正常等，應設法盡快消除。當變壓器的負荷超過允許的正常過負荷值時，應按規定降低變壓器的負荷。

（2）變壓器出現下列情況之一屬于事故狀態：①各異常狀態連續發展成嚴重狀態使變壓器事故跳閘②發生不符合變壓器正常運行的一般要求項目的現象，且有可能出現變壓器燒毀的情況③變壓器發生有隱患、火光響聲很大且不均勻或有爆裂聲。④變壓器著火情況發生。如出現主變著火及燒毀的情況時要及時按相關規程及要求處理及時匯報調度及單位領導匯報事故發生的時間、地點、保護動作信號、開關跳閘情況、電壓、溫度并初步判斷事故的性質。同時要通知消防部門、斷開相關電源開關緊急啟用主變消防雨噴淋系統進行滅火處理、及事故處理的相關操作等等。

4、變壓器正常運行時，其運行參數的允許變化范圍

（1）變壓器的主要絕緣是A級絕緣，規定最高使用溫度為105度，變壓器在運行中繞組溫度比上層油溫高10~15度。如果運行中的變壓器的上層油溫總在80~90度也是繞經常在95~105度就會使絕緣老化嚴重影響變壓器油的使用壽命。可以肯定變壓器在運行中絕緣所受的溫度越高，絕緣的老化越快，所用必須規定絕緣的允許溫度。一般認為：油浸變壓器繞組絕緣最熱點溫度為98度時，變壓其具有正常使用壽命，約20~30年。

（2）上層油溫的規定。上層油溫的允許值應遵循制造廠的規定，對自然油循環自冷、風冷的變壓器最高不超過95度，為防止變壓器由劣化過速上層油溫不宜經常超過85度。

（3）溫升的規定。上層油溫與冷卻空氣的溫度差對自然油循環自冷、風冷的變壓器規定為55度，對強油循環風冷的變壓器規定為40度。

（4）線圈溫度的規定。一般線圈最熱點溫度不超過105度，但如果在此溫度下長期運行，則變壓器的使用壽命將大大縮短。

（5）電壓變化范圍。規程規定變壓器電源電壓變動范圍應在其所接分接頭額定電壓的正負百分之五范圍內，其額定容量保持不變，即當電壓升高（降低）5%時，額定電流應降低（升高）5%。變壓器電源電壓最高不超過額定電壓10%。

四、變壓器在運行常見的幾種主要故障及處理：

（1）瓦斯保護動作故障

瓦斯保護是變壓器的主保護，它能監視變壓器內部發生的部分故障，輕瓦斯作用于信號，重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護動作的原因及處理方法：

(1)輕瓦斯保護動作后發出信號。其原因是：變壓器內部有輕微故障產生少量氣體；因變壓器濾油、加油和冷卻系統不嚴密使變壓器內部存在空氣；二次回路故障等。運行人員應立即檢查，如未發現異常現象，應進行氣體取樣分析。如取出的氣體是可燃的說明變壓器內部有故障，應根據瓦斯繼電器內積聚的氣體性質鑒定變壓器內部故障的性質，如氣體的顏色為：①黃色不易燃的且一氧化碳含量大于1-2%，為木質絕緣損壞。②、灰色和黑色易燃的，且氫氣在所含量在30%以下，有焦味，閃點降低說明油應過熱分解或油內曾發生過閃絡故障。③淺灰色帶有強烈臭味且可燃的，是紙板絕緣損壞如上述分析對變壓器內的潛在故障還不能做出正確判斷，則可采用氣相色譜法作出適當判斷

(2)瓦斯保護動作跳閘時，可能變壓器內部發生嚴重故障，引起油分解出大量氣體，也可能二次回路故障等。出現瓦斯保護動作跳閘，應先投入備用變壓器，然后進行外部檢查。檢查油枕防爆門，各焊接縫是否裂開，變壓器外殼是否變形；最后檢查氣體的可燃性。

變壓器自動跳閘時，應查明保護動作情況，進行外部檢查。經檢查不是內部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人員誤動作等引起的，則可不經內部檢查即可投入送電。在相關試驗合格后經請示總工同意后方能投入運行。

此外，變壓器著火也是一種危險事故，因變壓器有許多可燃物質，處理不及時可能發生爆炸或使火災擴大。變壓器著火的主要原因是：套管的破損和閃落，油在油枕的壓力下流出并在頂蓋上燃燒；變壓器內部故障使外殼或散熱器破裂，使燃燒著的變壓器油溢出。發生這類事故時，變壓器保護應動作使斷路器斷開。若因故斷路器未斷開，應用手動來立即斷開斷路器，拉開可能通向變壓器電源的隔離開關，停止冷卻設備，進行滅火。變壓器滅火時，最好用泡沫式滅火器，必要時可用砂子滅火。

（2）差動保護動作故障

差動保護動作主要有：主變及其套管引出線故障、保護的二次線故障、電流互感器器的開路、主變內部故障。差動保護動作以后，首先檢查變壓器外部有無明顯的故障現象、查看直流系統絕緣是否良好判斷是否是兩點接地引起的誤動、另外高低壓電流互感器開路或端子接觸不良也會造成差動保護誤動作，如經上述檢查以上的情況都排除的話，則可初步判斷是變壓器的內部故障，需要經高壓試驗、油化試驗予以鑒定；差動保護動作后的處理故障明顯可見變壓器需停止運行如引出線故障需及時更換；故障外部檢查不明顯的可能是變壓器內部故障需停電進行試驗。如是直流兩點接地的造成保護誤動作的，應及時消除接地點；如是保護回路二次回路短路造成的誤動，應及時消除短路點。如變壓器零序和后備保護動作，按相關規程處理。

（2）變壓器有載調壓裝置故障：

有載調壓裝置的故障形式有：有載調壓切換開關拒動、電動操作機構失靈、造成電機上調下調失靈、分接開關油室泄漏、滑檔等情況。

（3）繞組故障

主要有匝間短路、繞組接地、相間短路、斷線及接頭開焊等。產生這些故障的原因有以下幾點：

①在制造或檢修時，局部絕緣受到損害，遺留下缺陷。②在運行中因散熱不良或長期過載，繞組內有雜物落入，使溫度過高絕緣老化。③制造工藝不良，壓制不緊，機械強度不能經受短路沖擊，使繞組變形絕緣損壞。④繞組受潮，絕緣膨脹堵塞油道，引起局部過熱。⑤絕緣油內混入水分而劣化，或與空氣接觸面積過大，使油的酸價過高絕緣水平下降或油面太低，部分繞組露在空氣中未能及時處理。

由于上述種種原因，在運行中一經發生絕緣擊穿，就會造成繞組的短路或接地故障。匝間短路時的故障現象是變壓器過熱油溫增高，電源側電流略有增大，各相直流電阻不平衡，有時油中有吱吱聲和咕嘟咕嘟的冒泡聲。輕微的匝間短路可以引起瓦斯保護動作；嚴重時差動保護或電源側的過流保護也會動作。發現匝間短路應及時處理，因為繞組匝間短路常常會引起更為嚴重的單相接地或相間短路等故障。

（4）套管故障

這種故障常見的是炸毀、閃落和漏油，其原因有：

(1)密封不良，絕緣受潮劣比；

(2)呼吸器配置不當或者吸入水分未及時處理。

（5）鐵芯故障

鐵芯故障大部分原因是鐵芯柱的穿心螺桿或鐵輪的夾緊螺桿的絕緣損壞而引起的，其后果可能使穿心螺桿與鐵芯迭片造成兩點連接，出現環流引起局部發熱，甚至引起鐵芯的局部熔毀。也可能造成鐵芯迭片局部短路，產生渦流過熱，引起迭片間絕緣層損壞，使變壓器空載損失增大，絕緣油劣化。

運行中變壓器發生故障后，如判明是繞組或鐵芯故障應吊芯檢查。首先測量各相繞組的直流電阻并進行比較，如差別較大，則為繞組故障。然后進行鐵芯外觀檢查，再用直流電壓、電流表法測量片間絕緣電阻。如損壞不大，在損壞處涂漆即可。

五、變壓器的事故處理

（一）、正確及時的事故處理必備的條件：

①運行人員具有豐富的運行經驗和較強的心理素質，要有處理事故分析判斷能力。②運行值班人員全面掌握系統運行方式及變化情況，負荷狀態，負荷種類以及變壓器上層油溫，溫升與電壓情況；③事故發生時天氣情況變化情況；④變壓器周圍及相關回路上有無檢修及其它工作、運行人員有無操作、系統有無操作；⑤保護的動作信號及開關的動作情況以及現場的事故現象。

（二）、變壓器的處理原則及注意事項：

（1）變壓器事故處理的一般原則

①事故處理的首要任務是限制事故的發展，消除事故的根源，解除對人身設備的威脅。首先恢復站用電源保證站用的安全運行和正常供電。盡可能保持正常設備的運行，優先恢復重要用戶的供電及時調整系統的運行方式。

②事故處理的順序嚴格按照變電站的現場運行及電力系統的相關規定執行事故處理過程中，運行人員應果斷，認真監視表計并做好記錄對檢查的設備要認真仔細，正確判斷事故的范圍和性質防止事故處理過程中擴大事故范圍。及時準確的匯報調度及相關部門。

（2）變壓器事故處理的注意事項：

①事故時首先要確保站用電源的正常供電，因為站用電源是站內操作、監控、通信的重要保證失去站用電源有可能失去操作電源失去冷卻電源，將使事故處理更加困難，如在規定的時間內站用電源不能恢復，會使事故范圍擴大，甚至損壞設備。②準確判斷事故及影響范圍。③限制事故的發展和擴大。④及時的恢復送電防止事故處理過程中誤操作的發生。

六、變壓器故障原因的分析

變壓器的故障原因有很多，一般可分為電路故障和磁路故障。電路故障主要指線環和引線故障等，常見的有切換器接觸不良，材料質量及制造工藝不好，線圈的受潮以及絕緣的老化嚴重，過電壓沖擊及二次系統短路引起的故障等等。磁路故障一般指鐵心軛鐵及夾件發生的故障，常見的情況有：硅鋼片短路、穿心螺絲及軛鐵夾件與鐵心間的絕緣損壞以及鐵心接地不良引起的放電等等。

以上對是變壓器的結構原理、主變的正常檢查和預試檢查的相關內容、變壓器運行異常狀態及事故狀態的分類、變壓器在運行常見的幾種主要故障：變壓器故障原因的分析、變壓器的事故處理進行闡述并進行歸納、總結和分析。變壓器維護檢查部分詳細的介紹了變壓器在正常檢查和預試檢查維護的相關內容。變壓器事故處理部分進行了處理原則及常見事故故障的闡述。了解到變壓器的故障發生并非只有某一因素的反映，而是涉及諸多因素，因此，在事故處理必要時必須對變壓器的特性試驗進行綜合分析，才能準確、可靠的找出故障原因，判明故障性質，提出科學合理的處理方法，確保變壓器的安全、穩定、可靠運行。

參考文獻

1.《變電站值班員》中國電力出版社、2.《變電運行事故分析及處理》中國電力出版社出版繆自強余正海編、3.《南充變電站現場運行規程》。4.《變電運行現場技術問答》中國電力出版社出版張全元編