大型電力變壓器常見故障預防及處理

萬新兵

(華能大壩發電有限責任公司，寧夏 青銅峽 751607)

作為電力系統中最主要的設備之一，變壓器對電能經濟傳輸和靈活調配具有十分重要的作用，其穩定可靠運行是維系電網不間斷供電的基本保證。隨著電力工業的發展，大型電力變壓器已廣泛使用，變壓器的異常和故障若不能及時發現和處理，將嚴重危及電力系統的安全，給國民經濟造成重大損失。

1 變壓器內部異常聲響

變壓器正常運行時，一般會發出均勻的“嗡嗡”電磁聲。若響聲異常或特別大，則說明變壓器運行不正常或有內部故障，應立即進行檢查判斷。

1.1 原因分析

(1)嚴重過負荷使變壓器內部發出沉重的“嗡嗡”聲。

(2)由于內部接觸不良或有地方被擊穿而發生放電，使變壓器內部發出“吱吱”或“劈啪”的放電聲。

(3)由于變壓器頂蓋連接螺栓等個別零件松動，變壓器鐵芯未夾緊，造成硅鋼片震動，從而發出強烈噪聲。此外，鐵芯兩側硅鋼片未夾緊也會發出異常聲響。

(4)電網中有接地故障或短路故障時，繞組中流過的電流過大會發出強烈的噪音。

(5)變壓器接有大型動力設備或能產生諧波電流的設備時，大型動力設備啟動或產生諧波的設備運行時都可能導致變壓器發出“哇哇”聲。

(6)由于變壓器鐵芯諧振，變壓器發出忽粗忽細的異常聲響。

(7)變壓器原邊電壓過高或不平衡可能導致其發出異常聲響。

(8)由于存在過電壓，繞組或引出線對外殼放電或鐵芯接地線斷開，使鐵芯對外殼放電，導致變壓器發出放電聲。

1.2 處理方法

(1)準確判斷原因。

(2)對于由過負荷或外部原因引起的異常聲響，應著重監控負荷，使其不超過變壓器允許過負荷能力，同時注意油溫和油位的變化，特別要注意接頭處應接觸良好，無火花放電現象。

(3)若變壓器油擊穿或零件松動，應停電處理。

2 變壓器油位過高或過低

正常運行時，變壓器的油位會隨著油溫的變化而發生變化。在不正常情況下，由于漏油、油標管堵塞等，也會導致變壓器油位發生變化。

2.1 原因分析

2.1.1 油位過高

(1)變壓器長時間或嚴重超負荷運行。

(2)環境溫度過高。

(3)冷卻器運行故障。

2.1.2 油位過低

(1)環境溫度過低。

(2)變壓器密封不好，發生漏油。

2.2 處理方法

(1)若變壓器油位過高，將造成溢油，使變壓器表面臟污。因此，當發現油位過高時，應適量放油。

(2)若變壓器油位過低，則可能造成氣體繼電器誤動作，還可能使變壓器內部乃至線圈外露，導致內部放電；同時使變壓器內油與空氣的接觸面增大，加速油的氧化，使油質變壞。因此，當發現油位過低時，可適當關閉散熱器并及時補油。若變壓器缺油是由漏油造成的，應立即查找泄漏點并及時堵漏；大量漏油時，應申請停電檢修，此時瓦斯保護不得退出運行。

(3)若油位固定不變或變化規律與油溫變化不一致，則可能是假油位。假油位一般是由油標管、呼吸器或防爆管通氣管堵塞造成的。發生假油位故障時，應重設瓦斯改投信號，防止誤跳閘。

3 油溫突然升高

油浸式電力變壓器采用的絕緣紙、木材、棉紗均為A級絕緣材料。A級絕緣材料的最高工作溫度不得超過150 ℃，因此，變壓器發熱元件溫度不得超過105 ℃，繞組溫升不得超過65 ℃，鐵芯表面溫升不得超過70 ℃，油箱上層油溫不得超過95 ℃。為減緩變壓器油變質，上層油溫不宜超過85 ℃。對于大型變壓器，采用強油風冷(或水冷)，正常運行中上層油溫不得超過75 ℃。若運行中發現變壓器油溫過高或突升，應及時處理。若環境溫度、負荷電流和電壓未發生變化，運行中變壓器油溫突然升高，其原因及處理方法如下。

3.1 變壓器繞組匝間短路或層間短路

當變壓器繞組匝間短路或層間短路時，會使油溫上升，導致變壓器油溫升高。其判斷方法如下：

(1)根據變壓器的聲音進行初步判斷，有時發生“咕嚕咕嚕”的聲音；

(2)取油樣化驗，檢查絕緣油是否變壞；

(3)檢查瓦斯繼電器的輕瓦斯是否動作發信號、重瓦斯是否動作造成跳閘；

(4)停電后測量繞組直流電阻以便作進一步判斷。若確定為變壓器繞組匝間短路或層間短路，應進行大修。

3.2 變壓器分接開關接觸不良

變壓器分接開關接觸不良時，會使接觸電阻過大而發熱或局部放電，導致變壓器油溫升高，其判斷方法如下：

(1)觀察負荷是否隨溫度升高而增大；

(2)檢查氣體繼電器，觀察輕瓦斯是否頻繁動作發出信號；

(3)取油樣化驗，檢查絕緣油是否變壞，閃點是否下降；

(4)停電后測量高壓繞組的直流電阻值，分析是否發生變化。若確定為變壓器分接開關接觸不良，應修理分接開關；若確定為分接開關未就位，應及時使其就位。

3.3 變壓器鐵芯片間絕緣損壞或壓緊螺桿絕緣損壞

變壓器鐵芯片間絕緣損壞或壓緊螺桿絕緣損壞時，會造成鐵心短路，進而使渦流損失增大，導致變壓器溫度升高。其判斷方法如下：

(1)檢查瓦斯繼電器，觀察輕瓦斯是否頻繁動作發信號、是否導致重瓦斯動作；

(2)取油樣化驗，檢查絕緣油是否變壞，觀察閃點是否下降。若確定變壓器鐵芯短路，應吊芯檢查并處理。

3.4 變壓器負荷過大且延續時間過長、三相負荷嚴重不平衡或電壓偏高

變壓器負荷過大且延續時間過長、三相負荷嚴重不平衡或電壓偏高時，將導致變壓器溫度升高。其判斷方法如下：

(1)根據變壓器的聲音和儀表指示判斷是過負荷還是三相負荷嚴重不平衡；

(2)若變壓器過負荷，應根據實際情況減小負荷，并將冷卻器全部投入運行；

(3)若電壓過高導致發熱增大時，應適當降低原邊電壓(可降低發電機無功出力或減少無功補償)，對于帶有有載調壓的變壓器可適當降低檔位和電壓運行。

3.5 冷卻器故障

冷卻器故障會使變壓器冷卻條件惡化，造成溫度突然升高。其判斷方法如下：

(1)立即就地檢查冷卻器運行情況。若冷卻器全停，在查明原因并實施解決措施后，立即將其投入運行。

(2)若原因復雜、一時不能查清時，可適當降低變壓器負荷，采取臨時冷卻方式，通知檢修人員搶修冷卻器后運行。

(3)加強對變壓器各部分溫度及溫升的監控。有備用變壓器時應投備用變壓器；上層油溫達到高限值且冷卻器未投入運行時，應立即停電處理。

4 變壓器鐘罩螺栓過熱

當變壓器鐘罩螺栓過熱時，若不及時有效地消除，將會造成主變壓器油箱密封橡膠墊局部快速劣化而漏油，甚至迫使變壓器停電檢修。

4.1 原因分析

(1)螺栓安裝不緊，螺栓與法蘭因污垢而接觸不良，引起變壓器漏磁，從而在螺栓上產生渦流導致過熱。

(2)運行中的變壓器漏磁在變壓器鐘罩表面感應出較大的電流，此電流通過變壓器鐘罩螺栓、接地扁鐵等泄放到大地。當泄放電流過大時，會引起螺栓過熱。

4.2 處理方法

(1)對發熱嚴重的螺栓采用外跨接短路環的辦法進行處理，以增加螺栓的受熱面，并起到較好的分流效果。

(2)對其他與法蘭接觸狀況較差的螺栓進行清污，并涂抹增加導電性和防止氧化的電力脂后重新緊固。

(3)在變壓器大修時，應盡量使各螺栓的緊固力相同，并考慮在油箱沿內側增設屏蔽層，以隔斷漏磁路徑。

5 冷卻器全停

大型變壓器因容量大、參數高而導致發熱量特別大，為保證安全運行，變壓器裝設了強迫油風冷或強迫油水冷裝置，以加強冷卻效果。一旦冷卻器全停，變壓器冷卻條件惡化，油溫會很快上升至最高限定值，可能導致設備損壞或通風保護動作跳閘，使用戶供電中斷。

5.1 原因分析

(1)冷卻器控制柜密封不好，沙塵進入到繼電器內部，造成控制回路工作不正常。當1路工作電源發生故障失電后，2路工作電源不聯投，造成冷卻器失電全停。

(2)沒有完善的設備定期輪換制度，冷卻器出現1路(2路)電源帶1路(2路)電源接觸器長期運行，從而導致設備因發熱、疲勞而發生故障。同時，2路(1路)電源接觸器因長時間備用，沙塵進入接觸器內部附著在接觸器觸頭表面，造成聯投成功率大幅下降。

(3)冬季氣溫低，導致變壓器油溫低、黏度增大，易引起冷卻器油泵熱偶動作，造成冷卻器停運。

5.2 處理方法

(1)在冷卻器控制柜的前后門的四邊貼密封條，以提高控制柜的密封性。值班人員每次巡檢后應及時將柜門關好，并定期進行清灰。

(2)制定明確的設備輪換制度，每月對冷卻器2路工作電源定期切換1次。

(3)冬季運行時，應根據氣溫和變壓器的油溫情況，適當減少運行冷卻器的組數，將變壓器油溫控制在15 ℃以上。