淺析變壓器的故障與診斷措施

摘要：近年來，變壓器在運行中出現了一些故障，隨著電力系統受到的損失不斷加大，使得人們對變壓器的故障問題非常重視?；诖?，在簡介變壓器與結構的基礎上，舉出了系統中變壓器比較頻繁發生的故障與事故，提出了一些相應的解決辦法，同時提出通過加強運行巡視和提高檢修維護質量，來提高變壓器的運行質量，減少故障，提高系統的穩定性和安全性。

關鍵詞：變壓器；故障；診斷；檢修

中圖分類號：TM4 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）09-0174-02

變壓器是變電所中關鍵的一次設備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送，分配和使用，在不同的負荷和環境下用的變壓器是不同的，應該選擇恰當的設備才能保證在運行中，即能有助于降低電能損耗，還能減免供電故障帶來的經濟損失，變壓器在電力系統中起著變壓作用、但隨著近幾年變壓器的改造、變電設備由定期檢修制向狀態檢修制的逐步過渡，主設備的大修周期在逐漸延長，因而運行中的戶外式戶外變壓器出現的問題大幅上升，直接影響系統的供電可靠性和安全性。本文就變壓器的一些故障問題進行了分析，并結合問題提出解決辦法。

一、變壓器的簡介與結構

（一）變壓器的簡介

1 鐵心

鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度為0.35或0.5mm，表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用鐵心結構的基本形式有心式和殼式兩種。

2 繞組

繞組是變壓器的電路部分，它是用紙包的絕緣扁線或圓線繞成，變壓器的基本原理是電磁感應原理。

（二）變壓器的結構

變壓器主要部件是繞組和鐵心（器身），繞組是變壓器的電路，鐵心是變壓器的磁路。二者構成變壓器的核心即電磁部分除了電磁部分，還有油箱/冷卻裝置/絕緣套管/調壓和保護裝置等部件。

1 鐵心

（1）型式：心式（結構簡單工藝簡單應用廣泛）/殼式（用在小容量變壓器和電爐變壓器）。

（2）材料：一般由0.35mm/0.5ram冷軋（也用熱軋）硅鋼片疊成。

（3）鐵心交疊：相鄰層按不同方式交錯疊放，將接縫錯開。偶數層剛好壓著奇數層的接縫，從而減少了磁阻，便于磁通流通。

（4）鐵心柱截面形狀：小型變壓器做成方形或者矩形；大Og8bATsS2kbwm1dejHs9Gw==型變壓器做成階梯形。容量大則級數多。疊片間留有間隙作為油道（縱向/橫向）。

2 繞組

一般用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。繞組套裝在變壓器鐵心柱上，低壓繞組在內層，高壓繞組套裝在低壓繞組外層，以便于絕緣。油/油箱/冷卻/安全裝置器身裝在油箱內，油箱內充滿變壓器油變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。

變壓器油起兩個作用：

（1）在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。

（2）變壓器油受熱后產生對流，對變壓器鐵心和繞組起散熱作用。

油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。為了加快散熱，有的大型變壓器采用內部油泵強迫油循環，外部用變壓器風扇吹風或用自來水沖淋變壓器油箱，這些都是變壓器的冷卻裝置。

1油箱/2儲油柜/3氣體繼電器/4為安全氣道。

變壓器運行時產生熱量，使變壓器油膨脹，并流進儲油柜中。

儲油柜使變壓器油與空氣接觸面變小，減緩了變壓器油的氧化和吸收空氣水分的速度。從而減緩了油的變質。

故障時，熱量會使變壓器油汽化，觸動氣體繼電器發出報警信號或切斷電源。如果是嚴重事故，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。

二、變壓器的工作原理和分類

（一）變壓器的工作原理

變壓器的工作原理是用電磁感應原理工作的。變壓器有兩組線圈。一次線圈和二次線圈。次級線圈在初級線圈外邊。當初級線圈通上交流電時，變壓器鐵芯產生交變磁場，次級線圈就產生感應電動勢。變壓器的線圈的匝數比等于電壓比。例如：初級線圈是500匝，次級線圈是250匝，初級通上220V交流電，次級電壓就是1 IOV。變壓器能降壓也能升壓。

（二）變壓器的分類

1 變壓器按用途分類

（1）電力變壓器：用于輸配電系統的升、降電壓。

（2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置。

（3）試驗變壓器：能產生高壓，對電氣設備進行高壓試驗。

（4）特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調整變壓器等。

2 按相數分類

（1）單相變壓器：用于單相負荷和三相變壓器組。

（2）三相變壓器：用于三相系統的升、降電壓。

3 按冷卻分類

（1）干式變壓器：依靠空氣對流進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。

（2）油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環等。

4 按鐵芯形式分類

（1）芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

（2）殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機等的電源變壓器。

5 按繞組形式分類

（1）雙繞組變壓器：用于連接電力系統中的兩個電壓等級。

（2）三繞組變壓器：一般用于電力系統區域變電站中，連接三個電壓等級。

（3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

三、常見故障及其診斷措施

（一）變壓器滲油

變壓器滲漏油不僅會給電力企業帶來較大的經濟損失、環境污染，還會影響變壓器的安全運行，可能造成不必要的停運甚至變壓器的損毀事故，給電力客戶帶來生產上的損失和生活上的不便。因此，有必要解決變壓器滲漏油問題。

油箱焊縫滲油。對于平面接縫處滲油可直接進行焊接，對于拐角及加強筋連接處滲油則往往滲漏點查找不準，或補焊后由于內應力的原因再次滲漏。對于這樣的滲點可加用鐵板進行補焊，兩面連接處，可將鐵板裁成紡錘狀進行補焊；三面連接處可根據實際位置將鐵板裁成三角形進行補焊；該法也適用于套管電流互感器二次引線盒拐角焊縫滲漏焊接。

高壓套管升高座或進入孔法蘭滲油。這些部位主要是由于膠墊安裝不合適，運行中可對法蘭進行施膠密封。封堵前用堵漏膠將法蘭之間縫隙堵好，待堵漏膠完全固化后，退出一個法蘭緊固螺絲，將施膠槍嘴擰人該螺絲孔，然后用高壓將密封膠注入法蘭間隙，直至各法蘭螺絲帽有膠擠出為止。

低壓側套管滲漏。其原因是受母線拉伸和低壓側引線引出偏短，膠珠壓在螺紋上。受母線拉伸時，可按規定對母線用伸縮節連接；如引線偏短，可重新調整引線引出長度：對調整引線有困難的，可在安裝膠珠的各密封面加密封膠；為增大壓緊力可將瓷質壓帽換成銅質壓帽。

防爆管滲油。防爆管是變壓器內部發生故障導致變壓器內部壓力過大，避免變壓器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在變壓器運行中由于振動容易破裂，又無法及時更換玻璃，潮氣因此進入油箱，使絕緣油受潮，絕緣水平降低，危及設備的安全。為此，把防爆管拆除，改裝壓力釋放閥即可。

（二）鐵心多點接地

變壓器鐵心有且只能有一點接地，出現兩點及以上的接地，為多點接地。變壓器鐵心多點接地運行將導致鐵心出現故障，危及變壓器的安全運行，應及時進行處理。

直流電流沖擊法。拆除變壓器鐵心接地線，在變壓器鐵心與油箱之間加直流電壓進行短時大電流沖擊，沖擊3-5次，常能燒掉鐵心的多余接地點，起到很好的消除鐵心多點接地的效果。

開箱檢查。對安裝后未將箱蓋上定位銷翻轉或除去造成多點接地的，應將定位銷翻轉過來或除掉。

夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損者，應按絕緣規范要求，更換一定厚度的新紙板。

因夾件肢板距鐵心太近，使翹起的疊片與其相碰，則應調整夾件肢板和扳直翹起的疊片，使兩者間距離符合絕緣間隙標準。

清除油中的金屬異物、金屬顆粒及雜質，清除油箱各部的油泥，有條件則對變壓器油進行真空干燥處理，清除水分。

（三）接頭過熱

載流接頭是變壓器本身及其聯系電網的重要組成部分。接頭連接不好，將引起發熱甚至燒斷，嚴重影響變壓器的正常運行和電網的安全供電。因此，接頭過熱問題一定要及時解決。

銅鋁連接。變壓器的引出端頭都是銅制的，在屋外和潮濕的場所中，不能將鋁導體用螺栓與銅端頭連接。當銅與鋁的接觸面間滲入含有溶解鹽的水分，即電解液時，在電耦的作用下，會產生電解反應，鋁被強烈電腐蝕。結果，觸頭很快遭到破壞，以致發熱甚至可能造成重大事故。為了預防這種現象，在上述裝置中需要將鋁導體與銅導體連接時，采用一頭為鋁，另一頭為銅的特殊過渡觸頭。

普通連接。普通連接在變壓器上是相當多的，它們都是過熱的重點部位，對平面接頭，對接面加工成平面，清除平面上的雜質，最好均勻地涂上導電膏，確保連接良好。

油浸電容式套管過熱。處理的辦法可以用定位套固定方式的發熱套管，先拆開將軍帽，若將軍帽、引線接頭絲扣有燒損，應用牙攻進行修理，確保絲扣配合良好，然后在定位套和將軍帽之間墊一個和定位套截面大小一致、厚度適宜的薄墊片，重新安裝將軍帽，使將軍帽在擰緊情況下，正好可以固定在套管頂部法蘭上。

引線接頭和將軍帽絲扣公差配合應良好，否則應予以更換，以確保在擰緊的情況下，絲扣之間有足夠的壓力，減小接觸電阻。

四、結語

進入21世紀后電力行業將有更大的發展，電力變壓器的故障診斷與狀態檢修作為我國電力系統實現體制轉變、提高電力設備的科學管理水平的有力措施，是今后在電力生產中努力和發展的方向。

（責任編輯：陳喜輝）