變電站主變壓器常見故障分析

丘榮中

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局變電管理所，廣東 河源517000）

0 引言

變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障為變壓器內(nèi)部發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組線匝之間發(fā)生的匝間短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。外部故障為變壓器外部絕緣套管及其引出線、散熱器、油泵及其他配件上發(fā)生的各種故障，其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的短路，引出線之間發(fā)生相間故障等。

1 繞組故障

繞組是變壓器主要部件，是電能輸入和輸出回路。常見故障有松動(dòng)、斷路、短路，其中繞組短路又可分為相間短路、匝間短路、股間短路等。可能導(dǎo)致變壓器繞組故障的原因有：線路短路故障；長期過負(fù)荷運(yùn)行，絕緣嚴(yán)重老化；繞組絕緣受潮；繞組接頭或分接開關(guān)接頭接觸不良；雷電波侵入，使繞組過電壓。

繞組故障中短路最為常見，短路故障的危害可分為：輕度損壞，指繞組有變形，引線被燒斷，但絕緣未損壞；中度損壞，指繞組有變形，繞組或引線被燒斷，絕緣受到一定程度的影響；重度損壞，指繞組有嚴(yán)重變形，壓板被沖斷、繞組燒斷、絕緣被擊穿或燒壞，嚴(yán)重的則爆炸起火，變壓器燒毀。輕微的匝間短路可以引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)差動(dòng)保護(hù)或電源側(cè)的過流保護(hù)也會(huì)動(dòng)作。發(fā)現(xiàn)匝間短路應(yīng)及時(shí)處理，因?yàn)槔@組匝間短路常會(huì)引起更嚴(yán)重的單相接地或相間短路等故障。

除了短路故障，繞組斷路故障也比較常見。其原因有：（1）制造工藝、雷擊造成繞組內(nèi)部斷線；（2）分接開關(guān)接線松脫、動(dòng)觸頭損壞；（3）導(dǎo)線接頭處焊接不良；（4）繞組發(fā)生匝間、相間短路或?qū)Φ囟搪范鵁龜啵唬?）搬運(yùn)時(shí)振動(dòng)強(qiáng)烈，使引線斷開。變壓器繞組如果有一相斷路，變壓器將在不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，低壓側(cè)出現(xiàn)不平衡電壓和電流，直流電阻也不平衡；如果繞組有兩相斷路，則變壓器不能運(yùn)行；當(dāng)?shù)蛪簜?cè)兩相斷路時(shí)，變壓器為單相負(fù)載運(yùn)行，斷路的兩相無電壓輸出。變壓器斷路是致命故障，應(yīng)停電檢修，連接好斷線處。

2 套管故障

套管故障情況較輕時(shí)，可能造成套管絕緣局部擊穿、外絕緣閃絡(luò)、接頭燒熔、瓷件裂紋滲漏油，不會(huì)影響變壓器線圈和器身絕緣，只需局部處理或更換套管，即可恢復(fù)運(yùn)行。套管故障情況嚴(yán)重時(shí)，可能造成套管著火、套管爆炸、瓷套破損，套管爆炸時(shí)瓷件碎片有可能擊壞其他電氣設(shè)備，致使事故擴(kuò)大，甚至需要長期停電修復(fù)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。平時(shí)維護(hù)的一般方法是：（1）清除套管外表面的積灰和臟污；（2）若套管密封不嚴(yán)或絕緣受潮劣化則應(yīng)更換套管。

$ 滲漏油、油位異常

變壓器正常油位上升或下降是由溫度變化造成的，幅度不會(huì)太大。當(dāng)油位下降顯著甚至看不見油位時(shí)，可能是變壓器出現(xiàn)了漏油、滲油現(xiàn)象。變壓器滲漏油一般來說有幾種原因：（1）密封膠墊失效，如密封膠墊老化、損壞、開裂等。（2）變壓器本體焊接處焊縫裂開、虛焊、脫焊。（3）油閥、法蘭等部件滲漏油。（4）散熱器滲漏油。變壓器出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)首先找出滲漏點(diǎn)，再分類處理：密封膠墊失效，如密封膠墊老化、損壞、開裂的，可以在停電時(shí)更換密封件；變壓器本體焊接處焊縫裂開、虛焊、脫焊的，停電時(shí)可以將焊縫補(bǔ)焊；油閥、法蘭等部件滲漏油的，更換油閥、法蘭等部件；散熱器滲漏油的，進(jìn)行表面處理并補(bǔ)焊，或直接更換散熱器。

當(dāng)油位降低到油枕底部，油位表指示為0并發(fā)出報(bào)警（變壓器油位異常）時(shí)，應(yīng)進(jìn)行以下檢查和處理：仔細(xì)檢查散熱片、法蘭、管道、油箱等部分是否滲漏油；若是油標(biāo)管、呼吸器堵塞造成假油位，應(yīng)使堵塞處暢通，在處理時(shí)將重瓦斯改接信號(hào)；若是油位表接點(diǎn)損壞或其他機(jī)械問題，應(yīng)更換油位表；若是缺油應(yīng)及時(shí)補(bǔ)油；冬季環(huán)境溫度異常低，使油位太低時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)油；變壓器油位因溫度上升有可能高出油位指示極限，經(jīng)查明不是假油位所致，則應(yīng)放油至適當(dāng)油位，以免溢油。

4 調(diào)壓開關(guān)故障

調(diào)壓開關(guān)是變壓器中用來調(diào)節(jié)輸出電壓的裝置，調(diào)壓開關(guān)常見故障有：（1）調(diào)壓開關(guān)拒動(dòng)。發(fā)生拒動(dòng)時(shí)應(yīng)檢查以下內(nèi)容：操作是否正確；遠(yuǎn)方／就地操作選擇把手是否正確，如果位置不正確，應(yīng)將它們置于正確位置上；操作回路直流電源是否正常，如不正常應(yīng)恢復(fù)電源操作機(jī)構(gòu)交流電源；控制回路是否閉鎖。（2）調(diào)壓開關(guān)機(jī)械故障。包括切換開關(guān)或分頭選擇器故障、操作機(jī)構(gòu)機(jī)械故障，發(fā)生以上類似情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)申請將變壓器退出運(yùn)行，進(jìn)行檢修。（3）調(diào)壓開關(guān)失步。變壓器調(diào)壓開關(guān)三相應(yīng)在同一位置，失步是指調(diào)壓時(shí)由于某種原因，調(diào)壓開關(guān)三相分頭位置不一致，會(huì)產(chǎn)生零序電壓和零序電流。在變壓器調(diào)壓過程中，短時(shí)不一致是可能的，如長時(shí)間不一致，可能使變壓器過熱或跳閘。調(diào)壓開關(guān)失步的原因，可能是其中一相或兩相由于電氣或機(jī)械故障而拒動(dòng)，或啟動(dòng)后中途停止。發(fā)生有載分接開關(guān)失步故障時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)立即到現(xiàn)場，檢查變壓器三相分接開關(guān)的實(shí)際位置，查明拒動(dòng)原因，予以處理，使三相恢復(fù)同步。為避免變壓器長期在失步狀態(tài)下運(yùn)行，可將已動(dòng)作的相先調(diào)回原位（現(xiàn)場電動(dòng)或手動(dòng)），然后檢查拒動(dòng)相拒動(dòng)原因。如因機(jī)械故障不能使變壓器恢復(fù)同步，應(yīng)按現(xiàn)場規(guī)程的規(guī)定申請將變壓器退出運(yùn)行。

5 瓦斯保護(hù)故障

瓦斯保護(hù)發(fā)生時(shí)，反映的是變壓器可能有內(nèi)部故障。變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動(dòng)，其強(qiáng)烈程度隨故障嚴(yán)重程度的不同而不同，因這種氣流與油流而動(dòng)作的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)，也叫氣體保護(hù)。由于氣體數(shù)量和油流速度能直接反映變壓器故障性質(zhì)和嚴(yán)重程度，產(chǎn)生少量氣體和油流速度較小時(shí)，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)；故障嚴(yán)重、油流速度大時(shí)，重瓦斯保護(hù)瞬時(shí)作用于跳閘。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，在查明原因消除故障前不得將變壓器投入運(yùn)行。為查明原因應(yīng)重點(diǎn)考慮以下因素，作出綜合判斷：（1）變壓器外觀有無明顯反映故障性質(zhì)的現(xiàn)象。（2）瓦斯繼電器中積聚氣體量。重瓦斯動(dòng)作跳閘后應(yīng)立即取氣送檢，檢查氣體是否可燃（此時(shí)主變在熱備用狀態(tài)無須申請退出重瓦斯保護(hù)壓板）。（3）是否呼吸不暢或排氣未盡。（4）瓦斯繼電器中氣體和油中溶解氣體的色譜分析結(jié)果。（5）必要時(shí)做電氣試驗(yàn)。（6）變壓器其他繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況。（7）保護(hù)及直流等二次回路是否正常。輕、重瓦斯同時(shí)動(dòng)作，大多為變壓器內(nèi)部故障，如匝間短路、對地放電等嚴(yán)重故障，應(yīng)對變壓器進(jìn)行全面檢查。

6 異常響聲

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，聲音是清晰而有規(guī)律的，變壓器負(fù)荷發(fā)生顯著變動(dòng)或運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常，則聲音較平時(shí)增大，有斷續(xù)雜音，出現(xiàn)異常響聲。（1）聲音比平時(shí)增大，但較均勻，變壓器發(fā)出很高且沉重的“嗡嗡”聲，可能是電網(wǎng)運(yùn)行電壓偏高，應(yīng)退出電容器或投入電抗器來降低系統(tǒng)電壓；若是變壓器過負(fù)荷，應(yīng)申請調(diào)度轉(zhuǎn)移負(fù)荷或減負(fù)荷。（2）有斷續(xù)雜音，應(yīng)檢查變壓器零部件，即內(nèi)部鐵芯或夾件有無松動(dòng)。如果變壓器負(fù)荷電流低于額定值且溫度不高，可繼續(xù)運(yùn)行；如聲音不斷增大，則應(yīng)考慮停電檢修。（3）內(nèi)部有放電聲：匝間短路時(shí)，短路匝產(chǎn)生嚴(yán)重的局部過熱，促使變壓器油局部沸騰，發(fā)生“咕嚕、咕嚕”像開鍋一樣的聲音；分接開關(guān)接觸不良或絕緣擊穿，發(fā)生放電的“劈啪”聲；異響中夾有不均勻爆炸聲，可能是變壓器的器身絕緣有擊穿。遇到這類情況，變壓器電壓將出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡，油溫也將升高，應(yīng)停電檢修變壓器。

7 結(jié)論

總之，引發(fā)變壓器故障的原因很多，對運(yùn)行中的變壓器必須有可靠的監(jiān)測手段及保護(hù)措施，以防設(shè)備爆炸等惡性事故發(fā)生。變壓器的保護(hù)措施一般有下面幾點(diǎn)：（1）變壓器加油應(yīng)采用真空注油，以排除氣泡。油質(zhì)應(yīng)化驗(yàn)合格，并作好記錄。（2）變壓器投入運(yùn)行后，重瓦斯保護(hù)應(yīng)接入跳閘回路，并采取措施防止誤動(dòng)作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)輕瓦斯告警信號(hào)時(shí)，要及時(shí)取油樣判明氣體性質(zhì)，并查明原因，及時(shí)排除故障。（3）對變壓器滲漏油故障要及時(shí)加以處理。（4）防爆裝置應(yīng)按要求安裝在正確位置，防爆板應(yīng)采用適當(dāng)厚度的層壓板或玻璃纖維布板等脆性材料。（5）加強(qiáng)管理，建立正常的巡視檢查制度。（6）重視安全教育，進(jìn)行事故預(yù)想，提高安全意識(shí)。