電廠變壓器的異常運行判斷及常見故障分析

國 平

（山東兗礦集團南屯電廠，山東 濟寧273515）

0 引言

變壓器為發電廠生產和轉換電能最關鍵的設備之一，其安全運行和事故的診斷、處理直接影響著電廠的正常運行，若發生故障將會造成嚴重損失。為了保證變壓器安全可靠運行，當變壓器有異常情況時能及時發現及時處理是非常重要的。因此，值班人員必須熟悉發電廠變壓器運行異常時的特征，同時還要根據設備存在的缺陷、氣候的變化等，做好事故預想，這樣一旦變壓器發生故障，便可根據故障現象，正確判斷故障的性質及原因，迅速而正確地處理故障，以防故障的進一步擴大。

1 變壓器的異常運行及處理方法

變壓器在運行中可能發生的常見異常現象主要有：聲音不正常、溫度顯著上升、油色變黑、油位升高或降低、變壓器過負荷、冷卻系統故障及三相負荷不對稱等。當值班人員發現任何不正常現象時，應按照運行規程規定，采取措施將其消除，并將處理經過記入異常登記簿。

1.1 變壓器儲油柜內油位過高或過低

儲油柜的容積一般為變壓器容積的10%左右，若油位過高，易引起溢油，不但造成浪費，而且會使部件和本體臟污，當油位過低，低于變壓器上蓋時，會使變壓器引接線部分暴露在空氣中，降低這部分的絕緣強度，有可能造成閃絡。與此同時，由于增大了油與空氣的接觸面積，會使油的絕緣強度迅速降低。當油位降低并遇到變壓器輕負荷、停電或冬季低溫等情況時，則油位將會繼續下降，有可能釀成鐵芯燒壞的重大事故。

運行值班人員若發現油位過低而油位計內看不見油位，應及時加油。在缺油不太嚴重時，即在白天能看到油而到夜間看不到油位，則可盡快安排加油。在大型強油循環水冷卻的變壓器中，若發現油位降低，應立即查明原因，檢查水中是否有油花，以防止油中滲水而危及變壓器的絕緣。因為油滲入水中，在某些部位水便有可能滲入油內。從以上分析可知，變壓器在運行中，一定要保持正常的油位，即一般油位計在儲油柜上標記的±35℃的中間的零位附近。運行人員必須經常按時檢查油位計的指示，在油位過高時，如夏季，應及時放油；在油位過低時，如冬季，應及時加油，以維持正常油位，確保變壓器的安全運行。

1.2 必須停止變壓器運行的嚴重異常現象

當發生以下嚴重異常現象時，應立即停止該變壓器運行：（1）變壓器內部音響很大，很不均勻并有爆裂聲。（2）在正常負荷和冷卻條件下，變壓器油的溫升很不正常，并不斷升高。（3）從儲油柜噴油或從安全氣道（防爆筒）噴油。（4）大量漏油使油位迅速下降，低至氣體繼電器以下或繼續下降時。（5）變壓器油色驟然惡化，油內出現炭質等。（6）套管有嚴重的破損和放電現象。（7）對于導向強迫油循環水冷卻變壓器，當水油差繼電器的壓差失常時。

1.3 變壓器出現不對稱運行現象

在變壓器運行中，造成其不對稱運行的主要原因有3個方面：（1）由于三相負荷不一樣，造成不對稱運行。例如，變壓器帶有大功率的單相電爐、電氣機車及電焊變壓器等。（2）由3臺單相變壓器組成三相變壓器組，當1臺損壞而用不同參數的變壓器來代替時，造成電流和電壓的不對稱。（3）由于某種原因使變壓器兩相運行時，引起的不對稱運行。例如，中性點接地的系統中當一相線路故障，以零線代替該相暫時運行，三相變壓器組中1臺變壓器故障暫時以兩相變壓器運行，三相變壓器一相繞組故障；變壓器某側斷路器的一相斷開，變壓器的分接頭接觸不良等。

變壓器不對稱運行造成的后果：變壓器的容量降低，即可用容量要小于仍在運行的兩相變壓器額定容量之和，并且可用容量的大小和電流的不對稱程度有關。變壓器發生不對稱運行時，不僅對變壓器本身有一定的危害，而且因電流、電壓的不對稱運行使用戶的工作受到影響，另外對沿線通信線路的干擾，對電力系統繼電保護工作條件的影響等都不容忽視。因此，在運行中出現變壓器不對稱運行時，應分析原因，以盡快消除。

2 變壓器的常見故障分析

2.1 繞組的主絕緣和匝間絕緣發生故障

變壓器繞組的主絕緣和匝間絕緣是容易發生故障的部位。其主要原因有：（1）由于長期過負荷運行，或散熱條件差，或變壓器使用年限長久，使變壓器絕緣老化脆裂，抗電強度大大降低。（2）變壓器經受過多次短路沖擊，使繞組受力變形，雖然還能運行，但隱藏著絕緣缺陷，一旦遇有電壓波動即有可能把絕緣擊穿。（3）變壓器油中進水，使絕緣強度大大下降，不能耐受允許的電壓而造成絕緣擊穿。（4）在高壓繞組加強段處或低壓繞組部位，因繞組絕緣膨脹使油道堵塞，絕緣由于過熱而老化，發生擊穿短路。（5）由于防雷設施不完善，在大氣過電壓作用下，發生絕緣事故。

2.2 引線處絕緣故障

變壓器引線是靠套管支撐和絕緣，由于套管上端帽罩不嚴而進水，主絕緣受潮而擊穿，或變壓器嚴重缺油而使油箱內引線暴露在空氣中，造成內部閃絡，都會在引線處引起故障。

2.3 鐵芯絕緣故障

變壓器鐵芯是用0.35～0.5mm厚的硅鋼片疊成的。硅鋼片之間有絕緣漆膜，若由于緊固不好使漆膜破壞，將因產生渦流而發生局部過熱。同樣道理，夾緊鐵芯的穿心螺釘、壓鐵等部件若絕緣破壞，同樣會發生過熱現象。此外，施工粗糙，要求不嚴，殘留焊渣搭接使鐵芯兩點或多點接地，都會造成鐵芯故障。

2.4 套管處閃絡和爆炸

變壓器高壓側（110kV及以上）一般使用電容套管，由于瓷質不良有沙眼或剃紋，電容芯子制造上有缺陷，內部有游離放電，套管密封不好，有漏油現象，套管積垢嚴重等，都可能發生閃絡和爆炸。

2.5 分接開關故障

變壓器分接開關是變壓器常見的故障部位之一，在運行中多有發生。變壓器的分接開關分無載調壓和有載調壓2種。

對于無勵磁調壓分接開關，故障原因如下：（1）由于長時間靠壓力接觸，會出現彈簧壓力不足，滾輪壓力不勻，使分接開關連接部分的有效接觸面積減小；連接處按觸部分鍍銀層磨損脫落引起分接開關在運行中發熱燒壞。（2）分接開關接觸不良，引出線連接和焊接不良，經受不住短路電流的沖擊，從而造成分接開關在變壓器向外供出瞬間短路電流時被燒壞而發生故障。（3）為了監視分接開關的接觸好壞和回路的接通情況，變壓器大修后應測分接開關所有位置的直流電阻值，小修后測運行分接頭的直流電阻值，用以與原始情況進行比較，看其數值是否有大的變化，是否滿足規程規定。在試驗與檢修工作中，一定要嚴格核實分接頭位置（分相操作的要各相一致，運行分接頭測直流電阻后一般不再更動），實踐中，由于管理不善，調亂分接頭，或工作脫節造成分接開關故障的事例也有發生。

對于有載調壓分接開關，故障原因如下：（1）有載分接開關的變壓器，一般切換開關油箱與變壓器油箱是互不相通的。若切換開關油箱漏油使之發生缺油嚴重，則在切換中會發生短路故障，使分接開關燒毀。為此，在運行中應分別監視兩油箱的油位在正常狀態。（2）分接開關機構故障，由于卡澀使分接開關停在過渡位置上，造成分接開關燒毀。（3）分接開關油箱密封不嚴，滲水漏油，或運行多年不進行油的檢查化驗，油臟污使絕緣強度大大下降，這樣造成的故障也不少見。（4）分接開關切換機構調整不好，分接頭燒毛，嚴重時部分熔化，進而發生電弧引起故障。

3 結語

本文僅對變壓器的聲音、溫度、油位、外觀及其他現象的故障進行了初步綜合歸納、分析，但由于變壓器故障并非某單一因素的反映，而是涉及諸多因素，有時甚至會出現假象。因此，必要時必須進行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準確可靠找出故障原因，判明故障性質，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運行。

［1］王真威.變壓器的異常運行分析及處理［J］.山西焦煤科技，2009（4）

［2］朱燕，趙文元.變壓器異常運行及其判斷［J］.內蒙古科技與經濟 ，2007（16）