大型電力變壓器事故的分析與預防

摘要：在冰凍、雪雨、洪澇等自然災害的頻繁發生下，電網自身防災能力備受關注。電力的需求與人們的生活息息相關，作為電網運作必要設變的變壓器承擔著重大的責任，變壓器的正常運行情況直接影響著人們對電力的需求度，從而影響人們的幸福指數。依據這一熱點事實，通過對電網運行中變壓器經常發生的事故進行分析，得出事故原因并給出相應預防措施，對研究電網的安全運行意義重大。

關鍵詞：電力變壓器；事故分析；預防措施

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）26-0108-02

隨著生活水平的提高，人們對電力的需求的不斷提升，越來越多的大型電力變壓器被運用到電力的分配與傳輸過程中。大型電力變壓器的安全運行情況也越來越受到社會各界的關注。大型電力變壓器是電網運行中最重要的設備之一，它承擔著能量的轉換與傳輸工作。當電廠出來的電壓過高時，電力變壓器就將此種電壓降低然后傳送給用戶，反之則將電壓升高傳送給用戶，所以電力變壓器的停運或者修復都將給電廠帶來重大經濟損失，與此同時也會給人們生活帶來極大不便。

一、大型電力變壓器事故情況分析

1.繞組絕緣事故

電力變壓器的絕緣性能是電力變壓器運行的首要條件。何為電力變壓器的絕緣性能？實際上就是由絕緣材料組成的變壓器的絕緣系統。它與電力變壓器的壽命息息相關，而且在電力變壓器運行中的作用無可取代。據有關數據，85%的電力變壓器損壞都是由于絕緣系統出現問題所導致的。為了提高電力變壓器的使用壽命就必須對電力變壓器的事故有預知性。

繞組絕緣事故是大型變壓器常發生的事故之一，發生概率相對較大。而且一旦其因此損害，修復時間會相當長，會給電網公司帶來嚴重的經濟損失。這類事故發生的主要原因跟制造廠商有關，制造廠對機器設計不到位以及工藝粗糙是事件發生的導火線。

某個變電站擁有一臺容量為167000kVA的500kV主變壓器。在無任何外力的作用下，主變壓器、壓力釋放器以及油箱都發生損害，主變壓器自動跳閘，壓力器自動噴油，油箱也出現開裂狀況。針對這些狀況進行詳細的核查，發現調壓繞組燒壞致使絕緣毫無作用。此大型變壓器中含有220KV的載調壓，而且繞組是按照低壓、調壓、中壓Ⅱ、高壓以及中亞Ⅰ順序依次排列組成，調壓繞組下端有許多引線，由于其被破壞，所以靜電板的完整性損害，導致絕緣作用失去。這些都是由于設計的技術問題，導致引線過多，容易破壞其絕緣性能。

2.短路強度不夠

由于我國對大容量器件的試驗條件約束，很多大容量器件本身結構導致其抗短路能力弱，所以引起很多安全隱患的產生。制造方對大型電力變壓器的制作工藝以及其機械強度設計不夠重視，而且也無法對其進行考核。高低壓繞組壓緊度不勻、壓板強度不夠或者運行管理不善都會引起短路的危機。主要有以下幾種：

（1）短路引起的絕緣件過熱故障。當變壓器發生短路時，極易引起伏特強度非常大的短路電流，電流直接通過變壓器的高低電阻，會比平常的額定電流值強十倍多。如果變壓器的承受能力有限，那么就會變壓器就會因為極強的短路電路產生的強熱而損壞，不能正常運行，最嚴重可能會使變壓器直接被電流擊穿。變壓器短路主要有單相接地短路、兩相接地短路以及兩相短路等等，單相接地短路是短路故障發生情況最普遍的一種，約占65%，其次便是兩相接地短路最后便是兩相短路，分別為15%～20%左右、10%～15%左右。與以上三種相比，三相短路所占比例相對較小，但是其危害大于以上三種。由于短路引起的變壓器事故，其傷害性極大，而且恢復性也較差。

（2）短路引起的繞組變形故障。短路故障也可以引起繞組的變形，當短路故障發生的時候，變壓器會收到短路電流產生的沖擊力的沖擊，沖擊大小與電流強度成正比。雖然在繼電器的保護下，繞組在強度較小的短路電流的影響后受到的沖擊是微小的，但是長時間多次的沖擊，而且沒有得到及時的檢修，那么累積下去繞組就會變形從而損壞變電器。如果強度較大的短路電流沖擊時，繼電器沒有較好地保護變壓器，繞組將會扭曲甚至斷裂，變壓器將會立馬不能運行。

（3）外部出口短路引起的故障。當變壓器的外部出口出現短路的故障后，由于短路引起的巨大沖擊力會使得變壓器的引線發生移動以及繞組變形。發生此種故障后，變壓器的絕緣空間就會被改變，變壓器工作的時候產生的熱量也不能及時散發出去，這樣就會導致變壓器內部溫度升高，絕緣件不斷發熱，長時間如此工作，變壓器便會加快老化速度，縮短使用壽命。

如果用兩個繞組對高低壓板進行環繞，那么要保持水平高度一致就很難，而且由于導線尺寸或者絕緣尺寸都不相同，所以壓縮緊度也不一樣。當發生短路時候，經過兩電阻的電流強度就不一樣，這樣承受能力弱的電阻就會損壞。在壓板強度不夠引起短路事故時，壓板會斷裂成很多塊，那么繞組承受壓力就不足，外力作用下很容易使繞組內鐵芯燒毀發生意外。

3.絕緣“脹包”堵塞油道

可以使用換位導線，降低低壓繞組的損耗率，使其不會產生太多雜散損耗。但是往往工藝技術的缺失會導致換位導線的松緊強度不夠，發生大型電力變壓器事故就會導致絕緣膨脹以及油管堵塞等情況。待油管堵塞非常嚴重就會使絕緣功效完全消失，最后導致匝間短路。

4.進水受潮

一般情況下有突發性受潮絕緣事件和漸進性絕緣受潮事件。突發性變電器絕緣事件強調的是偶然性，當變電器被潑水或者自己吸收金水時就會發生此事件。當變壓器的將軍帽密封不嚴的時候，外界的水分會因為高壓的影響滲透到線圈上，引起高壓線圈中部的進線短路。還有幾種情況會引起線圈燒毀，例如抽真空的時候水滲透到線圈上、水冷卻器漏水、油箱頂蓋的鐵心接地所用的套管或者定位釘膠墊密封不嚴謹以及套管球內積水等。變壓器運行伴隨著油箱內油的消耗，當水混合在油里面的時候也極易引起放電，將絕緣裝置擊穿。所以一旦變電器內進水，在油箱內加油的時候一定得注意油箱的干燥度。漸變性絕緣受潮事件是當變電器內的水分積累到一定境界引起變壓器絕緣件受損無法正常工作，最終導致絕緣事件的發生。例如匝間殘留的硅膠長期吸水，等到一定的容量便使絕緣件受潮，引起匝間短路。

5.調壓開關問題

在對大型電力變壓器的檢測中無激磁調壓快關的損壞很容易被發現，所以由其引發的事故相對較少；但是由載調壓開關造成的電路事故相對較多，因為其運作的次數比較頻繁，通常都是使用110kV的調壓開關進行操作。其造成的事故有很多種，主要有：材料強度不夠、出頭接觸不良嚴重甚至脫落、限位開關不靈或者操作機構失效等等。所以對其的適當檢查非常必要，發現問題及時做出改善措施。

6.套管事故

套管事故也是經常發生的事故之一，引起套管事故不僅會損壞套管本身，還會影響其余設備的正常使用，例如變壓器或者其他設備。套管事故最終會造成火災。套管事故發生的原因有很多種，當前一般討論的主要有以下兩種：由于生產制造工藝缺失，引起質量不過關；大型電力變壓器長期運作導致絕緣設備老化失去功效。

二、大型變壓器事故的預防

1.防止水分空氣進入變壓器

為了防止水分空氣進入變壓器損害變壓器，那么在變壓器組裝的時候，就必須全程采取防水措施來監控變壓器的組裝，尤其注意變壓器易進水部位的組裝，例如油枕頂部、呼吸道、套管頂部等等。而且應該將變壓器放在較干燥的地方，找個密封良好的地方進行封存。在變壓器運輸過程中也要注意防水措施。變壓器運行后應該定期做檢漏測試以及檢查密封部位的密封性能是否良好。變壓器運行的時候也應該放在少水的地方操作。在變壓器安裝過程中，要注意變壓器本體與各冷卻部位連接點的密封性是否良好，如果有缺陷，在自己處理不了的情況下要及時返回廠里修理。對變壓器的一些部位應做預防性測試，提前避免運行故障的發生。

2.防止金屬碎末雜物進入變壓器

在變壓器的安裝過程中除了預防水分空氣進入，還應該防止金屬碎末等雜物的進入。變壓器的安裝是一個很復雜的過程，因此即使操作精準也難免會遺留一些雜物在里面，這樣就會引起變電器故障。鐵芯、線圈最好定時用油進行清洗，以去除殘留在上面的雜物。安裝前也盡可能做好防止意外發生的準備工作，將冷油器、油管路以及變電器內部進行清理然后再進行安裝，這樣的提前準備可以有效防止故障的發生。安裝凈油器的時候，其里面活性氧化鋁或硅膠很容易被再次帶入變電器內，如果處理不當容易發生安全事故。

3.防止絕緣件損傷

變壓器在吊罩的時候很容易引起絕緣件的損傷，所以在變壓器安裝的時候一定要注意內部絕緣較為緊湊的變壓器安裝。鐘罩的引線和支架保管也要非常小心，如果其被破壞就很容易引起短路，從而損壞變壓器。用隱釘的方法可以預防此種狀況的發生，隱釘可以防止吊鐘罩走偏。整個安裝應該按照設定的圖紙規范的安裝，防止因為步驟或者程序錯誤需要重新拆卸然后再次安裝的情況發生，因為每次的重新安裝都可能導致絕緣件的損傷。

4.防止過電壓擊穿事故

為了防止過電壓擊穿事故的發生，應該對變壓器內部的避雷器做定期檢查，保證避雷器的正常運行，時時記錄其運動次數。如果變壓器的運行系統屬于中性接地系統，就必須保證其中性點接地性能正常運作。如果變壓器是經過改造的，就必須保證在變壓器投入使用前每個步驟的試驗都要到位。還要定期檢查鐵芯的絕緣性能以及組裝變壓器的螺帽以及座套是否松動，因為其都可能造成鐵芯短路，影響變壓器運行，如果松動應該及時進行緊固。

5.防止變壓器油劣化

為了防止變壓器內部的油劣化，首先在采購的時候就要保證油的品質。在往變壓器里面加油的時候，應該用薄膜或者沖氮的方法保護油以防止其裂變，有時候可以用凈油器對油進行處理然后注入變壓器中。變壓器散熱條件的好壞也會影響油的品質，所以當變壓器長期高溫工作后應該及時進行冷卻，存放的時候最后放在陰涼處。

三、結語

變壓器作為電網正常運行不可缺少的設備，其正常運行影響著電網事業的發展。為了滿足人們的用電需求，作為電力變壓器的維護者，應當樹立起更好的為電力事業服務的意識。本文本著這種思想對大型變壓器的常見事故進行詳細的分析，并且給出預防措施，對變壓器的正常運行具有研究意義。

參考文獻：

[1]陳世杰.變壓器常見事故以及反事故措施分析[D].北京：華北電力大學.2012.

[2]朱美蓉.大型電力變壓器事故的分析與預防[J].科技信息，2009，

（35）.

[3]鐘洪壁等.《電力變壓器險修與試驗手冊》[M].北京：中國電力出版社，2007.

[4]吳英山.影響變壓器運行可靠性的因素分析及對策[D].廣州：華南理工大學，2012.

[5]魏東.500kV 變壓器運行和維護經驗的探討[J].變壓器，

2006，（11）.

（責任編輯：王祝萍）