淺析電力變壓器故障

李英++馬娟

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變壓器是最為重要的電氣設(shè)備之一，它主要承擔(dān)著電壓等級變換、電能分配及傳輸?shù)娜蝿?wù)，它的健康運行對于電網(wǎng)安全具有非常重要的意義。文中具體介紹了根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分變壓器故障的四種類型，詳細(xì)探析了電力變壓器各種故障產(chǎn)生的原因，并提出有效排除故障的方法。為保障電力變壓器的正常運行，有效提高供電可靠性，要求運行人員根據(jù)變壓器的異常快速判斷出故障發(fā)生的原因，并針對故障提出有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：變壓器 故障 解決方法

中圖分類號：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0081-01

電力變壓器具有很多優(yōu)點，如安裝方便、價格比較便宜、保護(hù)設(shè)置簡便易行，還可以根據(jù)不同用戶需要的容量不同而設(shè)置等等。在實際的運行過程中，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場及熱場不均等諸多因素，變壓器故障也時有發(fā)生，我們需要較好了解它的故障類型及原因，有效避免變壓器事故發(fā)生。

1 變壓器故障類型

根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)來分，可以將變壓器故障劃分為短路故障、繞組故障、鐵芯故障和絕緣故障四種故障類型[1]。

1.1 短路故障

在變壓器的三種短路故障中，發(fā)生概率最高的是變壓器出口短路故障。如果變壓器出口短路故障突然發(fā)生，相當(dāng)額定值的數(shù)十倍的短路電流會同時通過高、低壓繞組，產(chǎn)生的熱量會使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。如果變壓器熱穩(wěn)定性不足、承受短路電流的能力差，會損壞變壓器絕緣材料，造成變壓器擊穿及損毀事故的發(fā)生。

1.2 繞組故障

變壓器的繞組是由帶絕緣層的繞組導(dǎo)線按一定排列規(guī)律和繞向，經(jīng)繞制、整形、浸烘、套裝而成。因外界因素影響，變壓器受到短路沖擊時，若短路電流較小，繼電保護(hù)能正確動作，此時繞組變形將是輕微的。如果短路電流很大，而繼電保護(hù)延時動作或者拒動，繞組變形將會非常嚴(yán)重，繞組絕緣會開始損傷，老化和劣化，甚至可能造成繞組損壞，發(fā)生短路、斷路和變形等故障，引起變壓器內(nèi)出現(xiàn)局部放電、過熱、電弧放電等現(xiàn)象。即便是對于較輕微的變形，如果不及時進(jìn)行檢修，在經(jīng)歷多次的短路沖擊后，長期的累積效應(yīng)也會使變壓器損壞[2]。

1.3 絕緣故障

變壓器正常運行的根本是絕緣系統(tǒng)，變壓器的使用壽命與絕緣材料的壽命直接相關(guān)。實踐證明，大多變壓器的損壞和故障都源于絕緣系統(tǒng)的損壞。據(jù)統(tǒng)計，變壓器全部事故的85%都是絕緣事故。影響變壓器絕緣性能的主要因素包括溫度、濕度、油保護(hù)方式、過電壓等等。進(jìn)一步看，變壓器整體溫度的高低和變壓器內(nèi)絕緣油的微水含量成正比；濕度過大，水分過多，會導(dǎo)致絕緣油的火花放電電壓降低，介質(zhì)損耗因數(shù)增大，加速絕緣油老化。

1.4 鐵芯故障

傳遞和交換電磁能量的主要部件就是變壓器的鐵芯，變壓器的正常運行要求鐵芯質(zhì)量好且單點接地。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)多點接地的問題時，會使鐵芯中產(chǎn)生禍流，增加鐵耗，引起鐵芯局部過熱，遇到這種情況，要及時進(jìn)行處理，如果處理不及時，變壓器油將會劣化分解，產(chǎn)生可燃性氣體，引起氣體繼電器動作，造成停電事故。

2 變壓器故障分析

2.1 短路故障

變壓器出口短路發(fā)生概率最高，其故障原因與結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料的質(zhì)量、制造工藝水平、日常運行工況等因數(shù)有關(guān)，但最為關(guān)鍵的是電磁線的選用，原因分析如下：（1）繞組繞制較松，換位處理不當(dāng)，比較單薄，造成電磁線懸空。從事故損壞位置來看，變形多見換位處，尤其是換位導(dǎo)線的換位處。（2）變壓器的漏磁場很難做到均勻分布，基本上鐵軛部分相對集中，該區(qū)域的電磁線實際受到機(jī)械力也較大。換位導(dǎo)線在換位處因為爬坡可能改變力的傳遞方向，從而產(chǎn)生扭矩。基于墊塊彈性模量的因數(shù)，軸向墊塊不等距分布因素，會使交變漏磁場所產(chǎn)生的交變力延時共振，導(dǎo)致處在鐵心軛部、換位處、有調(diào)壓分接的對應(yīng)部位的線餅首先變形[3]。（3）此外，繞組的預(yù)緊力控制不當(dāng)造成普通換位導(dǎo)線的導(dǎo)線間相互錯位、采用軟導(dǎo)線導(dǎo)致抗短路能力差等也是短路故障的重要原因。

2.2 繞組故障

主要表現(xiàn)為匝間短路、繞組接地、相間短路、斷線及接頭開焊等[4]。產(chǎn)生這些故障的原因總結(jié)起來大致如下：（1）制造工藝欠佳，壓制不夠緊，機(jī)械強(qiáng)度難以經(jīng)受短路沖擊，導(dǎo)致繞組變形絕緣損壞；（2）變壓器繞組受潮，引起絕緣膨脹，堵塞油道，致使局部過熱；（3）絕緣油混入水分，引起油質(zhì)劣化；或者與空氣的接觸面積過大，造成油的酸價過高，絕緣水平下降；或者油面過低，部分繞組較長時間露在空氣中，未能及時處理；（4）在制造過程中，亦或者是日常檢修時，局部絕緣受到不同程度的損害，遺留下缺陷；（5）在運行中過程中散熱不良，變壓器長期過載，或者繞組內(nèi)有雜物落入，使溫度過高引起絕緣老化。

2.3 絕緣故障

（1）設(shè)計不合理，比如絕緣材料較薄、油道過窄，導(dǎo)致變壓器投入不久就會產(chǎn)生故障。（2）變壓器各相之間絕緣裕度不夠，容易產(chǎn)生相間短路的故障。（3）變壓器表面和變壓器線圈之上有金屬雜質(zhì)覆蓋，導(dǎo)致變壓器運行過程中產(chǎn)生局部放電。（4）絕緣成型件在制造過程中受到污染，導(dǎo)致局部放電，降低了絕緣件的絕緣效果。（5）油箱的密封效果不好，水分進(jìn)入變壓器內(nèi)部，造成變壓器的局部絕緣強(qiáng)度降低，導(dǎo)致線圈對油箱的擊穿。（6）變壓器長時間超負(fù)荷運行，導(dǎo)致變壓器油老化。

2.4 鐵芯故障

最為常見的原因是鐵芯柱的穿心螺桿或者鐵輪的夾緊螺桿的絕緣受到損壞，其后果可能造成穿心螺桿與鐵芯迭片兩點連接，出現(xiàn)環(huán)流從而引起局部發(fā)熱，最壞引起鐵芯的局部熔毀。也有可能造成鐵芯迭片的局部短路，繼而產(chǎn)生渦流過熱，將引起迭片間絕緣層損壞，導(dǎo)致變壓器空載損耗增大，絕緣油劣化。

3 結(jié)語

變壓器作為電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，是全站設(shè)備運行的中心樞紐，一旦發(fā)生故障，要求運行人員能根據(jù)變壓器的異常，及時迅速地分析出電力變壓器故障的原因，并作出正確的檢修，從而有效避免重大事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉靜.變壓器的故障分析及處理[J].西北職教，2008（12）：48.

[2] 毛潤年，楊勇.變壓器的運行維護(hù)和事故處理[J].恩施職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006（4）：73-74.

[3] 楊天軍.變壓器故障原因分析[J].黑龍江科技信息，2009（14）：30.

[4] 張慶達(dá).變壓器故障診斷與修理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.endprint