淺談變壓器內部過熱故障的診斷及防范措施

摘 要：電力變壓器作為電力行業中非常重要的設備，近年來，電力變壓器無論是安裝容量還是電壓等級都有了較大程度的增加，對電力系統運行的安全性具有非常重要的作用。電力變壓器由于需求長時間的持續運行，而且運行過程中會受到來自于內部和外部因素的影響，因此容易產生故障，特點是變壓器內部過熱故障發生更為頻繁，一旦處理不及時，則會對電力系統運行的安全帶來較大的影響。因此需要針對變壓器內部過熱故障進行科學的診斷，并采取切實可行的防范措施，確保電力變壓器運行的安全性和可靠性。

關鍵詞：變壓器；內部過熱故障；故障原因：防范措施

前言

內部過熱故障作為變壓器常見故障，導致這種故障發生的原因大致有磁路故障、接點接觸不良、導體故障及局部散熱不良等，一旦變壓器內部溫度過高時，極易導致固體絕緣劣化或是設備出現永久性損壞，影響變壓器運行的安全及電網供電的可靠性。因此對于變壓器內部過熱故障，需要對其故障進行準確診斷，并明確故障的原因，從而采取有效的措施來保證變壓器運行的穩定性。

1 變壓器內部過熱故障判斷的依據和方法

1.1 氣相色譜法

變壓器運行過程中，變壓器油和固體絕緣材料受到電和熱的共同作用會分解出一些特性氣化，正常情況下，在產生非氣態夯化物之外，還會在氫氣、碳氧化物及低分子烴類氣體產生，碳氧化物主要是以一氧化碳和二氧化碳為主，還會有少量的氫和烴類氣體。但在變壓器內部出現過熱故障時，液壓油中溶解的烴類氣體會增加，特別是CH4和C2H4會會增加，而當還存在固體絕緣過熱性故障發生時，在產生低分子烴類氣體的基礎上，還會有大量的一氧化碳和二氧化碳產生，并且隨著溫度的升高，一氧化碳和二氧化碳的比例也會隨之增加。因此可以根據溫度變化時變壓器油氣體的變化來對內部過熱故障進行判斷。可以采用氣相色譜法來對油中的氣體成分、含量、變壓情況進行分析，以此來對變壓器內部過熱故障進行判斷，進而對過熱故障的發展趨勢進行分析。

1.2 電氣試驗法

利用氣相色譜法能夠對變壓器內部有無故障及故障類型進行分析，如果想對故障程度及其部位進行判斷時，則需要與其他檢測方法相結合，針對綜合的檢測結果來對變壓器過熱故障進行判斷。如可以采用線圈直流電阻的方法測試電流回路故障，對于變壓器內部導電回路的運行情況可以利用直流電阻試驗方法來進行檢測，采用環流或鐵芯對地絕緣電阻的方法來對鐵芯多點接地故障進行判定。

2 變壓器內部過熱故障的原因和防范措施

變壓器一旦產生內部過熱故障時，通常表現為局部過熱或是溫度升高，可以根據其嚴重程度將內部過熱故障分為輕度過熱、低溫過度、中溫過熱及高溫過熱等幾種。導致過熱故障產生的原因多是由于引線接頭不良、分接開關接觸不好、鐵芯故障、高低壓繞組故障及局部散熱不良等，具體故障原因及防范措施可以歸納為以下幾個方面。

2.1 鐵芯故障及其防范措施的分析

在變壓器內部過熱故障中，三分之一左右都是由于鐵芯故障導致的，特別是當鐵芯多點接地故障及鐵芯內部片間短路發生時，多會導致變壓器內部發生過熱故障。通常情況下，電力變壓器鐵芯只允許一點接地，一旦出現多點接地故障時，不同接地點在磁場中感應到不同電位，從而形成環流，導致局部出現過熱現象，同時絕緣油也容易發生分解，鐵芯極易受到不同程度的損壞。

運行中的電力變壓器，當其油箱中存在異物、在振動過程中鐵芯與夾件發生接觸、鐵軛間的墊塊受潮或是表面附著有油泥時也會導致絕緣降低，從而導致變壓器鐵芯多點接地故障發生。

一旦鐵芯多點接地故障發生時，可以采用低壓交流沖擊法、沖擊電流放電法、氣相色譜分析法、在鐵芯外引接地線上串接電阻、將鐵芯正常工作接地點移至故障點同一位黑惡減少環流，這些方法都能夠有效的防范鐵芯故障的發生。

2.2 引線接地故障及其防范措施的分析

變壓器內部故障部分時候也可能是由于引線接地故障而導致的，通常情況下會在變壓器低壓繞組與管套連接處表現出來，由于低壓繞組與管套連接處屬于固定接觸，一旦出現套管連接螺絲沒擰緊或是變壓器大電流運行時接觸面產生氧化、腐蝕及污染情況時，則會導致接觸電阻增大，從而導致內部過熱故障發生，甚至導致接頭燒毀或是絕緣炭化現象。

對于引線接地故障，在對其進行防范時，如果在對大型電力變壓器安裝或是檢修完成后，需要在對其進行直流電阻試驗，同時還要采用油色譜分析。而對于運行中的變壓器，可以采用紅外測溫儀實施在線檢測，一旦發現有局部過熱情況時，則需要再進行油色譜分析及直流電阻試驗，并停電進行檢查。

2.3 分接開關電接觸性故障及其防范措施的分析

分接開關電接觸性故障約占到變壓器內部過熱故障的50%以上，主要出現在調壓頻繁和負荷電流大的變壓器。在頻繁調壓中會造成觸頭之間的機械磨損和電腐蝕，電流的熱效應會引發彈簧彈性的下降而導致動、靜觸頭間的接觸壓力下降，這些都將導致觸頭之間的接觸電阻增大。接觸電阻增大，會使得觸頭之間的發熱量增大，而發熱加速了觸頭表面的氧化腐蝕和機械變形并形成惡性循環，如不及時處理就會引發變壓器的損壞。

針對分接開關電接觸性故障可采取如下防范措施：一是對有載分接開關，切換4000次或運行3個月就要進行油色譜分析，每年要做直流電阻試驗，如有異常要抽出分接開關進行檢查；二是對經常過負荷運行的變壓器或發生嚴重出口短路的變壓器，要及時測直流電阻和進行油色譜分析；三是對無勵磁調壓變壓器投運前要測繞組直流電阻試驗，試驗正常后方可投入運行。

2.4 其他原因的分析

導致變壓器內部過熱故障發生的原因具有多樣化的特點，部分原因發生的機率較小，但在電力變壓器運行過程中，這些原因仍然不能忽視。首先，當冷卻裝置運行出現異常時，例如風路發生堵塞、風扇電源失去作用、風扇出現反轉及啟動值設置錯誤等情況時，必然會影響冷卻裝置的正常運行，因此導致變壓器內部過熱故障。其次，鐵芯上夾件及下夾件拉桿等部位極易產生高度集中漏磁通，從而產生局部過熱現象。另外，當變壓器內部存在異物時，也會導致繞組匝間短路發生，從而導致局部過熱情況下發生。

3 結束語

在電力系統中，電力變壓器發揮著非常重要的作用，而且電力變壓器的數量也較多，其正常運行與電力系統運行的安全息息相關，這就需要對電力變壓器內部過熱故障進行科學的診斷和防范。針對容易導致電力變壓器內部過熱故障發生的部件及位置加強檢測，并采取切實可靠的措施做好相關的預防工作，有效的降低變壓器內部過熱故障的發生，確保電力系統運行的安全性和穩定性。

參考文獻

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