500kV主變壓器的常見故障分析與防范措施

摘 要：對變壓器在不同條件下的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查和數(shù)據(jù)分析，有助于維護(hù)人員判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，以便于我們能及時(shí)的處理變壓器存在的安全隱患，從而保障變壓器的安全運(yùn)行。本文針對500KV變壓器的常見故障，分析原因，提出解決相關(guān)故障的防治措施，旨在保證變壓器的正常運(yùn)行及供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：500kV主變壓器；故障分析；防范措施

0 引言：

變壓器作為當(dāng)前供電系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，是電能的傳輸樞紐，其運(yùn)行故障對廣大用戶和電網(wǎng)安全穩(wěn)定有重大影響。電力運(yùn)行事故頻發(fā)已經(jīng)引起電力企業(yè)的高度重視，如果變壓器存在的安全隱患處理不及時(shí)，將會(huì)對電網(wǎng)運(yùn)行造成毀滅性的破壞以及對電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成巨大影響。

1 主變壓器的油化數(shù)據(jù)異常分析及防范措施

1.1 主變壓器油的色譜數(shù)據(jù)分析

500kv變壓器油中乙炔含量注意值為1uL/L，總烴含量的注意值為150 uL/L，如果超出了相應(yīng)的注意值，則說明變壓器存在故障。乙炔主要由以下幾種原因引起：⑴存在低溫過熱現(xiàn)象，乙炔在500℃下會(huì)少量生成；⑵變壓器內(nèi)有放電、拉弧、閃絡(luò)現(xiàn)象；持續(xù)關(guān)注乙炔含量的變化，如果乙炔含量持續(xù)升高，則說明變壓器內(nèi)有放電、拉弧、閃絡(luò)現(xiàn)象。而如果在發(fā)現(xiàn)乙炔后，乙炔含量相對穩(wěn)定，則乙炔應(yīng)該是第一和第三中情況引起的。總烴的含量升高或超標(biāo)，原因主要是：油或紙過熱、油紙絕緣中局部放電、油和紙中電弧和閃絡(luò)放電、局部低能量放電等。持續(xù)檢測總烴含量，如持續(xù)升高，則說明有可能是主變內(nèi)部或潛油泵電機(jī)處有持續(xù)放電現(xiàn)象。如比較穩(wěn)定，則說明是某一段時(shí)間內(nèi)溫度過高引起的。

1.2 主變壓器油的含氣數(shù)據(jù)分析

500KV主變壓器運(yùn)行中油中含氣量不能大于3%，如果油中含氣量超標(biāo)或者持續(xù)上升，則說明變壓器存在故障。油中含氣量升高主要原因是：⑴變壓器內(nèi)部有放電現(xiàn)象，將絕緣油分解；⑵變壓器本體及管路各個(gè)法蘭面有滲油現(xiàn)象，導(dǎo)致空氣進(jìn)入油箱內(nèi)。

1.3 防范措施

配備油色譜在線監(jiān)測裝置，監(jiān)測變壓器油中總烴的含量（CH4、C2H6、C2H4、C2H2）和H2、CO、CO2的含量，分析和判斷各氣體組分的含量，對預(yù)防變壓器的故障發(fā)生有著重要的作用。同時(shí)，我們也要定期取油樣檢測，做好數(shù)據(jù)的比對和分析。

2 變壓器中的鐵芯與夾件故障分析及防范措施

目前，變壓器的鐵芯和夾件故障主要是由于鐵芯和夾件沒有接地或多點(diǎn)接地等原因引起的。變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，帶電的繞組與引線與油箱間構(gòu)成的電場為不均勻電場，鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件處于該電場中，由于電容分布不均勻，場強(qiáng)各異，如果鐵芯和夾件不可靠接地，則會(huì)產(chǎn)生很高的電容，形成懸浮電位，產(chǎn)生充放電現(xiàn)象，損壞固體絕緣及油的電強(qiáng)度。而鐵芯和夾件如果多點(diǎn)接地的話，則會(huì)在鐵芯和夾件上形成環(huán)流，造成鐵芯和夾件溫度升高，造成絕緣性能下降，最終形成短路。

造成鐵芯多點(diǎn)接地的原因有：鐵芯螺桿絕緣管損壞、夾件與鐵軛間絕緣塊下移或松脫、鐵芯片位移或松脫等都可能造成變壓器鐵芯的多點(diǎn)接地。

造成夾件多點(diǎn)接地的原因有：定位螺栓絕緣件損壞，有載分接開關(guān)與開關(guān)托架之間絕緣受損或水平方向有接觸現(xiàn)象；夾件接地引線發(fā)生絕緣受損；下節(jié)油箱加強(qiáng)鐵上紙槽、墊腳絕緣移位、損壞或油槽內(nèi)有雜質(zhì)。

防范措施：⑴變壓器中的鐵芯與夾件必須單點(diǎn)接地，同時(shí)要在接地扁鐵或銅牌處加裝電流傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測鐵芯與夾件的接地電流，一般電流不超過100mA；⑵每年都要定期測量鐵芯對夾件及地、夾件對鐵芯及地的絕緣電阻。

3 變壓器中的繞組出現(xiàn)的問題分析及防范措施

導(dǎo)致繞組出現(xiàn)故障的主要原因基本上都是由于較長時(shí)間承載過大的負(fù)荷、絕緣能力遭到破壞以及線圈受潮等都會(huì)出現(xiàn)線圈故障。這些故障主要表現(xiàn)為短路、斷路以及溫度過高等。造成繞組短路的原因有以下幾種：首先，繞組和鐵芯之間的絕緣物質(zhì)是紙質(zhì)的，這種物質(zhì)具有較高的吸水性能。如果變壓器長期處于水分較高的環(huán)境中就會(huì)出現(xiàn)由于受潮而使得絕緣性能受到極大影響。在絕緣性能下降的情況下就會(huì)出現(xiàn)例如局部放電或接地等情況。繞組出現(xiàn)斷線的情況也是常見故障之一，出現(xiàn)這種情況的主要原因是由于在進(jìn)行焊接過程中出現(xiàn)虛焊的情況，在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)之后出現(xiàn)的這種故障。

防范措施：每年定期對變壓器的繞組直阻進(jìn)行測量，測量值與之前的數(shù)據(jù)比較，變化不能超過2%。

4 變壓器滲漏油的問題分析及防范措施

變壓器滲漏油問題也是變壓器常見的故障之一。滲漏油如果很嚴(yán)重而不能及時(shí)加以處理的話，將會(huì)造成變壓器油位降低，低油位保護(hù)動(dòng)作報(bào)警，然后出現(xiàn)輕瓦斯和重瓦斯動(dòng)作，斷路器斷開的事故，從而產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。

變壓器滲漏油的主要原因有：⑴焊縫處有砂眼或裂痕；⑵波紋管壁薄，受到外力的撞擊后破裂；⑶法蘭面密封圈老化；⑷磁場的影響。關(guān)于磁場的影響，主變低壓側(cè)的大電流會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，另外交流電流一直在改變，那么交流電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度也在不斷的隨之變化，所以磁通量也在隨之變化。

其次，主變低壓側(cè)升高座的下端通過螺栓與主變本體相連接，如果螺栓的表面有油漆，或者螺栓孔內(nèi)有變壓器絕緣油的話，則螺栓就與地不導(dǎo)通，它就是一個(gè)孤立的個(gè)體，一個(gè)閉合回路。

根據(jù)法拉第定律，產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件是：⑴存在閉合回路；⑵穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。所以在螺栓上會(huì)產(chǎn)生環(huán)形電流，而且電流還比較大，于是螺栓會(huì)發(fā)熱，長時(shí)間的發(fā)熱勢必會(huì)加快密封圈的老化，從而發(fā)生滲漏油的現(xiàn)象。

防范措施：在主變壓器運(yùn)行期間，尤其是汛期的發(fā)電高峰期，我們要定期對主變進(jìn)行熱成像巡檢，如果發(fā)現(xiàn)哪些螺栓溫度過高，我們一定要及時(shí)記錄，并在檢修期及時(shí)加以處理。另外對一些重點(diǎn)部位做好防護(hù)。

5 變壓器套管故障分析及防范措施

500KV電壓等級的變壓器分別設(shè)有高壓套管、低壓套管和中性點(diǎn)套管。高壓套管也就是油氣套管一般為環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管；低壓套管一般為導(dǎo)桿式套管；中性點(diǎn)套管一般為油紙電容式套管。

高壓套管故障主要有：套管內(nèi)部受潮。它的受潮主要還是由末屏引起的，末屏密封圈損壞或末屏保護(hù)罩損壞，都會(huì)導(dǎo)致套管內(nèi)部受潮。如果處理不及時(shí)，則套管內(nèi)部導(dǎo)體對地電容值會(huì)越來越低，最后會(huì)處于一個(gè)基本接地的狀態(tài)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

低壓套管的主要故障有：電暈放電、閃絡(luò)、末屏受潮。如果橡皮套密封不是很嚴(yán)，雨水就會(huì)流進(jìn)去，套管表面臟污吸收水分后，會(huì)使絕緣電阻降低，從而產(chǎn)生套管導(dǎo)體的電暈放電和閃絡(luò)放電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)擊穿套管。

中性點(diǎn)套管發(fā)生故障的原因和低壓套管差不多，只是當(dāng)套管頂部密封不良時(shí)可能導(dǎo)致進(jìn)水使絕緣擊穿，下部密封不良時(shí)使套管滲油，導(dǎo)致油面下降，絕緣性能大大降低。

防范措施：定期對套管進(jìn)行預(yù)試，檢查套管的介損值及絕緣情況，同時(shí)做好套管表面的清潔以及防雨工作。

6 總結(jié)

變壓器的安全隱患存在的地方有很多，我們只有在工作中腳踏實(shí)地，不麻痹大意，才能將安全隱患給排除在外。

參考文獻(xiàn)：

[1] 智愛忠 . 芻議 500kV 變壓器運(yùn)行維護(hù)與常見故障分析 [J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品 ，2015（23）：51.

[2] 代建強(qiáng) ， 賴穎 ， 韋海治 ， 梁睿 .500kV 變壓器運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理 [J]. 大科技 ，2014（36）：231-232.

作者簡介：

柯俊（1984-），男，漢，湖北鄂州，大專，助理工程師，主要負(fù)責(zé)水電站電氣一次設(shè)備的維護(hù)工作。