變壓器運行中的常見故障及處理措施

楊錕鐸

(廣東電網有限責任公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000)

0 引言

第二次工業革命以來，電力被發明、應用，逐漸走進了千家萬戶，成為了現代文明生活、生產工作中不可或缺的能源。社會的各行各業都離不開電力，并且依賴程度日益加深，對電力供應的穩定性提出了越來越高的要求。變壓器是供電系統中的重要設備，其故障會影響電力用戶的用電質量、滿意度。因此，本文總結了變壓器運行中的常見故障及其處理措施。

1 變壓器工作原理

變壓器是交流電電路中變換電壓、電流、阻抗的元器件，其主要原理為電磁感應原理。變壓器主要可以分為初級線圈、次級線圈以及鐵芯(或磁芯)3個部分，初級線圈和次級線圈都有至少2個繞組。初級線圈是接電源的繞組，其他繞組都稱作次級線圈。當初級線圈中有交流電電流通過時，鐵芯(或磁芯)中就會產生磁通量，于是次級線圈上就會出現感應電壓、感應電流。

次級線圈上感應電壓的大小取決于初級線圈中交流電的電壓，以及初級、次級線圈的繞組匝數的比例。也就是說，如果設初級線圈中交流電的電壓為U1，初級線圈繞組匝數為N1，次級線圈繞組匝數為N2，那么次級線圈中的感應電壓U2可以表示為：

U2=U1×N2/N1

(1)

這就是電磁感應原理在變壓器中的應用。由此，變壓器可以利用電磁感應原理，僅僅改變初級線圈、次級線圈繞組的匝數，就可以方便地改變次級線圈的電壓，從而在輸電線路中用高壓輸電，降低線損；而在入戶電路中用較低的電壓配電，保障電力用戶的安全。

2 變壓器運行中的常見故障及原因

變壓器的異常現象，有聲音異常和油溫異常。

2.1 聲音異常

變壓器運行中，正常情況下，應當有均勻的“嗡嗡”聲，其大小與變壓器中的電流、電壓大小成正相關。當變壓器出現一些特定故障時，變壓器的聲音也會發生相應改變。因此，變壓器的聲音異常可以提示變壓器的故障。

比如變壓器的聲音均勻增大，可能是因為電網中出現單相接地過電壓，或者變壓器負荷過大，導致鐵芯硅鋼片振幅增大，發出較大音量，此時變電站電壓表讀數也會增大。又如變壓器運行中產生“沙沙”“叮當”等雜音，可能是元器件松動，或者變壓器外殼碰撞其他元件。再如變壓器運行中的放電聲，在內部提示接觸不良放電；在外部則可能是套管表面嚴重污染，導致瓷質電暈放電，這種情況可以在黑暗中觀察到藍色火花，或者末屏部位壓緊螺絲松動，導致末屏接地電阻、懸浮電位增高[1]。有時，變壓器內發出水沸聲，“咕嚕咕嚕”，可能是線圈繞組嚴重故障，比如匝間短路，或者磁漏、長時間超負荷運行、散熱裝置失效等，導致局部發熱，出現發熱油化現象[2]。

2.2 油溫異常

變壓器中的油俗稱方棚油，是一種淺黃色的、透明的液體。變壓器中，油的作用主要有絕緣、散熱、消弧3類。其中，變壓器油的散熱作用保障著變壓器的正常運行。變壓器的油一旦溫度異常升高，超過一定的標準，就不能起到良好的散熱作用。因此，變壓器內部的油溫不應當超過85℃[3]。變壓器運行時的環境溫度、變壓器的負荷大小、變壓器中散熱器的通風狀況、冷卻器的異常情況，都會導致變壓器的油溫異常[4]。

3 變壓器運行中常見故障的處理措施

3.1 聲音異常的處理措施

變壓器的運行中，聲音異常提示著不同的故障原因，所以維修人員發現變壓器運行中的聲音異常時，應當根據聲音異常的類型、位置、響度、音高，結合變壓器的各類監測儀表，查找變壓器的具體故障原因，對癥處理，而不可一概而論。如果變壓器的異常聲音源自負荷過大，維修人員就應當處理變壓器的過負荷問題，比如調整變壓器的運行模式，來降低變壓器的負荷；如果變壓器的異常聲音源自絕緣被擊穿，應當立即停電檢修；如果變壓器的異常聲音源自繞組故障導致的升溫，也應當立即停電檢修；如果源自變壓器內鐵芯故障，也應停電檢修；如果源自套管污染，應清除污漬，并涂一層防護硅油；如果源自變壓器外電路系統的故障，可以隔離故障，讓變壓器繼續工作；如果檢查發現變壓器運行中只有異常聲音，而無其他異常，還可以正常運行，那么維修人員就可以暫不處理，但應記錄此次檢修發現的異常聲音，重點關注這臺變壓器，并將異常聲音的情況上報給領導、調度。

3.2 油溫異常的處理措施

變壓器的運行中，油溫的異常升高可能由多種原因導致，所以維修人員發現變壓器運行中各個溫度計顯示的油溫異常

升高時，也應當檢查變壓器的負載是否過大、冷卻介質(即油)的溫度是否過高、溫度計是否故障、變壓器冷卻裝置是否故障、運行環境氣溫是否過高、運行環境通風是否良好、關蝶閥開閉位置是否正確、變壓器油油位是否正常，從而確定故障原因，做出針對性的處理。比如，如果變壓器負荷過大導致油溫異常升高，檢修人員就應在頂層變壓器油溫超過105℃時降低負荷。

3.3 三相電壓不平衡的處理措施

根據我國國家標準，三相電壓不平衡的定義為：三相電壓幅值不同，或相位差不為120°，或三相電壓幅值不同且相位差不為120°。而且，電網正常運行時，電力系統的公共連接點負序電壓不平衡不得超過2%，短時間負序電壓不平衡也不得超過4%。三相電壓不平衡可能造成輸電線路損耗增高、缺陷增多，可靠性差，甚至嚴重地危害整個電力系統的安全運行[5]。

處理和避免三相電壓不平衡的措施有很多種。①設計、規劃、建設新的低壓配電網之前，應當遵循“小容量、短半徑、多布點”的原則，來合理地劃分配電網的低壓臺區，合理地分片供電，并且合理地為配電變壓器選址，也就是要盡量接近負荷中心。②在采用低壓、三相、四線制供電的區域，爭取最好采用低壓集束導線來向電力用戶供電，因為這樣可以盡可能避免低壓線路施工中隨意接線導致的偏相。這種隨意接線，導致偏相的情況，尤其多見于照明與動力的混合供電線路中。③輸電線路中可以安裝具有換相功能的智能斷路器，以便操作人員遠程調整三相負荷，也就是將不對稱負荷分散地接到不同供電點，減少集中連接，或者采用交叉換相等方法合理分配負荷，從而處理好變壓器三相電壓不平衡的故障。此外，對于Δ/Y接線的三相變壓器，如三相電壓不平衡，超過5 V，則可能是變壓器的匝間短路，須停電處理。

4 結語

變壓器運行應用了法拉第發現的電磁感應原理。變壓器常見的異常現象有聲音異常、油溫異常等，導致這些異常現象的故障原因有很多種，所以檢修人員應當查找故障原因，采取相應處理措施。此外，本文也總結了變壓器三相電壓不平衡的處理措施，希望通過科學的故障處理措施對我國供電系統的穩定、安全運行提供保障。