變壓器的故障模式及影響分析*

邢艷榮

烏海職業技術學院 內蒙 古烏海 016000

電力變壓器一般由器身、油箱、絕緣油、非電量保護、測試裝置、冷卻系統、套管、油枕和分接開關等主要部分組成，其各部分的故障模式及故障后果主要有以下幾種。

1 繞組故障

因為電磁線在制造和運輸的過程中，產生了某些質量上的不足，假使繞組繞制的實踐中不能保證科學的操作工藝、浸烘和套裝不當、運輸過程中受損、變壓器工作中繞組受潮、受多種過電壓和過電流的影響等，導致繞組絕緣遭到某些程度的磨損和絕緣的老化，引起繞組各式故障的產生，繼而致使變壓器損傷。繞組故障根本上分成電氣故障和機械故障兩個大類[1]。

①電氣的故障根本上囊括了繞組部分的三相直流電阻不平衡、繞組局部放電、繞組短路、繞組斷路、繞組燒毀、繞組擊穿和繞組接地等一系列故障。上面的繞組部分故障一般是相互關聯的，同時還相互作用，比方說繞組部分受潮影響讓絕緣的電阻減小且會致使繞組接地、繞組部分短路，繞組部分的短路又會致使繞組的過熱讓絕緣壽命變短，繼而形成貫穿導電通道抑或損毀等。②機械部分的故障根本上是密封裝置的老化、繞組部分受電動力或者機械力量而受損形變、分接開關移位或發生形變、絕緣的瓷套管損壞、穿桿的螺栓變松、鐵夾件不牢靠發生形變等故障。繞組部分的機械故障最后會致使電氣的故障產生，比方說密封不嚴和發生漏油等就會讓油箱里的油量變少，使得繞組高于油面，讓外界的空氣、濕氣在密封不嚴實的位置進入到箱體內部，繞組和絕緣油遭到潮濕影響，絕緣的電阻減小，繼而導致繞組的局部放電、匝間、相間短路。還由于短路的故障，變壓器發熱變得嚴重可能到達變壓器油的燃點。此外，電氣的故障也讓機械故障更容易產生，比方說繞組短路后出現的短路電流十分巨大，繼而讓繞組出現形變等。

2 鐵芯故障

鐵芯由很多層的硅鋼片組成。鐵芯在兩個或多個點接地，當鐵芯內的磁通發生變化時，就會有感應循環電流的產生；接地的點越多，循環電流越多。這些循環電流導致負載損耗增加并且溫度上升。循環電流足夠大，接地片被燒壞，這將導致重大故障。鐵芯多點接地缺陷故障的類型有：油箱頂部運輸用定位銷未倒扣取下；鐵軛螺桿卡扣過長，和鐵輒墊片發生碰撞，形成新接地點；內部絕緣紙板脫落或損壞；鐵釘、焊條、短鋼絲等金屬異物在油箱內部造成短路。在變壓器內部油泥過多，附著在鐵心零件上繼而將其絕緣強度降低，降為到零時即形成多點接地的現象[2]。

造成多點接地的主要原因是硅鋼片防護不符合標準，長時間受潮，表面銹蝕較為嚴重，氧化膜或漆膜發生脫落，導致多點接地；鐵芯的制造技術不科學，比方說鉆孔過多、剪切不均勻等，有細小金屬顆粒抑或是堅硬的非金屬顆粒，疊層壓力不均；變壓器長時間過載導致片間絕緣快速老化，讓鐵芯的某一部分嚴重過熱，導致片間的絕緣損壞繼而多點接地。

3 分接開關故障

有載調壓變壓器在電力系統當中有著很關鍵的效果。它不單單可以穩定系統中樞點的電壓，還是連接電網、調整潮流分布和優化無功分配的不能缺失的重要設備。有載分接開關的故障特有：手動操作正常，但就地電氣操作拒動；分接開關不能操控其動作方向；遠方拒動，就地電氣操作是正常的；操作時間延長；開關位置和操縱機構指示不一致；調壓開關儲油柜油位異常；調壓開關或開關的固定觸點位置彎曲發生形變，讓變壓器繞組的直流電阻增大、分接開關拒動、產生內部放電；調壓開關有部分放電灼燒痕跡等。

分接調壓開關故障的原因有：交流接觸器由于剩磁抑或油污形成失電延遲，順序開關的故障抑或交流接觸器配合不合理；沒有操控電源或者電動機操控回路發生故障，比方說手搖機構中的彈簧片不能回到原來位置，形成了閉鎖的開關觸點不能接通；電動機的電容器回路發生斷線、接觸不穩定或者是電容器發生故障；分接調壓開關拒動，調壓開關和電動機連接處發生脫離，比方說水平或垂直傳動的連接銷發生脫落；儲能的彈簧變形，拉力變弱，損壞或卡死；油室里發生局部的放電，形成氣體持續積累；運行中長時間不作業或長時間沒有電流經過，靜觸頭的接觸面上附著的油污致使觸電接觸不穩定；緊固件抑或是電極有小曲率半徑處的放電、緊固件的不牢靠抑或是懸浮的電位發生放電。

4 套管故障

變壓器通過套管將繞組引出線與外系統相連，完成不同電壓等級之間的能量傳遞。繞組的電壓決定了套管的絕緣結構，而繞組的電流決定了導電部分的截面和接頭結構。普通套管由純瓷型、充油型和電容式三種類型。套管故障可以分為以下三類[3]：

①內部放電。造成內部放電的原因有內部絕緣浸漬不良；絕緣整體或部分受潮；套管末屏接觸不良或斷線，套管的末屏是采用一個在電容芯子最外屏層面的細軟線經過當中法蘭上的小套管穿出的，工作的時候小套管一定要接地，更改小套管的接線時，會讓末屏部分的細軟線出現旋轉，形成末屏的斷線，繼而讓電容芯子發生開路且產生內部放電；穿線電纜碰撞內部銅桿造成放電。②外絕緣閃絡。引起外絕緣閃絡的原因有：各種動物接觸外部各帶電部分；絕緣結構不合理；異常過電壓，如保護變壓器的避雷器失效，大電流雷擊，雷擊變壓器附近點造成感應雷過電壓；外絕緣表面潮濕或臟污造成濕閃、污閃。③過熱故障。引起過熱故障的原因有：穿線電纜碰撞內部銅桿；絕緣逐漸劣化，套管密封不良或將軍帽密封不嚴，導致絕緣進水或受潮，以及絕緣長時間運行形成電老化、熱老化等；內部電氣連接處接觸電阻增大，主要原因是連接松動或接觸面金屬氧化；設備過載運行。

5 絕緣故障

油浸式變壓器內絕緣為變壓器油以及絕緣的紙板或木塊等，絕緣材料會遭到電、熱、磁等的作用產生分解或者老化，降低了絕緣的強度，致使絕緣故障發生。變壓器油在使用過程中混入雜質和水分，絕緣強度降低、介損增大，加速了老化過程。固體絕緣材料擁有優質的電氣絕緣能力以及機械特性，可是它的絕緣沒有自恢復性能，只要有電氣灼傷和老化都不可逆轉，老化以后的合聚度與抗張的強度都會受到不同程度的影響，同時產生成水、一氧化碳、二氧化碳以及糠醛，繼而讓絕緣的擊穿電壓降低、絕緣電阻減小、介損增大。損耗增大會加速變壓器油劣化。

6 油箱故障

油箱就是一個裝變壓器油的容器，油箱還起到散熱和冷卻的效果。油箱必須密封良好，焊接技術水平和工藝良好。變壓器油箱的常見缺陷是滲漏油。包括密封部位滲漏和焊接部位滲漏，都是由于材料和工藝的原因造成。在靠近大電流引線和繞組的油箱部位，泄漏磁場作用會使油箱局部過熱。此外當上下節油箱接觸不好時漏磁通產生的電位差，會產生放電現象。

7 冷卻裝置故障

變壓器的冷卻裝置有散熱器和冷卻器兩種。散熱器的常見故障是散熱器的油滲透，帶有風扇還有風扇的控制回路及本體缺陷。冷卻器的常見故障有：裝置的本體和電氣控制回路故障；密封不嚴導致的內絕緣受潮和空氣混入使變壓器輕瓦斯保護誤動作；假如冷卻器械上附著許多污垢，則冷卻器容易過熱損壞。

8 非電量裝置的故障

非電量保護的裝置包括油位指示計、溫度計、氣體繼電器、壓力釋放閥等。故障類型包括二次絕緣電阻低；壓力釋放閥泄漏或故障；氣體繼電器故障；溫度計指示不準；安全氣道焊縫漏油；防爆式的玻璃密封不良或破碎等。

9 結束語

本文對電力變壓器的系統組成及其故障進行了詳細的分析，明確了其各組成部分所有可能的故障模式及故障后果，為進一步定性和定量分析各種故障對變壓器整體的影響提供理論依據。