簡議電力變壓器故障的分析 變壓器是如何工作的

第第頁簡議電力變壓器故障的分析變壓器是如何工作的變壓器是電力系統(tǒng)中極其緊要的電器沒備，它的安全運行直接關(guān)系到電網(wǎng)能否安全、經(jīng)濟地運行。變壓器一旦故障，將造成的經(jīng)濟損失巨大。變壓器在人們的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，電力變壓器是傳輸、調(diào)配電能的樞紐，也是電力網(wǎng)的核心元件，其牢靠運行不僅關(guān)系到廣闊用戶的電能質(zhì)量，也關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全程度。變壓器運行的正常直接影響用戶生產(chǎn)和生活用電，并關(guān)系到用電設(shè)備的安全。為了保證用戶能用上、安全的電能，必需保證配變送運行正常。因此本文從保護配置的角度和日常運行管理的兩大方面來討論配電變壓器的安全運行，并分析配電變壓器常見的損壞原因。

變壓器的故障分析及處理方法是電工和電氣技術(shù)人員必需把握的一門應用技術(shù)。諳習而精準地排出變壓器、電氣故障，是每個電氣工作人員必需具有的基本功。這就要求電氣工作人員不僅需要把握電工基本理論，而且還要不斷地積累實踐閱歷、從實踐中學習。

我們將從兩方面來探討變壓器的故障狀態(tài)。

1.變壓器投運前的檢測

作為配變運行管理人員，確定要做到勤檢查、勤維護、勤測量，適時發(fā)覺問題適時處理，實行各種措施來加強配電變壓器的保護，防止顯現(xiàn)故障或事故，以保證配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、牢靠運行。為保障變壓器的安全運行，變壓器投運前必需進行現(xiàn)場檢測，其緊要內(nèi)容如下：

①變壓器本體、冷卻裝置及全部附件均完整無缺陷、不滲漏、油漆完整。

②變壓器油箱、鐵心和夾件外引接地線均牢靠接地。

③儲油柜、冷卻裝置、凈油器等油系統(tǒng)上的閥門均在開的位置，儲油柜油溫標示線清楚可見。

④高壓套管的接地小套管應接地，套管頂部將軍帽應密封良好

線的連接接觸良好并涂有電力脂。

⑤變壓器的儲油柜和電容式套管的油位正常，隔膜式儲油柜的集氣盒內(nèi)應無氣體。

⑥有載分接開關(guān)的油位需略低于變壓器儲油柜的油位。

⑦進行各上升坐的放氣，使其完全充分變壓器油，氣體繼電器內(nèi)應無殘余氣體。

⑧吸濕器內(nèi)的吸附劑數(shù)量充分、無變色受潮現(xiàn)象，油封良好，能起到正常呼吸作用。

⑨無勵磁分按開關(guān)的位置應符合運行要求，有載分接開關(guān)動作快捷、正確、封閉裝置動作正確；

⑩溫度計指示正確，整定值符合要求。

油浸式自冷變壓器上層油溫不宜常常超過85℃，高不得超過95℃（配電變壓器測溫孔插入溫度計可隨時測得運行變壓器的即時溫度），不得長期過負荷運行。但在日負荷系數(shù)小于l（日平均負荷與大負荷之比），上層油溫不超過允許值的情況下，可以按正常過負荷的規(guī)定運行，總過負荷值不應超過變壓器額定容量的30%（室內(nèi)變壓器為20%）。當變壓器上層油溫超過95℃后，每加添5℃變壓器內(nèi)的絕緣（油等絕緣介質(zhì)）老化速度要加添一倍，使用年限要相應削減。因此，必需避開長時間過負荷運行。冷卻裝置試運行正常。進行冷卻裝置電源的自動投切和冷卻裝置的故障停運試驗。繼電保護裝置應經(jīng)調(diào)試整定，動作正確。

變壓器投運前的檢測全部合格后，需對變壓器進行試投運并達到確定的指標參數(shù)才算正常。

2.日常運行維護管理方面

變壓器用于變配電站較多，而這就要求值班人員要做到一“察看”，二“記錄”，三“檢測”。值班人員隨時監(jiān)視掌控盤上的儀表指示，抄表次數(shù)由現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定。當變壓器過載運行時，要加添抄表次數(shù)，加強監(jiān)視。變壓器容量為315KVA及以下者，每天檢查一次；容量在560KVA及以上者，每班檢查一次：容量在1800KVA及以上者，每2h檢查一次。對于無值班人員的變電站，安裝在變壓器室的315KVA及以下的變壓器和柱上變壓器，每兩個月至少檢查一次。容量在3150kVA以下者每月至少檢查一次，容量在3150KVA及以上者每10天至少檢查一次。

配電變壓器在日常運行維護管理中，常常顯現(xiàn)的問題：一是檢修或安裝過程中，緊固或松動變壓器導電桿螺帽時，導電桿隨著轉(zhuǎn)動，可能導致二次側(cè)引出的軟銅片相碰，造成相間短路或一次側(cè)線圈引線斷；二是在變壓器上進行檢修不慎掉下物體、工具砸壞套管，輕則造成閃絡接地，重則造成短路；三是在并列運行的變壓器檢修、試驗或更換電纜后末進行核相，任意接線導致相序接錯，變壓器投入運行后將產(chǎn)生很大的環(huán)流而燒毀變壓器；四是在變壓器低壓側(cè)裝有防盜計量箱，由于空間問題、工藝壓接不好，有的直接用導線纏繞，致使低壓側(cè)接線接觸電阻過大，大負教運行時發(fā)熱、打火，使導電桿燒壞。

在使用配電變壓器的過程中，確定要定期檢查：三相電壓是否平衡，如嚴重失衡，應適時實行措施進行調(diào)整。同時，應常常檢查變壓器的油位、溫度、油色正常，有無滲漏，呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無變化，如已失效要適時更換，發(fā)覺缺陷適時除去。

定期清理配電變壓器上的污垢，必要時實行防污措施，安裝套管防污帽，檢查套管有無閃絡放電，接地是否良好，有無斷線、脫焊、斷裂現(xiàn)象，定期搖測接地電阻。

在拆裝配電變壓器引出線時，嚴格依照檢測工藝操作，避開引出線內(nèi)部斷裂。發(fā)覺變壓抬螺桿有轉(zhuǎn)動情況，必需進行嚴格處理，確認無誤后方可投運。合理選擇二次側(cè)導線的接線方式，如接受銅鋁過渡線夾等。在接觸面上涂上導電膏，以增大接觸面積與導電本領(lǐng)，削減氧化發(fā)熱。

在配電變壓器一、二次側(cè)裝設(shè)避雷器，并將避雷器接引地下線、變壓器的外殼、二次側(cè)中性點3點共同接地，對100KVA以上容量且電感設(shè)備較多的變壓器宜接受自動補償裝置，功率因數(shù)宜選在0.85～0.93范圍內(nèi)自動投切進行補償（切莫進行過補償）。堅持每年一次的年度防備性試驗，將不合格的避雷器適時更換，削減因雷擊或諧振而產(chǎn)生過電壓損壞變壓器。

對無載調(diào)壓后要進行直流電阻測量，在切換無載調(diào)壓開關(guān)時，每次切換完成后，首先應測量前后兩次直流電阻值，做好記錄，比較三相直流電阻是否平衡。在確定切換嚴常后，才可投入使用。在各檔位進行測量時，除分別作好記錄外，注意將運行檔直流電阻放在后一次測量。

防止二次短路。配電變壓器二次短路是造成變壓器損壞的直接的原因，合理選擇配電變壓器的高處與低處壓熔絲規(guī)格是防止低壓短路直接損壞變壓器的關(guān)鍵所在。般情況下配電變壓器的高壓側(cè)（跌落保險）熔絲選擇在1.2～1.5倍高壓側(cè)額定電流以內(nèi)，低壓側(cè)按額定電流選用。在此情況下，即使發(fā)生低壓短路故障，熔絲也能對變壓器起到應有的保護作用。變壓器能否承受各種短路電流緊要取決于變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝，且與運行管理、運行條件及施工工藝水公正方面有很大的關(guān)系，變壓器短路事故對電網(wǎng)系統(tǒng)的運行危害極大。

避開三相負載不平衡運行。變壓器三相負載不平衡運行，將造成三相電流的不平衡，此時三相電壓也不平衡。對三相負載不平衡運行的變壓器，應視為大電流的負荷，若在大負荷期間測得的三相大不平衡電流或中性線電流超過額定電流的25%時，應將負荷在三相間重新調(diào)配。

同時，也要加強現(xiàn)場施工和運行維護中的檢查，使用牢靠的短路保護系統(tǒng)?，F(xiàn)場進行變壓器的安裝時，必需嚴格依照廠家況明和規(guī)范要求進行施工，嚴把質(zhì)量關(guān)，對發(fā)覺的隱患必需實行相應措施加以除去。運行維護人員應加強變壓器的檢查和維護保修管理工作，以保證變壓器處于良好的運行情形，并實行相應措施，降低出口和近區(qū)短路故障的幾率。

為盡量避開系統(tǒng)的短路故障，對于已投運的變壓器，首先配備牢靠的供保護系統(tǒng)使用的直流系統(tǒng)，以保旺保護動作的正確性；其次，應盡量對因短路跳閘的變壓器進行試驗檢查，可用頻率響應法測試技術(shù)測量變壓器受到短路跳閘沖擊后的情形，依據(jù)測試結(jié)果有日的地進行吊罩檢查，這樣就可以有效地避開重點事故的發(fā)生。

要使配電變壓器保持長期安全牢靠運行，除加強提高保護配置技術(shù)水平之外，在日常的運行管理方面也特別緊要。為避開仿佛事故的發(fā)生，應從多方而實行有效的掌控措施，以保證變壓器及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

變壓器的基本結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組（線圈）構(gòu)成的。變壓器鐵芯是由兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成的。繞組是繞在鐵芯上的兩個匝數(shù)不等的線圈，與相連的繞組稱為一次繞組，與負載相連的繞組稱為二次繞組。變壓器就是利用一次繞組和二次繞組匝數(shù)不同而進行變壓的。

變壓器的種類很多，各種變壓器都是利用電磁感應原理進行工作的。在鐵芯柱上裝有一次繞組和二次繞組。一次繞組與電源相接，二次繞組與負載相接。當變壓器一次繞組接入電源時，交流電源電壓在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通。磁通以鐵芯為閉合回路，穿過一次繞組及二次繞組，于是在二次繞組中產(chǎn)生感應電動勢。假如在二次繞組輸出端接入負載，就會在負載中流過交流電流。

依據(jù)電磁感應原理，在一次繞組和二次繞組中產(chǎn)生的感應電動勢分別為

E1=4.44fN1Φm

E2=4.44fN2Φm

式中，f為電源頻率（Hz）；N1為一次繞組匝數(shù)；N2為二次繞組匝數(shù)；Φm為交變主磁通的最大值。

略去一次繞組的阻抗壓降不計，則電源電壓與自感電動勢數(shù)