关于变压器运行故障问题探讨
文章来源:北京创联汇通电气 发布时间： 2017-05-23 08:41:14
导读：配电变压器运行中安全、环保方面的问题，成为制约电力工业可持续发展的因素，必须引起全行业的密切关注。
不间断的变压器供应已成为工业生产、防军事、科技发展及人民生活中至关重要的因素。人们对能源不间断供应的依赖性是非常重要的，但往往是直到厂房里的生产设备突然停止工作、大楼灯光突然全部熄灭、电梯被悬在楼层之间、甚至发生电力变压器系统崩溃、发生大面积停电时才意识到各种变压器，断路器、布线及变压器运行故障的重要性。
变压器运行故障通常是伴随着电弧和放电以及剧烈燃烧而发生，随后电力设备即发生短路或其他故障，轻则可能仅仅是机器停转，照明完全熄灭，严重时会发生重大火灾乃至造成人身伤亡事故。因此如何确保变压器的安全运行受到了世界各的广泛关注。
在中高速的现代化发展中，电力工业的安全运行起着关键作用。本文对电力变压器故障进行分析，提出自己浅薄的见解仅供各位参考。
１、变压器运行故障的分类
１.1各类型变压器的故障
据不完全统计，电力系统所发生的故障中，电力变压器发生故障造成的损失始终占电力系统事故损失的主导地位。
１.2不同用户的变压器运行故障
变压器使用在不同的部门，故障率是不同的。为了分析变压器发生故障的危险性，可将用户划分为１１个先立类型：（１）水泥与采矿业；（２）化工、石油与天然气：（３）电力部门：（４）食品加工；（５）医疗：（６）制造业；（７）冶金工业；（８）塑料；（９）印刷业；（１０）商业建筑；（１１）纸浆与造纸业。
根据有关资料报道：电力部门的风险是较高的，冶金工业及制造业分别列在第二和第三位。
1.3变压器的使用年限故障
根据变压器设计规范，在“理想状况下”变压器的使用寿命可达３０—４０年，很明显的是在实际中并非如此。根据有关资料分析，在１９７５年的统计中，故障时的变压器平均寿命为9.4年。在１９８５年的统计中，变压器平均寿命为14.9年。
在电力工业中变压器的使用寿命应当给予特别地关注。我上个世纪５０年代到８０年代安装的设备，按其设计与运行的状况，现在大部分都已到了老化阶段。故必须对已安装变压器的故障可能性给予特别的关注。
２、变压器故障原因分析
尽管老化趋势及使用不同，故障的基本原因仍然相同。多种因素都可能影响到绝缘材料的预期寿命，负责电气设备操作的人员应给予细致地考虑。这些因素包括：误用、振动，过高的操作温度、雷电或涌流、过负荷，对控制设备的维护不够、清洁不良，对闲置设备的维护不够，不恰当的润滑以及误操作等。变压器故障的基本原因如下：
２.１雷击
雷电波看来比以往的研究要少，这是因为改变了对起因的分类方法。现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。
２.２线路涌流
线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为先位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障、网络以及其他输配（Ｔ&Ｄ）方面的异常现象。这类起因在变压器故障中占有显著比例的事实表明：必须在冲击保护或对自己有冲击保护充分性的验证方面给予更多的关注。
２.３制造工艺不良
在仅有很小比例的故障归咎于工艺或制造方面的缺陷。例如出线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。
２.４绝缘老化
绝缘老化列在第二位。由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命仅有17.8年，大大低于预期为３５—４０年的寿命。在１９８３年的统计中，发生故障时变压器的平均寿命为２０年。
２.５过载
这一类包括了变压器运行故障确定是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。较终造成变压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘老化后，纸绝缘强度降低。因此，外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损，进而发生故障。
２.６ 受潮
受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配合侵入油箱以及绝缘油中存在水分。
２.７维护不良
保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。这一类包括未装控制或装的不正确、冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀。
２.８破坏及人为损坏
这一类变压器运行故障通常确定为明显的故意破坏行为，被盗、搬运过程中损坏。
２.９连接松动
连接松动也可以包括在维护不足一类中，这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况，其中的一个问题就是不同性质金属之间不当的配合，尽管这种现象近几年来有所减少。另一个问题就是螺栓连接间的紧固不恰当。
３、变压器维护建议
根据以上统计分析结果，用户可制订一个维护、检查和试验的计划。这样不但将显著地减少变压器运行故障的发生以及不可预计的电力中断，而且可大量节约经费和时间。因为一旦发生事故，不仅修理费用以及停工期的花费巨大，重绕线圈或重造一台大型的电力变压器需要６到１２个月的时间。因而，以下建议及良好维护制度将有助于变压器获得较大的使用寿命。
３.１安装及运行
（１）确保负荷在变压器的设计允许范围之内。在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温。
（２）变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外，确定该变压器适于户外运行。
（３）保护变压器不受雷击以及外部损坏危险。
３.２对油的检验
变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。除小型配电变压器外，所有变压器的油样应经常作击穿试验及界质损耗试验，以确保正确地检测水平并通过过滤将其去除。
应进行油中故障气体的分析。应用变压器油中８种故障气体在线监测仪，连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量，通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能，试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。
３.３经常维护
（１）保持瓷套管及绝缘子的清洁。
（２）在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。
（３）保证电气连接的紧固可靠。
（４）定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。
（５）每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介质的检测。
（６）每年检验避雷接地的可靠性。接地必须可靠，而引线应尽可能短。旱季应检测接地电阻，其值不应超过５欧。
（７）应考虑将在线检测系统用于较关键的变压器上。目前市场上有多种在线检测系统，供应商将不同的探测器与传感器加以组装，并将其与数据采集装置相连。同时提供了通过调制解调器实现远距离通讯的功能。美ＳＥＲＶＥＲＯＮ公司的ＴＲＵＥＧＡＳ油中８种故障气体在线监测仪就是极好的选择。此系统监测真实故障气体含量，结合“专家系统”论断将无害情况与危险事件加以区分，保证变压器的安全运行。
４、结束语
变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，变压器运行故障事故率仍然很高。中在上个世纪７０年代的１０年中，１１０ＫＶ及以上变压器的年平均绝缘事故率约为17.66台次，恶性事故重大损失也时有发生。因此借鉴外经验，利用先进在线监测设备，加强状态维护模式，以使电力供应更加安全可靠。
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