郭中華（中鐵建第十二局集團有限公司，太原030024）

油浸式電力變壓器的故障分析與預防對策探究

郭中華
（中鐵建第十二局集團有限公司，太原030024）

介紹了油浸式變壓器的特點，探討了油浸式變壓器的常見故障,例如油溫異常、滲漏油、油色油位異常等，提出了故障的預防對策，并以安哥拉工程項目為例，對工程中故障出現(xiàn)的原因以及解決措施進行了分析和探討。

油浸式；電力變壓器；故障分析；預防對策

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.014

1　引言

在電力系統(tǒng)運行過程中，變壓器發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過利用變壓器可以實現(xiàn)電能的升壓和降壓調節(jié)，降低電力輸送過程中的損失，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、經濟的運行。目前常用的變壓器主要有干式和油浸式兩種，其中，油浸式變壓器具有維護方便、成本低、適用范圍廣等特點，在電力行業(yè)得到了廣泛的應用。為了保證油浸式電力變壓器的穩(wěn)定運行，需要了解對變壓器常見故障，并掌握相應的有效預防措施。

2　油浸式變壓器的特點

油浸式變壓器可以在戶內使用，也可以在戶外使用。與干式變壓器相比，油浸式變壓器主要有以下特點。

1）油浸式變壓器通常情況下均采用銅箔繞抽的圓筒式結構，除過小容量的一般會采用銅導線結構；多層圓筒式結構主要為高壓繞油組所采用，在一定程度上可以平衡繞組的安匝分布，減少漏磁，同時也可以提高抗短路能力和機械強度。

2）鐵心和繞組均采取了緊固措施，器身高、低壓引線等緊固部分主要為不吊心結構，自帶防松螺母，具有較高的運輸顛震承受能力。

3）油箱采用波紋片，其可以發(fā)揮較好的呼吸作用，可以填補由溫度變化而誘發(fā)的油體積變化。因此，本產品無需儲油柜，在一定程度上不至于使得油浸式變壓器的高度過高。

4）波紋片很好地代替了儲油柜，避免變壓器油和外界環(huán)境有更多的接觸，能夠防止氧氣、水分的無故滲入，大大改善了絕緣性能。

綜上可知，油浸式變壓器在正常工作時無需換油，一方面使得變壓器的維修成本大幅度減少，另一方面還可以延長變壓器的使用壽命。

2　變壓器異常運行和常見故障成因分析

3.1油溫異常

變壓器在正常運行和冷卻狀態(tài)下，其油溫會持續(xù)升高，究其原因主要有以下幾點。

1）損壞的渦流或夾緊鐵芯用的穿芯螺栓絕緣可以導致變壓器的油溫升高，渦流會使鐵芯長時間處于過熱的狀態(tài)，進而損壞硅鋼片，造成硅鋼片和穿芯螺栓之間出現(xiàn)短接現(xiàn)象，此時穿芯螺栓會有較大的電流通過，引起螺栓發(fā)熱，最終致使變壓器油溫升高。

2）二次線路上有大電阻短路、繞組局部層間和匝間短路、內部接點出現(xiàn)問題，增大接觸電阻等原因，都可以使變壓器油溫升高。

3）散熱器閥門未及時打開、缺乏油量、負載量過大、環(huán)境溫度過高、輸油泵和冷卻風扇出現(xiàn)故障等。針對變壓器油溫過高的現(xiàn)象，一般過高的油溫會使得油位有明顯下降，此時應及時補充油量[1]，根據相關規(guī)定進行加油。對于因漏油過多而導致的油位降低，應立即將瓦斯保護更改為只動作于信號，采取有效措施改善漏油現(xiàn)狀，并及時補充油量。

3.2油色、油位異常

變壓器內部出現(xiàn)故障和部件溫度過高都會改變原有的氣味和顏色。

1）變色和異常氣味一般由次套管端子的緊固部分過于松動，接觸面溫度較高等引發(fā)；

2）油箱因局部發(fā)熱而導致油漆變色的現(xiàn)象常和變壓器的漏磁效應有著密切的關系；

3）受損的瓷套管會引起冷卻風扇、油泵燒毀發(fā)出燒焦氣味；

4）吸濕計變色和滲入油室水量過大、墊圈受損、吸潮過度等原因有關；

5）含有炭粒和水分的油一般閃點會有所降低，酸價會有所升高，絕緣性能有待提高，極易造成繞組和外殼的擊穿。

3.3滲漏油

變壓器運行中滲漏油的現(xiàn)象比較常見，其主要原因有以下幾點。

1）油箱和零部件之間的接口密封性不好，鑄件和焊件存在不足，運行負荷太大，出現(xiàn)顛震現(xiàn)象等。

2）變壓器內部出現(xiàn)故障會導致油溫升高，使得油體積變大，出現(xiàn)噴油或漏油現(xiàn)象。油質的好壞可以通過觀察油的具體形態(tài)和顏色進行判斷[2]。根據周圍溫度標準線進行判斷油面是否正常，油面過低會使得變壓器漏油，過高可能是內部的冷卻裝置出現(xiàn)故障。

3.4鐵芯故障

鐵芯故障在油浸式變壓器中屬于一種比較常見的故障。主要表現(xiàn)為以下兩種。

3.4.1變壓器運行中過熱并伴有清脆的響聲

該故障出現(xiàn)時,鐵芯局部過熱,有特征氣體出現(xiàn)且變壓器內部有間歇放電現(xiàn)象。故障出現(xiàn)主要是由下述幾個方面的因素造成的：

1）鐵芯疊片未緊固或者緊固螺栓擰偏斜,導致鐵芯局部短路過熱，對于此故障需要松開夾件理順松散處疊片再加緊固。撥正緊固螺栓加上絕緣套及絕緣墊后,再擰緊螺母。

2）穿心螺桿上螺母松動，軛鐵和邊柱上下端疊片有凹現(xiàn)象。對于此故障需要拆下穿心螺桿及夾件,取出繞組,對鐵芯進行全面檢查。

3）疊片毛刺大，造成疊片局部短路產生渦流，引起鐵芯局部過熱。此故障手摸疊片面有割手感，明顯毛刺超標，用千分尺測量0.08~0.13mm不等，需重新去毛刺加涂漆烘干處理。

3.4.2鐵芯過熱,氣體繼電器動作

該故障出現(xiàn)時主要表現(xiàn)為部分鐵芯疊片表面漆膜或氧化膜脫落,進行色譜分析后,發(fā)現(xiàn)氣體是CH4、H2、C2H4并且超標。故障主要是由下述原因造成的：

1）穿芯螺桿絕緣破裂或過熱碳化，穿芯螺桿座套過長,座套與鐵芯碰撞。對此類故障需要更換破裂或碳化的穿心螺桿絕緣。

2）鐵質夾件夾緊位置不當,碰到鐵芯,造成鐵芯局部短路和過熱。對此類故障需要松開鐵夾件且調整位置后再擰緊螺母。

3）變壓器總裝中由于不細心,將焊渣、電焊條頭等其他異物落在鐵芯上,使鐵芯局部短路，對此類故障要安排工作人員清除落人鐵芯中的焊渣及金屬異物。

4）安裝接地銅片,銅片過長,聯(lián)接后銅片又觸及另一部分鐵芯疊片,形成兩點或多點接地和短路,使鐵芯局部過熱。對此類故障需要將接地銅片取出,剪去多余長度后,再插入疊片中固定牢，穿芯螺桿座套卸下鋸去一段,再裝配好。

4　故障預防對策

準確診斷故障的主要手段是變壓器故障的檢測技術，其在變壓器故障預防策略中占據著重要的地位。依據電力設備預防性試驗的規(guī)章制度，諸如油中的氣體的色譜分析、直流電阻檢測、絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測、絕緣介質損失角正切檢測、油質檢測、局部放電檢測及絕緣耐壓試驗等為試驗的具體項目和操作順序。

5　實例分析

5.1案例介紹

安哥拉凱蘭巴·凱亞西（簡稱K.K.）居民新城項目，該項目位于首都羅安達東南約40km處，是安哥拉目前最大的房建類項目和最大的民生工程，主要包括：開閉所13座，變電所67座，箱式變電站101座，照明箱式變電站17座，開關柜1754余面，光、電纜1000余km等。其中，2臺油浸式電力變壓器在運行過程中使用色譜分析發(fā)現(xiàn)，變壓器油氣相色譜不達標，如圖1所示，根據色譜圖像對變壓器故障進行了分析。

圖1　1#主變氫1、甲院、乙烯、乙炔走勢圖

5.2故障原因分析

對故障點進行多次分析后認為，故障原因可能是因為活化放電造成的。由于變壓器運輸和安裝過程中，可能會有一部分構件出現(xiàn)了松動，處于低壓和高壓間的電極會根據阻抗形式進行分壓，由于此部件位置產生了壓差，導致兩極之間出現(xiàn)了火花和放電，從而致使絕緣油中出現(xiàn)了很多特征氣體，致使試驗分析數(shù)據超過標準值。

5.3故障排查

在對色譜試驗結果和數(shù)據進行全面分析后，結合自己的工作經驗決定從下屬機電對項目進行檢查。

1）檢查變壓器的鐵心和繞組；

2）檢查絕緣護套、中性點套管、高壓引線，查看是否存在燒傷的痕跡；

3）檢查低壓套管結構和各類緊固件是否存在松動的情況；

4）對分接開關中切換開關、選擇開關、觸頭開關的接觸情況進行檢查；

5）對銅管芯子、均壓球等容易產生間隙的位置進行檢查。

5.4檢查結果

銅管檢查發(fā)現(xiàn)分接開關油箱接頭位置引線長度過大，并且排列不整齊導致放電，并且存在燒傷的痕跡。根據檢查結果，工作人員重新整理了分接開關油箱接頭處的引線，并對燒傷的螺絲進行了更換，使用高真空濾油機按照脫氣處理的方法對變壓器進行了處理，勻速進行抽空，真空度達到要求后保存24h不變，然后將油注入到油箱中[3]。處理完成后，在變壓器使用之前，再次檢查絕緣油，保證指標達到要求。

6　結語

綜上所述，油浸變壓器故障是由多個方面的因素造成的，不能單獨從一個方面進行考慮。對故障需要進行全面的分析和測量，只有這樣，才能將故障的原因找出來，分析其性質，從而提出合理的解決措施，實現(xiàn)油浸式變壓器的穩(wěn)定運行。

【1】王瑜，趙健網.油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對策[J].電力環(huán)境保護，2008(3)：426-328.

【2】張國棟.油浸式電力變壓器儲油柜油位異常原因分析及補充油量的計算[J].電工技術，2008(9)：92-94.

【3】王和忠，季小龍，朱如勇，等.油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對策[J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報，2008(1)：135-137.

Exploration of Fault Analysis and Prevention Countermeasures of Oil Immersed Power Transformer

GUO Zhong-hua
（China Rallway 12TH Bureau GroupCo.Ltd.,Taiyuan030024，China）

In thispaper,thecharacteristicsofoilimmersed transformerareanalyzed,and common faultsofoilimmersed transformer arediscussed,suchasabnormaloiltemperature,oil leakage,oil levelabnormal,and puts forward theCountermeasures forpreventing the fault.Finally,toengineeringprojectsin Angola,forexample,toengineering faultreasonsand solvingmeasureswereanalyzed and discussed in thispaper.

oilimmersed；powertransformer;faultanalysis;preventivemeasures

TM 411；TM 403.5

A

1007-9467（2016）11-0056-03

郭中華（1985～），男，廣東廣州人，工程師，從事電力工程施工管理研究。

2016-08-09