熊 咪

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

電力變壓器指的是電力系統(tǒng)一次回路中供輸、配、供電用的變壓器。電力變壓器結(jié)構(gòu)繁雜，運行環(huán)境相對較差，如果發(fā)生故障事故的話，對電網(wǎng)波動和供電的可靠性也有較大的影響，所以需要對于具體狀況采取對應措施。因為變壓器是連續(xù)運行，在實際工作中可能出現(xiàn)各種故障，重大事故不僅會導致變壓器自身出現(xiàn)損壞，還會造成電力供應的中斷，給工廠造成一定的生產(chǎn)經(jīng)濟損失。因此日常點檢和維護變壓器在工作中占很大的作用，更重要的是值班人員應當對變壓器可能出現(xiàn)故障的處理措施進行學習運用。

圖1 電力變壓器外觀圖

2 變壓器主體結(jié)構(gòu)簡介

油浸式變壓器主要由變壓器器身、油箱、降溫裝置、出線裝置和保護裝置構(gòu)成。變壓器的器身包括了鐵芯夾件、繞組、線圈、絕緣結(jié)構(gòu)等；油箱包括了油箱及其所有附件；降溫裝置是散熱片和吹風裝置；出線裝置則為高低壓套管；保護裝置包括了油枕、油表安全氣道、呼吸器、凈油器繼電器和測溫元件等。油浸式變壓器的鐵芯和繞組都浸沒在絕緣油里，變壓器的油兼有散熱、絕緣、防止內(nèi)部元件和材料老化、以及在內(nèi)部發(fā)生故障時起到熄滅電弧的作用［4］。而干式變壓器的鐵芯和繞組的冷卻介質(zhì)是空氣，為了便于制造和維護，小容量、低電壓的特種變壓器，也有干式變壓器。干式變壓器一般用于安全防火要求相對較高的場合。在干式變壓器中開啟式干式變壓器作為常用，適用于比較潔凈而干燥的室內(nèi)環(huán)境。

3 變壓器常見的故障

電力變壓器為了在供配電系統(tǒng)中能實現(xiàn)電壓變換、電能輸送，滿足不同電壓等級負荷需求的核心器件，貴溪冶煉廠使用最多的是三相油浸式電力變壓器，電力變壓器是直接向用電設備提供電能的配電變壓器，其繞組導體材質(zhì)有銅繞組和鋁繞組兩種，在工廠使用最為廣泛的是低損耗銅繞組變壓器。在運行中的電力變壓器，由于內(nèi)部或外部的各種原因會發(fā)生一些異常情況，從而影響變壓器正常工作造成事故。變壓器的故障主要發(fā)生在繞組、套管、鐵芯、分接開關和油箱等部位，最常發(fā)生的故障是繞組故障［1］。其中以絕緣老化和層間絕緣損壞的最多，其次是分解開關失靈，套管損壞，絕緣油劣化。故障類型多種多樣，只要充分了解變壓器的實際運行狀態(tài)，運用各種診斷方法就能提高診斷故障的準確性，從而更好地去處理故障和解決問題［5］。

3.1 變壓器發(fā)生故障的原因

（1）制造工藝本身存在的缺陷。例如加工不精細、材料質(zhì)量低劣以及設計不合格等。

（2）變壓器在運行中缺乏良好的維護和管理。如故障設備修復不徹底，檢修后安裝不細心，干燥處理不充分，或者由于檢測能力有限導致的某些故障未能及時發(fā)現(xiàn)等。

（3）絕緣老化。變壓器在運行過程中長期受到熱、電、機械應力以及環(huán)境因素的影響，會發(fā)生一些不可逆的變化過程，導致絕緣老化，這一過程十分緩慢，但當設備發(fā)生某些異常情況的時候，就會加速絕緣老化的過程形成故障［2］。惡劣的環(huán)境和嚴苛的運行條件，以及長期在技術規(guī)定允許范圍之外的運行，往往是直接導致故障的起因。

3.2 變壓器故障分類

3.2.1 按故障部位分類

變壓器故障按部位可分為繞組、引線、鐵芯、套管、分接開關、絕緣、密封等七類故障。

（1） 繞組故障。變壓器繞組是構(gòu)成變壓器輸入、輸出電能的電氣回路。變壓器繞組故障除外在影響因素外，大部分是繞組本身結(jié)構(gòu)和絕緣不合格引起的，不僅影響到繞組本身，并且對引線、鐵芯、絕緣層等都有非常大的影響。在繞組斷路的情況下，高壓側(cè)有一相斷路時，變壓器將處在非全相運行狀態(tài)，會造成低壓側(cè)三相電壓、電流的不平衡；高壓側(cè)有兩相斷路時，斷路的兩相均無電壓輸出，電壓器則為單相負載運行，所以必須更換或修復繞組。如果變壓器繞組有松動、變形、失穩(wěn)，絕緣損傷的現(xiàn)象，變壓器雖然能夠運行，但實質(zhì)上抗短路能力差，內(nèi)部易受損，若外部短路等發(fā)生進一步故障時，會使繞組內(nèi)部更加松散，極易造成局部放電損傷導線［7］。這類故障一般處理方法有：①修復內(nèi)部變形部分，必要時應立即更換繞組；②緊固松脫的襯墊和撐條，并且擰緊壓圈螺釘；③修復改善結(jié)構(gòu)，提高機械強度修補絕緣等。

（2）引線故障。引線是變壓器內(nèi)部繞組與外部接線的連接環(huán)節(jié)，它的接頭通過焊接而成，因此焊接質(zhì)量不好將會直接影響引線故障的發(fā)生。引線相間短路如果不及時處理會導致繞組相間短路，引線接觸不良則會產(chǎn)生局部引線燒斷，使得變壓器停止運行。引線接觸不良可能的原因有：分接開關損壞、螺栓松動和焊接不牢。此類問題解決方法就是在變壓器停運檢修時，對接觸不良的螺栓都重新緊固，在檢修焊接前必須將焊接面清洗干凈，并且將開關轉(zhuǎn)換到位，逐個緊固螺栓，確信一切無誤后再將變壓器投入試運行。

（3）鐵芯故障。傳遞、交換電磁能量的主要部件之一是變壓器的鐵芯，鐵芯質(zhì)量好壞是決定變壓器能否正常運行的重要關鍵。鐵芯多點接地故障出現(xiàn)較多，鐵芯局部過熱運行時間過長會使油紙鐵芯片絕緣層老化，嚴重時導致鐵芯接地引線繞斷［6］。所以變壓器鐵芯應當定期測試絕緣強度，發(fā)現(xiàn)絕緣強度低于標準時應及時更換螺栓套管和絕緣墊，或?qū)⒔^緣損壞的硅鋼片重刷絕緣。

（4）套管故障。套管是變壓器內(nèi)繞組與油箱外聯(lián)結(jié)引線的保護裝置，因為長期受到電廠、污染、風雨等影響，使得瓷釉龜裂及絕緣老化，是變壓器故障多發(fā)部位，其故障主要有：套管炸裂、套管移位、開焊等。套管爆炸將使變壓器停運甚至燒毀，套管移位、開焊會有水順著套管進到變壓器本體內(nèi)，導致變壓器繞組短路或者相間短路。因此及時清除瓷套管外表面的積灰和污垢極其重要，當發(fā)現(xiàn)套管密封不嚴或絕緣受潮劣化的情況時，應當立即更換套管。

（5）分接開關故障。因為有載分接開關內(nèi)部傳動結(jié)構(gòu)比較復雜，并且經(jīng)常操作切換，它的故障將直接影響變壓器正常運行，由于分接開關受高溫和絕緣油的影響，極易使觸頭表面氧化從而產(chǎn)生氧化膜，導致觸頭間接觸電阻增大導致接觸不良，其引起的局部門路高溫會破壞接觸表面。應當采取的措施是及時更換或者修整彈簧、對分接開關位置錯位進行糾正等。

（6）絕緣故障。變壓器內(nèi)部絕緣性能不佳會引起大部分故障，而絕緣的好壞是變壓器能否長期運行、以及安全可靠運行的關鍵。絕緣故障分為絕緣損傷和介質(zhì)損耗超標，絕緣損傷與介質(zhì)損耗超標在短期內(nèi)都不會對變壓器形成過大影響，但這些故障會使變壓器內(nèi)部造成局部放電或局部輕度過熱現(xiàn)象，嚴重時會導致變壓器內(nèi)繞組拒不短路等故障。所以檢修時應對變壓器絕緣受潮進行干燥處理，如若發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部油劣化應對其進行更換處理，對油道內(nèi)雜物進行清理，發(fā)現(xiàn)油面過低時應檢查是否存在滲漏隱患，排除隱患后將油量添加至油面線。

（7）密封不良。變壓器密封不良這類故障相對不易被發(fā)現(xiàn)，所以檢查時需要特別注意，可能原因是接頭處理不好，焊接質(zhì)量不良、螺栓亂扣等。針對密封不良進行的處理是：發(fā)現(xiàn)密封圈老化應進行更換密封圈；瓷套若有破裂則更換瓷套；發(fā)現(xiàn)箱體焊點有裂紋須對箱體進行補焊［3］。

3.2.2 按故障嚴峻程度分類

變壓器故障按嚴峻程度分類為：（1）類輕度性：不影響變壓器運行但需要進行非計劃性檢修；（2）類臨界性：變壓器性能有輕度下降或輕度受損；（3）類致命性：變壓器性能嚴重下降或受損，必須立即停止運行；（4）類災難性：變壓器爆炸或者完全損壞。

4 變壓器常見事故的處理

4.1 輕瓦斯保護動作處理

發(fā)現(xiàn)有瓦斯保護信號動作時值班人員應立即對變壓器進行外部檢查，檢查項目為油枕中的油位及油色，變壓器的電壓、電流、溫度和聲音等變化。瓦斯保護動作的原因有很多種，可能是因濾油、加油或冷卻系統(tǒng)不嚴密致使空氣進入變壓器；或因溫度下降或漏油導致油位緩慢降低；或是變壓器內(nèi)部產(chǎn)生故障產(chǎn)生少量氣體；或是因為保護裝置的二次回路故障引起的。在經(jīng)外部檢查發(fā)現(xiàn)無任何異常時，則應查明瓦斯繼電器中氣體的性質(zhì)［9］。若瓦斯繼電器發(fā)出的信號是由于變壓器內(nèi)部油分解產(chǎn)生的空氣而動作，值班人員則應放出瓦斯繼電器內(nèi)積聚的空氣，并且注意下次信號動作的間隙時間，如果不久信號消失說明變壓器無故障，如果動作時間間隙逐次縮短，則表明變壓器所對應斷路器即將跳閘，值班人員應將瓦斯保護的跳閘回路切斷，并且立即上報準備切換投入備用變壓器運行。

4.2 重瓦斯保護動作處理

瓦斯保護動作使變壓器跳閘的原因為：（1）變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障；（2）油位下降過快；（3）保護裝置二次回路存在故障；（4）變壓器檢修后投入運行時油中空氣分離出來過快，也可能導致斷路器跳閘。當瓦斯保護動作使變壓器跳閘時，值班人員應先將備用變壓器投入，將工作變壓器斷開并對其進行外部檢查。檢查油枕、防爆門、導油管、散熱器法蘭盤等處是否有噴油現(xiàn)象，變壓器的外殼是否有鼓起現(xiàn)象，變壓器蓋子與外殼間的盤根是否因油膨脹而造成損壞，然后分析氣體性質(zhì)是否可燃，以此來鑒定變壓器內(nèi)部存在何種故障。要注意的是在未消除故障前不得將變壓器二次合閘投入運行。

4.3 變壓器差動保護動作處理

差動保護是為了保證變壓器安全可靠運行而存在的，當變壓器自身發(fā)生了電氣方面的故障時差動保護會盡快地將變壓器退出運行，以此降低事故損壞變壓器的可能性。國際規(guī)程規(guī)定，對于容量較大的變壓器如并列運行6300kVA 及以上、單獨運行的10000kVA 及以上的變壓器，必須要為其設置差動保護裝置。差動保護與瓦斯保護相同之處是這兩種保護動作都比較靈敏、可靠性高，而且都是變壓器本體的主保護，不同之處就是差動保護反映了變壓器內(nèi)部電氣方面的故障，而瓦斯保護主要是反映變壓器內(nèi)部過熱等原因引起的油氣分離的故障。運行中的變壓器因差動保護動作引起斷路器跳閘，運行人員應該立即拉開變壓器各側(cè)刀閘，認真檢查變壓器本體是否有明顯異常，然后檢查變壓器差動保護區(qū)范圍的所有一次設備，還需要對變壓器差動保護回路進行檢查，看有無擊穿、短路以及異物誤碰的情況。之后還應該對變壓器的外部故障測量，主要是查看遙測絕緣電阻，用以判斷變壓器內(nèi)部有無故障。

除瓦斯保護和差動保護外，變壓器還設有定時限過電流保護、零序保護等。當主變壓器因定時限過流保護動作跳閘時，應當檢查各出線開關保護裝置的動作情況等，如果查明是因為某出線故障引起的越級跳閘，則應當拉開該出線開關，恢復變壓器運行向其余線路送電，若查不出明顯故障，則應當將變壓器空載試運行一次，運行正常則可將其恢復送電。如果檢查發(fā)現(xiàn)某側(cè)母線有明顯的故障現(xiàn)象，而主變壓器本體沒有明顯故障，應切除故障母線后再試合閘送電，當檢查發(fā)現(xiàn)主變壓器有明顯的可能故障征兆時，不允許將其合閘送電，應匯報上級等候處理。當零序保護動作時，一般是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障引起的，事故發(fā)生后應立即匯報調(diào)度等候處理。

4.4 變壓器著火事故處理

變壓器著火應首先斷開其電源，迅速使用滅火裝置進行滅火。如果油溢出在變壓器頂蓋上面著火，立即打開下部油門放油至適當油位；若是變壓器內(nèi)部故障而引起的著火，則不能放油，不然變壓器將有可能發(fā)生嚴重爆炸。由于變壓器故障導致著火事故的后果十分嚴重，值班人員更應當高度警惕，作好各種情況下的事故預案，提高面對緊急狀態(tài)和突發(fā)事故下解決問題的應變技能，努力將事故的影響降低到最小范圍。

4.5 變壓器自行跳閘處理

為了保證變壓器安全運行及操作，變壓器高、中、低壓側(cè)都裝設了斷路器，同時還裝有相對應的繼電保護裝置。當變壓器的斷路器自行跳閘后，運行人員應立即清除、準確地向值班調(diào)度員進行匯報；不應慌亂、匆忙或未經(jīng)慎重考慮自行處理。待情況清晰后，要迅速向調(diào)度員匯報事故發(fā)生的時間及現(xiàn)象、跳閘斷路器的名稱、編號、繼電保護和自動裝置等變化，并在值班調(diào)度員的指揮下沉著冷靜、迅速準確的進行處理［1］。

5 結(jié)語

隨著工廠用電量的日益增加，作為整個電網(wǎng)核心的配電變壓器更是確保電網(wǎng)安全運行的關鍵，變壓器發(fā)生故障不止影響系統(tǒng)電網(wǎng)正常運行，也會給生產(chǎn)上造成經(jīng)濟損失，為了使得電網(wǎng)能夠高效率高穩(wěn)定地運行，運行過程中鞏固變壓器的日常維護管理就非常重要，只要我們平時注意觀察、巡視設備時對變壓器是否正常運行多加注意，就可以及時察覺失常故障現(xiàn)象，然后有針對性地采取措施解決故障預防事故的發(fā)生，為用戶更加安全、可靠的送電。