張會(huì)華

大唐三門(mén)峽發(fā)電有限責(zé)任公司 河南三門(mén)峽 472143

變壓器是靜止的設(shè)備，和電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)不同，如果油浸式變壓器發(fā)生上述異常情況，肯定是很危險(xiǎn)的。建議在出現(xiàn)以上異常時(shí)，千萬(wàn)不要去現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)故障，以防變壓器爆炸，先要考慮減負(fù)荷或倒換到備用變壓器運(yùn)行，甚至馬上緊急停運(yùn)。畢竟，人和設(shè)備本身的安全是最重要的。

1 電力變壓器故障機(jī)理

電力變壓器是用來(lái)將某一數(shù)值的交流電壓轉(zhuǎn)化為工作頻率相同的另一種電壓的設(shè)備。按照不同的類型電力變壓器可以分為不同種類，例如按照繞組分類，變壓器可以分為雙繞組、三繞組以及自耦型等。按照用途可以分為升壓型、聯(lián)絡(luò)型以及降壓型等等。目前在電力市場(chǎng)中應(yīng)用比較廣泛的是油浸式變壓器。因此本文以油浸式變壓器為例進(jìn)行研究。油浸式變壓器是用變壓器油進(jìn)行絕緣和散熱的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后，變壓器內(nèi)的油質(zhì)就會(huì)逐年的老化裂解。通過(guò)研究變壓器油裂解主要包括以下方面：一是絕緣油的裂解。由于絕緣油中含有化學(xué)基團(tuán)，這些化學(xué)基團(tuán)在高溫的影響下會(huì)逐漸發(fā)生化學(xué)變化，這樣當(dāng)故障程度聚集到一定程度后故障氣體就會(huì)析出;二是固體絕緣材料的裂解。變壓器內(nèi)部所使用的絕緣材料含有無(wú)水右旋糖環(huán)，這些物質(zhì)的熱穩(wěn)定性比較弱，因此當(dāng)變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)因?yàn)闊岫霈F(xiàn)分解。因此油浸式變壓器故障主要呈現(xiàn)的是熱性或者電性故障[1]。

2 電力變壓器故障缺陷原因分析

2.1 短路故障及分析

（1）出口短路電流引起絕緣過(guò)熱故障。變壓器正常工作過(guò)程中出現(xiàn)短路故障，會(huì)使變壓器繞組中產(chǎn)生幾十倍額定值的短路電流，瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致變壓器過(guò)熱故障。高溫超過(guò)變壓器的承受能力將會(huì)損毀變壓器的絕緣材料，產(chǎn)生接地故障甚至燒毀變壓器。變壓器出口短路具有多種形式，如三相短路、兩相短路、單相接地短路等。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，對(duì)于中性點(diǎn)接地的變壓器系統(tǒng)，短路故障比例分布大致如下：?jiǎn)蜗嘟拥貫?0%～65%，兩相短路為10%～15%，兩相接地為10%～15%，三相短路為5%～10%。變壓器最大短路電流出現(xiàn)在三相短路故障時(shí)，所以成為國(guó)標(biāo)對(duì)變壓器短路電流規(guī)定的重要指標(biāo)。（2）出口短路電動(dòng)力引起繞組變形。變壓器短路電流會(huì)對(duì)繞組產(chǎn)生一定的沖擊作用，短路電流較小時(shí)產(chǎn)生輕微繞組變形，短路電流較大時(shí)會(huì)使繞組變形較大，嚴(yán)重的會(huì)使繞組損毀，其中輕微繞組變形如果不及時(shí)處理，頻繁的短路沖擊作用也會(huì)造成繞組的損毀。短路電流破壞繞組的原因是繞組周圍存在漏磁通量，載流導(dǎo)線在漏磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力，短路電流越大，電動(dòng)力越強(qiáng)，表現(xiàn)為繞組所受軸向電動(dòng)力和輻向電動(dòng)力。前者表現(xiàn)出壓縮繞組的效果，可能會(huì)破壞繞組匝線的絕緣；后者表現(xiàn)為繞組向外擴(kuò)張效果，破壞繞組的穩(wěn)定性，極易損壞相間絕緣，過(guò)大時(shí)將會(huì)扭曲繞組或扯斷繞組導(dǎo)線。

2.2 放電故障及分析

（1）變壓器局部放電故障。變壓器局部放電故障多發(fā)生在絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣隙、油膜等邊緣處，初始放電階段能量較低，情況較為復(fù)雜，根據(jù)放電介質(zhì)可分為氣泡局部放電及油中局部放電。究其原因主要是由于絕緣材料內(nèi)部存在空穴，空穴內(nèi)部存在氣體，氣體介電常數(shù)小于油和紙絕緣材料，能夠承受較高的電場(chǎng)強(qiáng)度，可是其耐壓強(qiáng)度較低，因此放電優(yōu)先出現(xiàn)在氣隙邊緣位置。（2）變壓器火花放電故障。變壓器火花放電故障產(chǎn)生的原因包括懸浮電位和油內(nèi)雜質(zhì)。變壓器中懸浮電位存在的位置場(chǎng)強(qiáng)集中，變壓器油氣化現(xiàn)象明顯，色譜分析結(jié)果異常。懸浮放電經(jīng)常出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部電位較高的結(jié)構(gòu)件處，如調(diào)節(jié)電壓的繞組，也會(huì)出現(xiàn)在地電位的結(jié)構(gòu)件處，如硅鋼片磁屏蔽、相關(guān)金屬緊固件等。（3）變壓器電弧放電故障。電弧放電會(huì)產(chǎn)生較高的能量，其表現(xiàn)形式以繞組匝層與匝層之間的絕緣材料擊穿最為常見(jiàn)，還包括引線斷裂、分接開(kāi)關(guān)飛弧等。電弧放電故障常常伴有變壓器絕緣材料擊穿、金屬結(jié)構(gòu)件畸變或燒毀、變壓器燒毀或爆炸，放電之前無(wú)任何前兆，屬于突發(fā)故障[2]。

3 措施

3.1 完善高壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作

想要完善高壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，需要在兩圈變壓器主變高壓后備增設(shè)門(mén)電路，使其邏輯更為合理，在實(shí)際保護(hù)工作中，低壓側(cè)斷路器斷開(kāi)并且高壓側(cè)電流較大，可以結(jié)合設(shè)定時(shí)間跳高壓側(cè)斷路器，與兩圈變壓器后備保護(hù)相同，在三圈變壓器后備保護(hù)工作中，也需要增設(shè)門(mén)電路，從而加強(qiáng)邏輯性，在實(shí)際工作中，如果低壓側(cè)斷路器斷開(kāi)，或中壓側(cè)斷路器斷開(kāi)，同時(shí)高壓側(cè)電流較大，查處規(guī)定范圍是，需要結(jié)合預(yù)定時(shí)間跳低、中、高三側(cè)斷路器。對(duì)于中壓側(cè)變壓器后備保護(hù)邏輯改進(jìn)以及低壓側(cè)變壓器后備保護(hù)邏輯改進(jìn)工作，需要增設(shè)門(mén)電路，這時(shí)，如果低壓側(cè)斷路器斷開(kāi)，同時(shí)低壓側(cè)的電流較大，并且超出規(guī)定崗位，需要結(jié)合預(yù)定時(shí)間跳高壓側(cè)斷路器。

3.2 電力變壓器后備保護(hù)

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，如果主變阻抗過(guò)大，極其容易引發(fā)主變低壓側(cè)出現(xiàn)故障，通常情況下高壓側(cè)出現(xiàn)故障較少，故障一旦出現(xiàn)，將會(huì)導(dǎo)致開(kāi)放電壓閉鎖功能失效。為了提高故障時(shí)的靈敏度。需要通過(guò)高低壓側(cè)復(fù)合序電壓并聯(lián)開(kāi)放方式進(jìn)行處理。從而保證故障有效解決，在實(shí)際操作過(guò)程中，需要通過(guò)變壓器高、低兩側(cè)電壓中的任意一側(cè)動(dòng)作，從而開(kāi)放閉鎖回路。電力變壓器在復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)過(guò)程中，通過(guò)反應(yīng)相間短路的實(shí)際情況，可以作為電力變壓器后備保護(hù)的依據(jù)，繼電保護(hù)技術(shù)中，交流回路通過(guò)直角接線，當(dāng)本側(cè)TV 斷線時(shí)，此時(shí)保護(hù)的方向元件也會(huì)推出，如果電壓故障排除，保護(hù)也隨之完成。復(fù)合電壓元件動(dòng)作判斷依據(jù)為分鐘＜低電壓定值；U2 ＞Ufx 負(fù)序電壓定值。電壓電流取自本側(cè)的TV 或電力變壓器中的TV。而功率方向元件電壓電流取自本側(cè)TV 和TA，過(guò)留原件電流取自TA。后備保護(hù)中的方向過(guò)流保護(hù)，通過(guò)單項(xiàng)接地故障的實(shí)際情況進(jìn)行分析，能夠?yàn)殡娏ψ儔浩鞯暮髠浔Ｗo(hù)提供重要依據(jù)，在實(shí)際保護(hù)過(guò)程中，通過(guò)0 度接線去本側(cè)的TV 和TA，如果TV 線斷開(kāi)，則保護(hù)元件會(huì)退出，如果TV 線斷開(kāi)后電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，表明保護(hù)正常。電力變壓器中間隙零序保護(hù)，通過(guò)零序保護(hù)，能夠?qū)⒆儔浩鏖g隙電壓以及間隙擊穿的零序電流正確反映，零序電流取自本側(cè)的零序。

3.3 變壓器短路故障的解決

根據(jù)變壓器運(yùn)行狀況，實(shí)行狀態(tài)檢修和試驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)缺陷，優(yōu)先制定計(jì)劃大修方案，及時(shí)處理缺陷。

某年4 月30 日21 時(shí)22 分，某熱電廠運(yùn)行中的2 號(hào)機(jī)2 號(hào)變壓器(SFPS7－240000/242/121/15 型)輕瓦斯、重瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。故障后，在變壓器上部人孔處就可看到變壓器內(nèi)部出現(xiàn)較重的故障。檢修后發(fā)現(xiàn)，低壓15kV 回路出現(xiàn)了短路故障。變壓器的解體檢查和處理情況。由于現(xiàn)場(chǎng)不具備條件進(jìn)行解體檢查和恢復(fù)，決定將這臺(tái)變壓器返回制造廠修理。檢查的結(jié)果是：高壓繞組A、B 相都比較完整，C 相的軸向高度的中部有2 ～3 個(gè)線段出現(xiàn)變形并構(gòu)成了線段間和匝間短路；B、C 相層壓木壓板變形和開(kāi)裂，其中B 相開(kāi)裂最嚴(yán)重；高壓側(cè)的有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)比較完整。拔掉高壓繞組后發(fā)現(xiàn)低壓繞組的b、c 相線段有嚴(yán)重的軸向和輻向上的波浪形和凸凹變形，端部尤為嚴(yán)重。由于變壓器的繞組和絕緣部件都有嚴(yán)重?fù)p壞，在恢復(fù)時(shí)除部分部件繼續(xù)使用外，絕大部分部件都進(jìn)行了更新，C 相高、低壓繞組重繞。高壓繞組A、B 相經(jīng)仔細(xì)檢查和測(cè)試后，完好可繼續(xù)使用。

總之，通過(guò)變壓器運(yùn)行的聲音、溫度等現(xiàn)象變化對(duì)變壓器故障進(jìn)行分析，只能作為現(xiàn)場(chǎng)直觀的初步判斷。因?yàn)?，變壓器的?nèi)部故障不僅是單一方面的直觀反映，它涉及諸多因素，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)假象。就像人發(fā)燒一樣，不一定是感冒，很多疾病都會(huì)引起體溫過(guò)熱，電器設(shè)備也是一樣的。必要時(shí)，進(jìn)行變壓器特性試驗(yàn)及綜合分析，才能準(zhǔn)確可靠地找出故障原因，判明事故性質(zhì)，提出較完備、合理的處理方法。電力變壓器日常維護(hù)除了聲音、溫度的監(jiān)視還應(yīng)注重定期油色譜化驗(yàn)分析、定期紅外檢測(cè)、在線裝置數(shù)據(jù)變化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不滿于規(guī)程時(shí)要及時(shí)分析原因，及時(shí)采取措施，保證變壓器的健康運(yùn)行。由此可見(jiàn)，本文的研究也就顯得十分的有意義[3-5]。