關于變壓器運行故障問題探討
文章來源:北京創聯匯通電氣 ????? 發布時間： 2017-05-23 08:41:14
導讀：配電變壓器運行中安全、環保方面的問題，成為制約電力工業可持續發展的因素，必須引起全行業的密切關注。
不間斷的變壓器供應已成為工業生產、防軍事、科技發展及人民生活中至關重要的因素。人們對能源不間斷供應的依賴性是非常重要的，但往往是直到廠房里的生產設備突然停止工作、大樓燈光突然全部熄滅、電梯被懸在樓層之間、甚至發生電力變壓器系統崩潰、發生大面積停電時才意識到各種變壓器，斷路器、布線及變壓器運行故障的重要性。
變壓器運行故障通常是伴隨著電弧和放電以及劇烈燃燒而發生，隨后電力設備即發生短路或其他故障，輕則可能僅僅是機器停轉，照明完全熄滅，嚴重時會發生重大火災乃至造成人身傷亡事故。因此如何確保變壓器的安全運行受到了世界各的廣泛關注。
在中高速的現代化發展中，電力工業的安全運行起著關鍵作用。本文對電力變壓器故障進行分析，提出自己淺薄的見解僅供各位參考。
１、變壓器運行故障的分類
１.1各類型變壓器的故障
據不完全統計，電力系統所發生的故障中，電力變壓器發生故障造成的損失始終占電力系統事故損失的主導地位。
１.2不同用戶的變壓器運行故障
變壓器使用在不同的部門，故障率是不同的。為了分析變壓器發生故障的危險性，可將用戶劃分為１１個先立類型：（１）水泥與采礦業；（２）化工、石油與天然氣：（３）電力部門：（４）食品加工；（５）醫療：（６）制造業；（７）冶金工業；（８）塑料；（９）印刷業；（１０）商業建筑；（１１）紙漿與造紙業。
根據有關資料報道：電力部門的風險是較高的，冶金工業及制造業分別列在第二和第三位。
1.3變壓器的使用年限故障
根據變壓器設計規范，在“理想狀況下”變壓器的使用壽命可達３０—４０年，很明顯的是在實際中并非如此。根據有關資料分析，在１９７５年的統計中，故障時的變壓器平均壽命為9.4年。在１９８５年的統計中，變壓器平均壽命為14.9年。
在電力工業中變壓器的使用壽命應當給予特別地關注。我上個世紀５０年代到８０年代安裝的設備，按其設計與運行的狀況，現在大部分都已到了老化階段。故必須對已安裝變壓器的故障可能性給予特別的關注。
２、變壓器故障原因分析
盡管老化趨勢及使用不同，故障的基本原因仍然相同。多種因素都可能影響到絕緣材料的預期壽命，負責電氣設備操作的人員應給予細致地考慮。這些因素包括：誤用、振動，過高的操作溫度、雷電或涌流、過負荷，對控制設備的維護不夠、清潔不良，對閑置設備的維護不夠，不恰當的潤滑以及誤操作等。變壓器故障的基本原因如下：
２.１雷擊
雷電波看來比以往的研究要少，這是因為改變了對起因的分類方法。現在，除非明確屬于雷擊事故，一般的沖擊故障均被列為“線路涌流”。
２.２線路涌流
線路涌流（或稱線路干擾）在導致變壓器故障的所有因素中被列為先位。這一類中包括合閘過電壓、電壓峰值、線路故障、網絡以及其他輸配（Ｔ&Ｄ）方面的異常現象。這類起因在變壓器故障中占有顯著比例的事實表明：必須在沖擊保護或對自己有沖擊保護充分性的驗證方面給予更多的關注。
２.３制造工藝不良
在僅有很小比例的故障歸咎于工藝或制造方面的缺陷。例如出線端松動或無支撐、墊塊松動、焊接不良、鐵心絕緣不良、抗短路強度不足以及油箱中留有異物。
２.４絕緣老化
絕緣老化列在第二位。由于絕緣老化的因素，變壓器的平均壽命僅有17.8年，大大低于預期為３５—４０年的壽命。在１９８３年的統計中，發生故障時變壓器的平均壽命為２０年。
２.５過載
這一類包括了變壓器運行故障確定是由過負荷導致的故障，僅指那些長期處于超過銘牌功率工作狀態下的變壓器。過負荷經常會發生在發電廠或用電部門持續緩慢提升負荷的情況下。較終造成變壓器超負荷運行，過高的溫度導致了絕緣的過早老化。當變壓器的絕緣老化后，紙絕緣強度降低。因此，外部故障的沖擊力就可能導致絕緣破損，進而發生故障。
２.６ 受潮
受潮這一類別包括由洪水、管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配合侵入油箱以及絕緣油中存在水分。
２.７維護不良
保養不夠被列為第四位導致變壓器故障的因素。這一類包括未裝控制或裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢淤積以及腐蝕。
２.８破壞及人為損壞
這一類變壓器運行故障通常確定為明顯的故意破壞行為，被盜、搬運過程中損壞。
２.９連接松動
連接松動也可以包括在維護不足一類中，這一類包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養情況，其中的一個問題就是不同性質金屬之間不當的配合，盡管這種現象近幾年來有所減少。另一個問題就是螺栓連接間的緊固不恰當。
３、變壓器維護建議
根據以上統計分析結果，用戶可制訂一個維護、檢查和試驗的計劃。這樣不但將顯著地減少變壓器運行故障的發生以及不可預計的電力中斷，而且可大量節約經費和時間。因為一旦發生事故，不僅修理費用以及停工期的花費巨大，重繞線圈或重造一臺大型的電力變壓器需要６到１２個月的時間。因而，以下建議及良好維護制度將有助于變壓器獲得較大的使用壽命。
３.１安裝及運行
（１）確保負荷在變壓器的設計允許范圍之內。在油冷變壓器中需要仔細地監視頂層油溫。
（２）變壓器的安裝地點應與其設計和建造的標準相適應。若置于戶外，確定該變壓器適于戶外運行。
（３）保護變壓器不受雷擊以及外部損壞危險。
３.２對油的檢驗
變壓器油的介電強度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強度降低近一半。除小型配電變壓器外，所有變壓器的油樣應經常作擊穿試驗及界質損耗試驗，以確保正確地檢測水平并通過過濾將其去除。
應進行油中故障氣體的分析。應用變壓器油中８種故障氣體在線監測儀，連續測定隨著變壓器中故障的發展而溶解于油中氣體的含量，通過對氣體類別及含量的分析則可確定故障的類型。每年都應作油的物理性能試驗以確定其絕緣性能，試驗包括介質的擊穿強度、酸度、界面張力等等。
３.３經常維護
（１）保持瓷套管及絕緣子的清潔。
（２）在油冷卻系統中，檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制油自由流動的機械損傷。
（３）保證電氣連接的緊固可靠。
（４）定期檢查分接開關。并檢驗觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉動靈活性及接觸的定位。
（５）每三年應對變壓器線圈、套管以及避雷器進行介質的檢測。
（６）每年檢驗避雷接地的可靠性。接地必須可靠，而引線應盡可能短。旱季應檢測接地電阻，其值不應超過５歐。
（７）應考慮將在線檢測系統用于較關鍵的變壓器上。目前市場上有多種在線檢測系統，供應商將不同的探測器與傳感器加以組裝，并將其與數據采集裝置相連。同時提供了通過調制解調器實現遠距離通訊的功能。美ＳＥＲＶＥＲＯＮ公司的ＴＲＵＥＧＡＳ油中８種故障氣體在線監測儀就是極好的選擇。此系統監測真實故障氣體含量，結合“專家系統”論斷將無害情況與危險事件加以區分，保證變壓器的安全運行。
４、結束語
變壓器是電網中的重要設備之一。雖配有避雷器、差動、接地等多重保護，但由于內部結構復雜、電場及熱場不均等諸多因素，變壓器運行故障事故率仍然很高。中在上個世紀７０年代的１０年中，１１０ＫＶ及以上變壓器的年平均絕緣事故率約為17.66臺次，惡性事故重大損失也時有發生。因此借鑒外經驗，利用先進在線監測設備，加強狀態維護模式，以使電力供應更加安全可靠。
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