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摘要：針對(duì)配電變壓器故障率高的現(xiàn)象，著重分析了配電變壓器故障的幾種類(lèi)型及主要原因，提出了一些具體的防范措施，為防止和減少配電變壓器故障提供借鑒。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；故障；絕緣

    在電力系統(tǒng)中，配電變壓器占據(jù)著非常重要的地位，一旦故障，將直接或間接地給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的正常生活帶來(lái)?yè)p失。本文總結(jié)和分析了我公司自第一批電網(wǎng)改造以來(lái)配電變壓器故障的類(lèi)型和原因，并提出一些預(yù)防措施，供今后在配電變壓器的運(yùn)行管理中參考。

    1 故障原因分析

    1.1 繞組故障

    1.1.1 變壓器電流激增

    由于部分農(nóng)村低壓線路維護(hù)不到位，經(jīng)常發(fā)生過(guò)負(fù)荷和短路，發(fā)生短路時(shí)變壓器的電流超過(guò)額定電流幾倍甚至幾十倍，線圈溫度迅速升高，導(dǎo)致絕緣老化，同時(shí)繞組受到較大電磁力矩作用，發(fā)生移位或變形，絕緣材料形成碎片狀脫落，使線體裸露而造成匝間短路。

    1.1.2 繞組絕緣受潮

    繞組絕緣受潮主要因?yàn)榻^緣油質(zhì)不佳或油面降低導(dǎo)致，主要有以下幾種原因：

    •配電變壓器在未投入前，處于潮濕場(chǎng)所或多雨地區(qū)，濕度過(guò)高，潮汽侵入使絕緣受潮。　　

    •在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)不當(dāng)，水分、雜質(zhì)或其他油污混入變壓器油中，使絕緣強(qiáng)度大幅降低。

    •制造過(guò)程中，繞組內(nèi)層浸漆不透，干燥不徹底，繞組引線接頭焊接不良等絕緣不完整導(dǎo)致匝間、層間短路。在達(dá)到或接近使用年限時(shí)，絕緣自然枯焦變黑，絕緣特性下降，是老舊變壓器故障的主要原因。

    •某些年久失修的老變壓器，因各種原因致使油面降低，絕緣油與空氣大面積、長(zhǎng)時(shí)間接觸，空氣中水分大量進(jìn)入絕緣油，降低絕緣強(qiáng)度。

    1.2 無(wú)載分接開(kāi)關(guān)故障

    1.2.1 分接開(kāi)關(guān)裸露受潮

    由于將軍帽、套管、分接開(kāi)關(guān)、端蓋、油閥等處滲漏油，使分接開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期裸露在空氣中，又因?yàn)榕潆娮儔浩鞯挠蜆?biāo)指示設(shè)在油枕中部，變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生的碳化物受熱后又產(chǎn)生油焦等物質(zhì)，容易將油標(biāo)呼吸孔堵塞，少量的變壓器油留在油標(biāo)內(nèi)，在負(fù)荷、環(huán)境溫度變化時(shí)，油標(biāo)管內(nèi)的油位不變化，所以不容易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。裸露在空氣中的分接開(kāi)關(guān)絕緣受潮一段時(shí)間后性能下降，導(dǎo)致放電短路。

    1.2.2 高溫過(guò)熱

    正常運(yùn)行中的變壓器分接開(kāi)關(guān)，長(zhǎng)期浸在高于常溫的油中，會(huì)引起分接開(kāi)關(guān)觸頭出現(xiàn)碳膜和油垢，引起觸頭發(fā)熱，觸頭發(fā)熱后又使彈簧壓力降低或出現(xiàn)零件變形等情況，又加劇了觸頭發(fā)熱，從而引起電弧短路，燒壞變壓器。

    1.2.3 本身缺陷

    分接開(kāi)關(guān)的質(zhì)量差，存在結(jié)構(gòu)不合理、壓力不夠、接觸不可靠、外部字輪位置與內(nèi)部實(shí)際位置不完全一致等問(wèn)題，引起動(dòng)、靜觸頭不完全接觸，錯(cuò)位的動(dòng)、靜觸頭使兩抽頭之間的絕緣距離變小，引發(fā)相間短路或?qū)Φ胤烹姟?/P>

    1.2.4 人為原因

    有的電工對(duì)無(wú)載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的原理不清楚，經(jīng)常調(diào)壓不正確或不到位，導(dǎo)致動(dòng)、靜觸頭部分接觸或錯(cuò)位。

    1.3 鐵芯故障

    1.3.1 鐵芯多點(diǎn)接地

    •鐵芯夾板穿心螺栓套管損壞后與鐵芯接觸，形成多點(diǎn)接地，造成鐵芯局部過(guò)熱而損壞線圈絕緣。　　

    •鐵芯與夾板之間有金屬異物或金屬粉末，在電磁力的作用下形成“金屬橋”，引起多點(diǎn)接地。

    •鐵芯與夾板之間的絕緣受潮或多處損傷，導(dǎo)致鐵芯與夾板有多點(diǎn)出現(xiàn)低電阻接地。

    1.3.2 鐵芯硅鋼片短路

    雖然硅鋼片之間涂有絕緣漆，但其絕緣電阻小，只能隔斷渦流，當(dāng)硅鋼片表面上的絕緣漆因運(yùn)行年久，絕緣自然老化或損傷后，將產(chǎn)生很大的渦流損耗，鐵芯局部發(fā)熱，造成變壓器繞組絕緣擊穿短路而燒毀。

    1.4 套管閃絡(luò)

    •套管閃絡(luò)放電也是變壓器常見(jiàn)異常之一。造成此種異常的原因有：

    •膠珠老化滲油后，將空氣中的導(dǎo)電塵埃吸附在套管表面，在大霧或小雨時(shí)造成污閃，使變壓器高壓側(cè)單相接地或相間短路；

    •變壓器箱蓋上落異物，如大風(fēng)將樹(shù)枝吹落在箱蓋上，引起套管放電或相間短路；

    •變壓器套管因外力沖撞或機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力而破損也是引起閃絡(luò)的因素。

    1.5 二次側(cè)短路

    當(dāng)變壓器發(fā)生二次側(cè)短路、接地等故障時(shí)，二次側(cè)將產(chǎn)生高于額定電流20～30倍的短路電流，變壓器一次側(cè)必然要產(chǎn)生很大的電流來(lái)抵消二次側(cè)短路電流的消磁作用，大電流在線圈內(nèi)部產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使線圈壓縮，絕緣襯墊、墊板松動(dòng)，鐵芯夾板螺絲松弛，高壓線圈畸變或崩裂，導(dǎo)致變壓器發(fā)生故障。

    1.6 過(guò)電壓引發(fā)的故障

    1.6.1 雷擊過(guò)電壓

    農(nóng)村配電變壓器的高低壓線路大多采用架空線路，在山區(qū)、林地、平原受雷擊的幾率較高，線路遭雷擊時(shí)，在變壓器繞組上產(chǎn)生高于額定電壓幾十倍以上的沖擊電壓，若安裝在配電變壓器高低壓出線的避雷器不能起到有效的保護(hù)作用或本身存在某些隱患，如避雷器沒(méi)有同期投入運(yùn)行、避雷器接地不良或接地電阻超標(biāo)等，則配電變壓器遭雷擊損壞將難以避免。

    1.6.2 系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振

    在10 kV配電系統(tǒng)中，小型變壓器、電焊機(jī)、調(diào)速機(jī)較多，使系統(tǒng)的等值電感和電容有可能相等或接近，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)諧振。諧振時(shí)，除變壓器電流激增熔斷器熔斷外，還將產(chǎn)生過(guò)電壓，引起變壓器套管發(fā)生閃絡(luò)或爆炸。

    1.7 熔體選擇不當(dāng)

    配電變壓器通常采用熔斷器保護(hù)，若熔斷電流選擇過(guò)小，則在正常運(yùn)行狀況下極易熔斷，造成對(duì)用戶供電的中斷，若熔斷電流選擇過(guò)大，將起不到保護(hù)作用。而在農(nóng)村配電變壓器上，由于各種原因經(jīng)常采用銅線、鋁線和鐵絲代替熔絲，使變壓器得不到有效的保護(hù)。在正常使用中，熔絲的選擇標(biāo)準(zhǔn)為：容量在100 kVA以上的變壓器一次側(cè)要配置1.5～2.0倍額定電流的熔絲；容量在100 kVA以下的變壓器一次側(cè)要配置2.0～3.0額定電流的熔絲；低壓側(cè)熔斷件應(yīng)按1.1倍額定電流選擇。

    1.8 其它原因

    由于變壓器的一、二次側(cè)引出均為銅螺桿，而架空線路一般采用鋁導(dǎo)線，銅鋁界面在外界因素的影響下發(fā)生電離現(xiàn)象，銅鋁之間形成氧化膜，接觸電阻增大，使引線處銅螺桿、螺帽、引線燒毀。

    在檢修或安裝過(guò)程中，緊固或松動(dòng)變壓器引線螺帽時(shí)，導(dǎo)電螺桿跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致一次側(cè)線圈引線斷線或二次側(cè)引出的軟銅片相碰造成相間短路。

    并聯(lián)運(yùn)行的配電變壓器在檢修、試驗(yàn)或更換電纜后未進(jìn)行核相，隨意接線導(dǎo)致相序接錯(cuò)，變壓器在投入運(yùn)行后將產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒毀變壓器。

    由于照明負(fù)荷大多數(shù)采用單相供電，管理又不到位，經(jīng)常造成配電變壓器長(zhǎng)期三相不平衡運(yùn)行，致使某相線圈絕緣老化而燒毀變壓器

    2 防范措施

    配電變壓器的故障，大部分是由于管理不到位和運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)造成的，只要加強(qiáng)設(shè)備巡視管理，嚴(yán)格按照規(guī)程制度操作，大部分是可以避免的。

    2.1 投運(yùn)前檢測(cè)

    配電變壓器投運(yùn)前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其主要內(nèi)容如下：

    •油枕上的油位計(jì)是否完好，油位是否清晰且在與環(huán)境溫度相符的油位線上。

     •蓋板、套管、油位計(jì)、排油閥等處是否密封良好，有無(wú)滲油現(xiàn)象。

    •防爆管(安全氣道)的防爆膜是否完好，呼吸器的吸潮劑是否失效。

     •變壓器的外殼和低壓側(cè)中性點(diǎn)接地是否牢固可靠，接地電阻是否符合要求。

    •變壓器一、二次出線套管及與導(dǎo)線的連接是否良好，相色是否正確。

    測(cè)量變壓器的絕緣電阻和直流電阻，應(yīng)符合GB 50150-1991《電器裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。

    若以上檢查全部合格，則先將變壓器空投(不帶負(fù)荷)，檢查電磁聲有無(wú)異常，測(cè)量二次側(cè)電壓是否平衡，如平衡說(shuō)明變壓器變比正常，無(wú)匝間短路，變壓器可以帶負(fù)荷正常運(yùn)行。

    2.2 運(yùn)行中注意事項(xiàng)

    在配電變壓器運(yùn)行過(guò)程中，要定期檢查三相電壓和負(fù)荷是否平衡，如嚴(yán)重失衡，應(yīng)采取措施調(diào)整。

    應(yīng)經(jīng)常檢查變壓器的油色、油位，有無(wú)滲漏，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除，避免分接開(kāi)關(guān)、線圈受潮。

    定期清理配電變壓器上的污垢，檢查套管有無(wú)閃絡(luò)放電，接地是否良好，定期遙測(cè)接地電阻不大于4Ω。

    在裝、拆配電變壓器引出線時(shí)，嚴(yán)格按照檢修工藝操作，避免引出線內(nèi)部斷裂。合理選擇導(dǎo)線的接線方式，如采用銅鋁過(guò)渡線夾或線板等。在接觸面上涂導(dǎo)電膏，增大接觸面積和導(dǎo)電能力，減少氧化發(fā)熱。

    在配電變壓器一、二次側(cè)裝設(shè)避雷器，并將避雷器接地引下線、變壓器外殼、二次側(cè)中性點(diǎn)分別接地。堅(jiān)持每年一次的年度預(yù)防性試驗(yàn)，及時(shí)更換不合格的避雷器，減少因雷擊、諧振產(chǎn)生過(guò)電壓損壞變壓器。積極推廣使用S9系列新型防雷節(jié)能變壓器。

    每次調(diào)整無(wú)載分接開(kāi)關(guān)前后，應(yīng)兩次測(cè)量直流電阻值，并做好記錄，比較三相直流電阻是否平衡，比較三相直流電阻調(diào)整前后的變化，比較三相直流電阻與歷史值的差別，在確保調(diào)整正常無(wú)誤后，才可投入使用。

    參考文獻(xiàn)

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