根據有關變壓器故障的資料并進行分析的結果表明[1], 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: 誤操作、振動、高溫、雷電或涌流、過負荷、三相負載不平衡、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用等。
1 變壓器故障原因分析
下面給出了在過去幾十年中美國HSB 公司總結出的有關變壓器故障的基本原因。1.1 線路涌流。這一類中包括由誤操作、變壓器解并列、有載調壓分接頭拉弧等原因引起的操作過電壓、電壓峰值、線路故障以及其他輸配方面的異常現象。這類起因在變壓器故障中占有絕大部分的比例。
1.2 絕緣老化。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, 發生故障時變壓器的平均壽命為20 年。
1.3 受潮。受潮這一類別包括由洪水、管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分。
1.4 過載。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, zui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。
1.5 雷擊。雷電波看來比以往的研究要少,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”。
1.6 三相負載不平衡。由于三相負載不平衡所引起某相長期過載, 而使該相溫度偏高進而使絕緣老化, 產生匝間短路或相間短路。
2 變壓器運行中的檢查
變壓器運行中要注意檢查內容有
2.1 由于每臺變壓器負荷大小、冷卻條件及季節不同, 運行中的變壓器不能以上層油溫不超過允許值為依據, 還應根據以往運行經驗及在上述情況下與上次的油溫比較。如油溫突然增高, 則應檢查冷卻裝置是否正常, 油循環是否破壞等, 來判斷變壓器內部是否有故障。
2.2 油質正常為透明、微帶黃色, 由此可判斷油質的好壞。油面過高應檢查冷卻裝置的使用情況, 是否有內部故障。
2.3 應檢查套管是否清潔, 有無裂紋和放電痕跡, 冷卻裝置應正常。
2.4 大風時應檢查引線有無劇烈擺動, 變壓器頂蓋、套管引線處應無雜物; 大雪時各觸點在落雪后, 不應立即熔化或有放電現象; 大霧天時有無火花放電現象等等。
3 變壓器的事故處理
為了正確的處理事故, 應掌握下列情況:系統運行方式, 負荷狀態, 負荷種類; 變壓器上層油溫, 溫升與電壓情況; 事故發生時天氣情況; 變壓器周圍有無檢修及其它工作; 運行人員有無操作; 系統有無操作; 何種保護動作, 事故現象情況等。變壓器在運行中常見的故障是繞組、套管和電壓分接開關的故障, 而鐵芯、油箱及其它附件的故障較少。下面將常見的幾種主要故障分述如下:
3.1 繞組故障
主要有匝間短路、繞組接地、相間短路、斷線及接頭開焊等。產生這些故障的原因有以下幾點: 在制造或檢修時, 局部絕緣受到損害, 下缺陷。在運行中因散熱不良或長期過載, 繞組內有雜物落入, 使溫度過高絕緣老化。制造工藝不良, 壓制不緊, 機械強度不能經受短路沖擊, 使繞組變形絕緣損壞。繞組受潮, 絕緣膨脹堵塞油道, 引起局部過熱。絕緣油內混入水分而劣化, 或與空氣接觸面積過大, 使油的酸價過高絕緣水平下降或油面太低, 部分繞組露在空氣中未能及時處理。發現匝間短路應及時處理, 因為繞組匝間短路常常會引起更為嚴重的單相接地或相間短路等故障。
3.2 套管故障
這種故障常見的是炸毀、閃落和漏油, 其原因有:
3.2.1 密封不良, 絕緣受潮劣比;
3.2.2 呼吸器配置不當或者吸入水分未及時處理。
3.3 分接開關故障
常見的故障是表面熔化與灼傷, 相間觸頭放電或各接頭放電。主要原因有:
3.3.1 連接螺絲松動;
3.3.2 帶負荷調整裝置不良和調整不當;
3.3.3 分接頭絕緣板絕緣不良;
3.3.4 接頭焊錫不滿, 接觸不良, 制造工藝不好, 彈簧壓力不足;
3.3.5 油的酸價過高, 使分接開關接觸面被腐蝕。
3.4 鐵芯故障
鐵芯故障大部分原因是鐵芯柱的穿心螺桿或鐵輪的夾緊螺桿的絕緣損壞而引起的, 其后果可能使穿心螺桿與鐵芯迭片造成兩點連接, 出現環流引起局部發熱, 甚至引起鐵芯的局部熔毀。也可能造成鐵芯迭片局部短路, 產生渦流過熱, 引起迭片間絕緣層損壞, 使變壓器空載損失增大, 絕緣油劣化。如判明是繞組或鐵芯故障應吊芯檢查。首先測量各相繞組的直流電阻并進行比較, 如差別較大, 則為繞組故障。然后進行鐵芯外觀檢查, 再用直流電壓、電流表法測量片間絕緣電阻。如損壞不大, 在損壞處涂漆即可。
3.5 瓦斯保護故障
瓦斯保護是變壓器的主保護, 輕瓦斯作用于信號, 重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護動作的原因及處理方法:
3.5.1 輕瓦斯保護動作后發出信號。其原因是: 變壓器內部有輕微故障; 變壓器內部存在空氣; 二次回路故障等。運行人員應立即檢查,如未發現異常現象, 應進行氣體取樣分析。
3.5.2 瓦斯保護動作跳閘時, 可能變壓器內部發生嚴重故障, 引起油分解出大量氣體, 也可能二次回路故障等。出現瓦斯保護動作跳閘,應先投入備用變壓器, 然后進行外部檢查。檢查油枕防爆門, 各焊接縫是否裂開, 變壓器外殼是否變形; zui后檢查氣體的可燃性。
4 結論
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, 事故率仍然很高。中國在20 世紀70 年代, 110KV 及以上變壓器的年平均絕緣事故率約為17.66 臺次,惡性事故和重大損失也時有發生[3]。因此, 借鑒國外經驗, 利用*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。
