配电网电力变压器故障分析研究

武月德

[摘要]电力变压器是电力系统的重要组成设备，它对供电系统的可靠性和正常运行产生着直接的影响。电力变压器从设计制造到安装和维护，每个环节中都会或多或少地存在一些问题，这些问题就导致了在运行过程中变压器产生各种各样的故障，经过统计，在每年发生的供电事故中，因变压器故障而产生的供电事故比例一直居高不下，因此系统地分析和研究变压器故障产生的原因并采取有效的预防措施，是保证电力运行正常的迫切任务。

[关键词]电力变压器；故障；分析研究

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.105

盂县公司管辖公用35kV变电站9座，主变18台，用户35kV变电站20座，主变36台，10kV配变1895台。电力变压器安全稳定运行，是确保盂县电网稳定运行的中枢神经。变压器是利用电磁感应原理工作的。它的结构是：两个（或两个以上）互相绝缘的绕组套在一个共同的铁芯上，它们之间通过磁路的耦合相互联系。通电后交变磁通同时交链一次、二次绕组，根据电磁感应定律，便在二次绕组内感应出电动势。二次绕组有了电动势，便向负载供电，实现了能量传递。

1 变压器的事故处理

当运行中的变压器自动跳闸时，运行人员应当立即采取如下措施：①立即启用备用变压器，对运行方式和负荷分配进行调整，确保运行系统和设备的正常运行；②检查掉牌，确认保护动作类型及动作的正确性；③查清系统是否存在故障，明确故障性质；④试送变压器须经领导同意方可进行，故障属于人为误碰致使电路器跳闸，在确定故障排除后，只允许进行一次试送电；⑤保护动作类型如果属于差动、重瓦斯或电流速断等主保护动作，故障时往往伴有冲击现象，因此需详细地对变压器和系统进行检查，停电并测量绝缘。原因未查明前，严禁投运变压器，即使系统中无备用电源也不允许强送变压器。

变压器故障分为以下几类。

（1）假油位故障。在储油柜中空气未排净的时候，运行过程油温产生变化时，相同容量的空气和油，空气的体积变化远大于油的体积变化，这一特性导致油位计测量结果或者过高或者过低，从而出现假油位现象。

（2）绕组故障。包括匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。

（3）套管故障。比较常见的是炸毁、闪络和漏油，造成的原因主要为密封不良，绝缘受潮劣化，存在漏油现象。

（4）铁芯故障。包括：①硅钢片间绝缘损坏，致使铁芯局部过热而熔化；②铁芯碰壳、碰夹件；穿芯螺件钢座过长，导致局部过热而绝缘遭到破坏；③变压器油箱的顶部及中部，油箱上部套管法兰、桶皮及套管之间、内部铁芯、绕组夹件等因局部漏磁而发热，破坏绝缘层。

（5）瓦斯保护故障，瓦斯保护属于变压器的主保护，轻瓦斯致使信号产生变化，重瓦斯致使设备跳闸。

2 电力变压器故障检查方法

变压器发生故障的现象一般表现为温度上升、声响异常、气体产生、警报及继电保护动作等。因此针对这些现象可以从以下方面对变压器进行检查：①外表检查：声音和气味是否存在异常，温度、油枕、油位是否在正常范围内，箱外有无溅油，防爆膜是否破碎，高低压引线接头有无变色，绝缘瓷管是否完整无损。②小型电力变压器需对熔丝规格及表面进行检查，熔丝规格是否合适，局部有无损伤和接触不良。③继电保护动作发出的信号时间及信号电流或者跳闸是否符合规定，应对每次的检查做好详细的记录以备查。④瓦斯继电器中有无气体产生，如有气体，通过对气体的颜色、气味和化学成分来判断故障产生的部位及原因。

变压器故障分析及检测方法有以下几种。

（1）绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘在电压作用下会产生非贯穿性的放电，这种现象称为局部放电。而电气绝缘的破坏或局部老化一般大部分是从局部放电开始，局部放电的产生减少了绝缘层的使用寿命，给变压器的安全运行造成危害。目前，针对这一想象所采用的检测方法为甚高频电脉冲法和局部放电量检测法。

（2）局部过热和变压器正常运行下的发热有所区别。正常运行时，温度的热源来自绕组和铁芯，即所谓铜损和铁损。局部过热故障包括接点接触不良、磁路故障、导体故障等。通过油中溶解气体的气体含量、变化趋势、IEC 三比值法等气体特征来分析判断变压器有无内部潜伏性故障及故障的性质。

3 电力变压器故障预防

为减少变压器故障的发生和不可预计的电力中断，建立良好的维护检修制度将大大提高变压器的使用寿命。①确保负荷在变压器的设计允许范围之内，在油浸变压器中需要仔细地监测顶层油温。②变压器的安装地点与其设计和建造的标准应适应。户外安装变压器应确保所选变压器是否适用于户外。③对于变压器避雷器的试验应定期进行，对避雷器接地的可靠性进行检查，旱季时可检测其接地电阻（其值应不超过4欧）。只有保障避雷器处于正常工作中才能有效地防止雷电波冲击对变压器造成伤害。④变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。因此要定期对变压器油样进行击穿试验，及时掌握其水分含量，对于其中水分含量超标的应及时进行水分过滤，降低油中水分含量。⑤瓷套管及绝缘子清洁要时刻保持。⑥在油冷却系统中，经常检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制冷却油自由流动的机械损伤。⑦保证电气连接的紧固可靠。⑧定期检查变压器分接开关，检查内容包括触头的紧固情况、触头是否存在灼伤或疤痕、转动是否灵活性等。

4 5kV、10kV变压器几种典型故障分析

4.1 盂县35kV西潘变电站变压器典型故障分析

2015年 8月5日17时15分，受雷暴雨天气影响，35kV西潘变电站1号主变差动保护装置动作，装置显示信息：差动速断动作，比率差动动作（Ida：17.13 Idb：34.27 Idc：17.11）。

故障后试验油样色谱分析H2含量631.26、C2H2含量255.02、总烃含量540.16三项指标较高，正常标准H2含量150、C2H2含量2、总烃含量100。

直流电阻Rab：1.196Ω、Rbc：1.147Ω、Rac：1.469Ω；不平衡率ε：19.94 %，正常不平衡率标准值ε：<4%；Ra：599mΩ、Rb：597mΩ、Rc：872mΩ；不平衡率ε：39.894%，正常不平衡率标准值ε：<2%；变比试验各分接头测试结果均合格。

结论：根据上述结果，确定变压器内部存在故障。

厂家吊芯检查图片如下图所示。

8月13日提芯检查，发现高压C线圈第一段第一、二匝绝缘烧坏，造成匝间短路

4.2 10kV变压器几种典型故障分析

①10kV线路电气原件接触不良，引发变压器电压波动、变压器声音异常。2014年5月26日盂县南娄镇1台区，s9-160kVA变压器声音异常，变压器A相所带居民照明出功不足。检查变压器正常，巡视变压器主杆线路接火杆A相刀闸接触不良，重合刀闸后变压器运行正常。②高压缺相引发变压器二次电压偏低。如10kV变压器高压如果缺一A相，对应的变压器二次电压为AO 115V，BO 220V，CO 220V，所以变压器缺相时，用万用表量电压可判断高压缺相。如10kV变压器高压如果缺A、B相，对应的变压器二次电压为AO 28V，BO 31V，CO 150V，所以变压器缺相时，用万用表量电压可判断高压缺相。③变压器零线带电。变压器零线带电，多数是因为变压器有一火相接地。工作人员应检查低压线路是否绝缘子击穿以及末端低压设备空开是否有单相烧毁接地等。④变压器二次缺一相。变压器二次缺相，多因变压器本体出线申缩片烧断，特别注意零相申缩片，如果零相申缩片烧断，将造成居民供电设备大面积烧毁（居民电压由220V升到380V）。

5 结 论

变压器作为电网系统的重要设备之一，虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但受到其内部结构复杂、电场及热场不均等因素的影响，设备发生事故率仍较高。因此，为了能够提高变压器运行可靠性，确保电力供应的安全，加强对事故的分析研究，建立完善的维护管理制度以及采用先进的检测设备对变压器运行进行监控、检测是必不可少的。