干式变压器的常见故障与处理措施分析

张蒙

（保定天威顺达变压器有限公司 河北省保定市 071000）

在我国电力工程系统当中，干式变压器是其中十分重要的组成部分。在发电厂等单位当中，针对干式变压器的应用往往占据到了比较高的比例，因此，作为电力行业配电系统工作人员来说，针对干式变压器实用原理进行了解，掌握其基本结构特征，熟悉干式变压器在应用过程中的常见故障，并能够在最短时间内对这些故障进行排除，便成为其必须要关注的重要课题。

1 干式变压器的概念与结构特征

1.1 干式变压器的概念

所谓干式变压器，是铁芯与绕组不浸泡在油脂当中，使用空气作为冷却介质的变压器设备。其冷却形式主要有自然冷却与主动控制等方式。其中在自然冷却的过程中，能够在标准容量下实现长期运转；主动控制冷却时，其输出容量能够增强50%以上，适合在断续高功率状态下或者紧急状态下使用这一模式。因为高负荷模式时负载损耗与阻抗电压大幅提升，其经济效益无法达到最高，因此对于干式变压器来讲，不应当使其长期处于连续高负荷运行状态之下。

1966年，沈阳变压器厂便成功研发了国内第一款干式变压器ZSG-1800/10H 制导风冷级干式变压器，在后续五十多年的发展历史当中，伴随着我国经济的迅速发展，干式变压器在我国的应用也变得越来越成熟，特别是在配电系统变压器当中，针对干式变压器的应用开始逐步提高，数据显示，中国干式变压器使用量占据国内配电变压器总量一半以上，从产量角度进行分析，中国在成功召开1989年第二次城市电网优化工作会议以后，变压器生产总量有了明显的提升，截至2018年，我国干式变压器总产量已经达到了4亿MVA，这一增速，在全球范围内也是绝无仅有的，同时，通过对以上数据进行分析对比后不难发现，中国目前已经成为了全球干式变压器产量和销量最大的国家之一，不管是在生产企业规模、生产产品平均容量、电压等方面，都处于国际领先地位。

1.2 干式变压器的使用特点

因为干式变压器在使用过程中，表现出抗短路能力强、日常保养维护工作量较低、运行效率高、体积较小、噪音小等优势，常用在对防火、防爆要求较为严格的区域。并且在长期使用过程中，体现出如下特点。

（1）安全性优秀，具有防火能力强、对周围环境造成污染程度较低、能够直接在负荷中心使用；

（2）经过不断优化改良，国产干式变压器已经涵盖诸多国内先进技术，机械强度好、抗短路能力优秀、局部放电小、热稳定性优秀、可靠性优秀、整体使用寿命远高于其他类型变压器；

（3）干式变压器在使用过程中损耗极低，噪声较小、节能效果显著，后期维护方便；

（4）同其他类型变压器进行对比，干式变压器具有更加优秀的散热能力和超负荷运行能力，在采用强迫空气冷却方式时，运行容量能够提升50%以上；

（5）同其他类型变压器进行对比，干式变压器具有更加优秀的防潮能力，可以在高湿度或者更为恶劣的环境中保持更长的使用时间；

（6）可以设置较为健全的气温测量与设备防护机制，使用智能化信息气温控制设备，能够自动启动或关闭风机，同时还有报警、跳闸等功能配置；

（7）同其他类型变压器进行对比，干式变压器重量更轻、体积更小、安装费用更低。

另外值得注意的是，就国产的干式变压器来说，其重要部件铁芯使用了优质冷轧晶粒取向硅钢片，硅钢使用45 度接缝设计模式，让磁通线在使用环节可以顺着接缝线路通过。

2 多发故障以及处理措施

干式变压器在实践运用中会产生一些故障问题，给干式变压器的运行性能、效率和安全带来影响。基于此，就需要有效认识一些常见的故障问题，然后采取合理的对策，确保干式变压器能够安全稳定运行。

2.1 干式变压器绝缘电阻降低

2.1.1 故障原因

对于浇注型干式变压器来说，其绕组基本上都采用的树脂浇注模式形成，将导体材料密封于其中，所以导致干式变压器绝缘性能降低的常见原因是绕组表面存在有水汽、灰尘、绝缘材料受潮导致，详细来说，可以归纳为以下几种：

（1）高低压绕组均是由环氧树脂浇注形成，若发生绝缘电阻下降的情况，通常是绕组表面水蒸气、灰尘杂物聚集导致的；

（2）在干式变压器的低压导线部分，通常不会进行浇注，稳固低压绕组使用的环氧板也容易因为受潮导致其绝缘电阻降低，在进行就位变压器安装的过程中，低压绕组内部与铁芯柱之间落入杂物也容易导致干式变压器整体绝缘能力受到影响，在使用兆欧表对铁芯对地绝缘进行测量的过程中，也经常出现绝缘下降的情况，一般需要考量是否存在多点接地现象或者铁芯表层漆的绝缘性能是否完好。

2.1.2 处理方式

需要对绕组表面进行清洁，对于表面水蒸气，可以使用干布进行反复擦拭，之后进行自然风干。还可以使用白炽灯、加热器、通风机等设备进行处理。

2.2 多点接地

2.2.1 故障原因

整体来说，造成干式变压器铁芯多点接地的原因大致可以划分成内部因素与外部因素两个方面。

（1）外部因素，一般是指外界因素导致的干式变压器铁芯多点接地。常见有地理环境因素、人为错误操作因素导致干式变压器铁芯发生接地故障。现场施工安装过程中，因为施工人员的麻痹大意，造成金属物在施工现场遗落，螺母、铁屑等金属物质使得铁芯发生多点接地现象。铁芯绝缘铁轭，铁芯穿心绝缘筒等绝缘材质，因为周围环境造成的凝露或受潮的问题，导致绝缘能力受到较大影响，发生低电阻性绝缘接地。变压器在日常运行过程中铁芯出现漏磁现象导致附近空间存在有弱磁性，吸引了大量周围的金属粉末与粉尘，若长时间没有对其开展维护清扫，也可能导致铁芯出现多点接地的现象。因为针对干式变压器的运行维护工作不当，导致干式变压器长期处在高负荷运行状态。

（2）内在因素，一般是指变压器内部绝缘材料缺陷、设计缺陷以及安装技术不合理等原因导致变压器铁芯产生多点接地故障。在制造变压器或者对铁芯进行大修（更换）时，使用的硅钢片质量存在问题，若硅钢片表面较为粗糙、存在有比较严重的锈蚀现象、绝缘漆出现老化脱落等，可能发生短路现象，发生多点接地。硅钢片加工技术不科学，如毛刺超过标准，剪切时没有对硅钢片进行正确放置，叠片之间存在有细小的金属颗粒或者硬质非金属异物，把其压出坑部，同时另外一边产生了出现凸点，完成后造成相关配件绝缘能力受损，使得片间短路，硅钢片叠片叠张时压强过高，导致片间绝缘损坏。

因为变压器铁芯多点接地内在原因属于是隐性问题，出厂或者现场监测不容易发现，因此需要对故障内在原因进行理性判定和处理。

2.2.2 处理方式

根据笔者的工作经验和相关文献内容介绍，针对干式变压器铁芯多点接地这一故障的处理方式并没有统一有效的专业性和针对性处理方式，所采用的处理方式均为一种探索性方法，但是从维护层面来讲，可以划分为以下两个步骤。

（1）按照现场干式变压器的实际情况，判定处理外部因素导致的多点接地故障，干式变压器因为长时间未使用或未密封、积灰、受潮等因素导致多点接地的，通常需对铁芯表层开展清理后使用多个白炽灯对铁轭进行烘烤，使用白炽灯对铁轭加热让铁芯与铁轭之间的绝缘件受热后蒸发水分，但这一方法需要消耗较多时间，在条件允许的情况下，可使用空载法进行烘焙。需要做好安全防护工作，将其变压器高压侧开路，低压侧通过额定电压，所消耗时间较少。若排除绝缘件受潮影响原因，如果其绝缘电阻仍然为0，可以使用交流试验装置对铁芯进行加压处理，若故障接地点不牢固，在电压上升的过程中会形成放电点，可以基于放电点的所处位置开展处理。若在实验装置电流逐渐上升同时不能升压，也没有放电现象，则代表故障点接地牢固，因此需要从内部因素考量故障原因并处理。

（2）若排除外部因素，则需要考量是否为内在因素造成的铁芯接地故障。一般使用直流、交流法对铁芯多点接地故障点进行找寻，但针对干式变压器来说，找寻故障点存在有一定难度。从变压器构造进行认识，多点接地现象一般出现在上下夹件、穿心螺杆以及铁芯拉板等位置。因为上下夹件与拉板在铁芯同侧是组成一体的，所以上下夹件是相连的，因此在开展故障检测的过程中需要从上夹件开始，去除螺杆后测量铁芯地面电阻。若故障未在穿心螺杆位置，需要对夹件上的紧固螺杆进行拆除，让夹件和铁芯分离后再进行测试，以此判定故障点。因为变压器由夹件承载，若需要拆卸夹件测量绝缘电阻，则难度较高，同时对大容量干式变压器拆夹件现场检修条件不满足，为了避免对其进行返厂处理，对该故障建议采取电容放电冲击的方法进行排除。

2.3 干式变压器绕组过热

2.3.1 故障原因

变压器在使用过程中，将不可避免存在有负载损耗和空载损耗等情况，这些损耗源自于干式变压器绕组，铁芯与金属结构件当中，损耗转换成热量以后，一部分用于提升绕组、铁芯以及结构件的温度，另外一部分热量会向周边空气散失，在各部分温度差达到平衡后，各部件的温度就不会再出现变化；相反，在变压器绕组中无法实现发热与散热在要求的范围内的平衡，就出现了绕组过热的情况，变压器绕组过热可以划分成散热异常、运行异常以及发热异常三种类型。

对于发热异常来说，一般是干式变压器制造质量方面的原因，若绕组换位不科学，发生漏磁现象，造成绕组在导体中感应电动势出现差异，所存在的电位差就会形成环流，环流与工作电流在部分导体中叠加，部分导体中相减，被叠加导体会发生电流过高，产生过多热量。值得注意的是，绕组匝间若存在有细小毛刺、漏铜点等配件质量问题，尽管匝间不存在有完全短路的情况，但是仍然可能会出现缓慢发热，在一些高温环境下，仍然可能产生过热现象；散热异常一般原因是配电室内通风不佳、干式变压器本身积灰较多、所处环境温度较高等多种因素导致；异常运行过热一般是干式变压器长期处于高负荷运行状态，导致干式变压器的使用寿命受到影响。

2.3.2 故障处理

针对绕组过热这一问题，配电企业首先需要考虑对现有的负荷运载模式进行优化调整，降低负载过高的干式变压器的负载，并对一些重要节点上的干式变压器绕组上的问题变化进行实时跟踪记录；其次，电力企业需要对配电室内的通风效果进行优化调整，科学降低环境温度，让干式变压器在运行过程中可以得到有效散热。在检修的过程中需要使用吹尘器对变压器绕组和铁芯上的灰尘进行清除，保障干式变压器在使用的过程中，一直具有良好的散热功能；最后通过技术优化调整，对干式变压器绕组等重要位置进行冷却设备的加装，依靠温控仪等设备来对配电室内的通风等进行科学调整，让配电室内干式变压器的温度一直保持在合理范围区间，尽可能提升设备的使用年限。

以上便是干式变压器在使用过程中常出现的一些故障和处理方式。实际上，目前所总结的处理方法，都是基于之前处理问题的经验之上，仍然存在有很大的优化创新空间，应当需要对此进行重视。

3 结束语

整体来讲，同其他类型变压器相比，干式变压器在使用的过程中具有十分明显的优势，因此在国内配电工程中，一直占据有较高的比例，但与此同时，针对干式变压器的使用和维护，也应当是一项系统且长期性的工作，相关从业人员必须要深刻了解干式变压器的工作原理以及结构特征，认识当前较为常见的干式变压器运行故障，掌握相关的故障排除技术，只有这样，才能让干式变压器在我国使用的过程中发挥自身最大的价值，并且还能够有效提升干式变压器的使用寿命，为我国电力企业带来更大的经济效益。