变压器的常见故障分析及维护措施

　　摘　要: 在中国高速的现代化发展中，电力工业的安全运行起着关键作用。本文主要从变压器的常见故障的原因进行分析，并对变压器的维护提出一点建议。 

　　关键词：变压器 故障原因 输电线路

　　变压器是电力系统的重要设备,其状态好坏,直接影响电网的安全进行。由于变压器在设计、制造、安装和进行维护等方面原因使绝 缘存在缺陷,抗短路能力降低,因此近年来主变 的事故较多,其中威胁安全最严重的为绕组局部放电性故障。根据国家电力公司对 2001 年全国 110kV 及以上主变事故的调查,得知绕组 的事故占总事故台数的 74.6%(福建省网为80%)。因此,提高变压器安全运行是极其重要的。
　　
　　1 变压器故障原因分析

   多种因素都可能影响到绝缘材料的预期寿 命,负责电气设备操作的人员应给予细致地考虑。这些因素包括:误用、振动,过高的操作 温度、雷电或涌流、过负荷、对控制设备的维 护不够、清洁不良、对闲置设备的维护不够、不恰当的润滑以及误操作等。

　　1.1 雷击 

　　雷电波看来比以往的研究要少,这是因为改变了对起因的分类方法。现在,除非明确属 于雷击事故,一般的冲击故障均被列为“线路涌流。”

　　 1.2 线路涌流 线路涌流(或称线路干扰)在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障 / 闪络以 及其他输配(T ＆ D)方面的异常现象。这类起 因在变压器故障中占有显著比例。事实表明,必须在冲击保护或对已有冲击保护充分性的验证方面给与更多的关注。
1.3 工艺 / 制造不良 仅有很小比例的故障归咎于工艺或制造方面的缺陷。例如出线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不 足以及油箱中留有异物。
 
　　 1.4 绝缘老化

　　在过去的10年中在造成故障的起因中,绝缘老化列在第二位。由于绝缘老化的因素,变 压器的平均寿命仅有17.8年,大大低于预期为35～40 年的寿命！在 1983 年,发生故障时变 压 器的平均寿命为 20 年。

　　 1.5 过载

   这一类包括了确定是由过负荷导致的故障,仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态 下的变压器。过负荷经常会发生在发电厂或 用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。最终 造成变 压器超负荷运行,过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘纸板老化后, 纸强度降低。因此, 外部故障的冲击力就 可能导致绝缘破损, 进而发生故障。

　　 1.6 受潮 

　　受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝 缘 油中存在水分。

　　1.7 维护不良 

　　保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。这一类包括未装控制其或装的不正确、 冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀。

　　1.8 破坏及故意损坏 

　　这一类通常确定为明显的故意破坏行为。

　　1.9 连接松动 连接松动也可以包括在维护不足一类中,

　　但是有足够的数据可将其独立列出,因此与以 往的研究也有所不同。这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况,其中的一个 问题就是不同性质金属之间不当的配合,尽管 这种现象近几年来有所减少。另一个问题就是螺栓连接间的紧固不恰当。
 
　　2 变压器维护建议

　　根据以上统计分析结果,用户可制订一个 维护、检查和试验的计划。这样不但将显著地减少变压器故障的发生以及不可预计的电力中 断,而且可大量节约经费和时间。因为一旦发 生事故,不仅修理费用以及停工期的花费巨大,重绕线圈或重造一台大型的电力变压器更需要 6 到 12 个月的时间。因而,一个包括以下建 议的良好维护制度将有助于变压器获得最大的 使用寿命。

　　 2.1 安装及运行

　　确保负荷在变压器的设计允许范围之内。 在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温；变 压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外,确定该变压器适于户外运行；保护变压器不受雷击及外部损坏危险。

　　 2.2 对油的检验

　　变压器油的介电强度随着其中水分的增加 而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其 介电强度降低近一半。除小型配电变压器外 所有变压器的油样应经常作击穿试验,以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。

　　应进行油中故障气体的分析。应用变压 器油中 8 种故障气体在线监测仪,连续测定随 着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量,通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。每年都应作油的物理性能试验以确 定其绝缘性能,试验包括介质的击穿强度、酸 度、界面张力等等。

　　 2.3 经常维护

　　保持瓷套管及绝缘子的清洁；在油冷却 系统中,检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤 积以及任何限制油自由流动的机械损伤；保证电气连接的紧固可靠；定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及 接触的定位；每三年应对变压器线圈、套管以 及避雷器进行介损的检测；每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠,而引线应尽可能短。旱季应检测  接地电阻, 其值不应超过 5Ω；应考虑将在线检测系统用于最关键的变压 器上。目前市场上有多种在线检测系统 ,供应 商将不同的探测器与传感器加以组装,并将其与数据采集装置相连,同时提供了通过调制解 调器实现远距离通讯的功能。 美国 SERVERON  公司的 TrueGas 油中 8 种故障气 体在线监 测仪就是极好的选择。此系统监测 真实故障气体含量, 结合“专家系统”诊断 将无害情况与 危险事件加以区分,保证变压器 的安全运行。

　　3 结语

　　变压器是电网中的重要设备之一。虽配 有避雷器、差动、接地等多重保护,但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素,事故率仍然很高。恶性事故和重大损失也时有发 生。因此,总结经验,利用先进在线监测设备, 加强状态维护模式,以使电力供应更加安全可靠。