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試論電力變壓器故障原因及處理方法工學(xué)論文
摘要：針對電力變壓器在運行中產(chǎn)生的故障的原因以及排除的方法等做出了簡要的分析，筆者認(rèn)為正確的、合理的故障排除法對于變壓器設(shè)備能夠正常運行起到促進(jìn)作用。一般來說，變壓器產(chǎn)生故障主要是由于其內(nèi)部的組成、電路等方面出現(xiàn)了電力損耗而造成的，而外在的人為因素或者是其他方面也有可能造成其故障的產(chǎn)生。所以，排除電力變壓器故障時，要抓住其原因所在而對癥下藥，從而提高其排除效果。
關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；原因；處理方法
電力變壓器作為一種能量的轉(zhuǎn)化的設(shè)備，它在電壓的轉(zhuǎn)變以及電流的運輸過程中有著不可取代的地位，在電力系統(tǒng)中有著最核心的地位。如果電力變壓器發(fā)生故障，會導(dǎo)致電力的供應(yīng)發(fā)生中斷，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)等一系列安全事故，將會對社會生活以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的損失。所以，加強電力變壓器的故障分析，成為一種必要，它能為電力系統(tǒng)提供一個安全的、穩(wěn)定的、高效的運作環(huán)境，確保生產(chǎn)的井然有序。
一、常見故障的分析處理
1.變壓器油質(zhì)變壞
變壓器中的油，由于長時間使用而沒有更換，其中漏進(jìn)了雨水和浸入了一些潮氣，再加上其中的油溫經(jīng)常過熱，這就容易造成油質(zhì)的變壞。而油質(zhì)變壞則導(dǎo)致變壓器的絕緣性能受到了很大的影響，這種情況就非常容易引起變壓器的故障產(chǎn)生。如果是新近投運的變壓器，它的油色會呈淺黃色，在使用一段時間以后，油色將會變成淺紅色。而如果發(fā)現(xiàn)油色開始變黑，這種情況下為了防止外殼與繞組之間或線圈繞組間發(fā)生電流擊穿，就要立刻進(jìn)行取樣化驗。經(jīng)化驗后，若油質(zhì)合格則繼續(xù)使用，若不合格就對絕緣油進(jìn)行過濾和再生處理，讓油質(zhì)達(dá)到合格要求和再進(jìn)行使用。
2.內(nèi)部聲音異常
變壓器如果運行正常，其中產(chǎn)生的電磁交流聲的頻率會相當(dāng)穩(wěn)定，而如果變壓器的運行出現(xiàn)問題，在變壓器中就會偶爾產(chǎn)生不規(guī)律的聲音，表現(xiàn)出異常現(xiàn)象。這種情況產(chǎn)生的幾種主要原因是：變壓器進(jìn)行過載運行，這種情況變壓器內(nèi)部就會有沉重的聲音產(chǎn)生；變壓器中的零件產(chǎn)生松動時，在變壓器運行時就會產(chǎn)生強烈而不均勻的噪聲；變壓器的鐵芯最外層硅鋼片未夾緊，在變壓器運行時就會產(chǎn)生震動，同樣會產(chǎn)生噪音；變壓器頂蓋的螺絲產(chǎn)生松動，變壓器在運行時也發(fā)出異響；變壓器的內(nèi)部電壓如果太高時，鐵芯接地線會出現(xiàn)斷路或外殼閃絡(luò)，外殼和鐵芯感應(yīng)出高電壓，變壓器內(nèi)部同樣會發(fā)出噪音；變壓器內(nèi)部產(chǎn)生接觸不良和擊穿，會因為放電而發(fā)出異響；變壓器中出現(xiàn)短路和接地時，繞組中出現(xiàn)較大的短路電流，會發(fā)出異常的聲音；變壓器產(chǎn)生諧波和連接了大容量的用電設(shè)備時，由于產(chǎn)生的啟動電流較大，以后造成異響。
3.自動跳閘故障
在變壓器的運行過程中，突然出現(xiàn)自動跳閘時，要進(jìn)行外部檢查，查明跳閘原因。如果在檢查后確定是因為操作人員的操作不當(dāng)或者是因為外部故障造成的，就可越過內(nèi)部檢查環(huán)節(jié)，進(jìn)行直接投入送電。如果是發(fā)生了差動保護(hù)動作，就要對保護(hù)范圍中的設(shè)備進(jìn)行全面、徹底檢查。在其中要注意變壓器中有不少可燃性的物質(zhì)，而內(nèi)部故障有可能造成火災(zāi)，如果沒有得到及時的處理，甚至有可能造成爆炸。可能導(dǎo)致變壓器著火的因素有下面幾種：內(nèi)部故障導(dǎo)致變壓器散熱器和外殼破裂，有油燃燒著從變壓器中溢出；在油枕的壓力下，變壓器中的油流出然后在變壓器頂蓋上燃燒；變壓器套管的破損和閃絡(luò)等。這些事故發(fā)生時，變壓器就會自發(fā)產(chǎn)生保護(hù)動作，斷路器就會自動斷開。若斷路器因某些原因而沒有自動斷開，就要通過手動來完成，立刻停止冷氣設(shè)備并關(guān)上電源，進(jìn)行撲救火情。變壓器的滅火要使用泡沫滅火器，在火勢緊急時還可以使用砂子滅火。
4.油位過高或過低
變壓器正常運行時，油位應(yīng)保持在油位計的1/3到1/4之間。假如變壓器的油位過低，油位低于變壓器上蓋，則可能導(dǎo)致瓦斯保護(hù)及誤動作，在情況嚴(yán)重的時候，甚至有可能使變壓器引線或線圈從油中露出，造成絕緣擊穿。若是油位過高，則容易產(chǎn)生溢油。長期漏油、溫度過低、滲油檢修變壓器放油之后沒有進(jìn)行及時補油等就是產(chǎn)生油位過低的主要原因。影響變壓器油位變化的因素有很多種，如冷卻裝置運行狀況的變化、殼體滲油、負(fù)荷的變化以及周圍環(huán)境的變化等。如除漏油外，油溫上升或下降就直接決定著油位上升或下降還有變壓器油的體積。所以，在裝油時，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁剡x擇合適的注油高度。而變壓器油溫則受負(fù)荷同環(huán)境因素的變化的影響，假如油溫出現(xiàn)變化，但起油標(biāo)中油位卻沒有跟著出現(xiàn)變化，那么油位就是一個假象，造成這種狀況的原因可能是油標(biāo)管堵塞、呼吸管堵塞、防爆管通氣孔堵塞等。這就要求值班人員要經(jīng)常對變壓器的油位計的指示狀況做出檢查，如果出現(xiàn)油位過低，就要查明其原因并實施相應(yīng)措施，而如果出現(xiàn)油位過高，就適當(dāng)?shù)胤庞�，讓變壓器能夠安全穩(wěn)定地運行。
5.瓦斯保護(hù)故障
瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，其中輕瓦斯作用于信號，而重瓦斯則作用于跳閘。瓦斯保護(hù)的動作靈敏可靠，因此能有效監(jiān)視變壓器內(nèi)部大部分故障。一般來講，引起瓦斯保護(hù)動作有下面幾種原因：
�。�1）在變壓器進(jìn)行加油或濾油時，帶入變壓器內(nèi)部的空氣沒有及時排出，導(dǎo)致油溫在變壓器運行時升高，并逐漸排出內(nèi)部空氣，從而引發(fā)瓦斯保護(hù)動作。
�。�2）變壓器發(fā)生了穿越性短路或內(nèi)部故障產(chǎn)生氣體，都會讓瓦斯保護(hù)動作出現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)瓦斯保護(hù)信號動作時，如果檢查中并沒有發(fā)現(xiàn)任何異常狀況，就要立刻收集瓦斯繼電器中產(chǎn)生的氣體，并經(jīng)過分析試驗。假如無色無味且氣體不燃燒，則可認(rèn)為是因為空氣侵入了變壓器內(nèi)部，如果是這種情況，那么變壓器就是正常的，只要將瓦斯繼電器中浸入的氣體放出就行，同時注意觀察信號動作時間之間的間隔是否在一直變長，并在不久后消失。如果是可燃性氣體，則可表明變壓器是發(fā)生了內(nèi)部故障，這時就要立刻關(guān)閉變壓器的電源，并進(jìn)行電氣測試，找出產(chǎn)生事故的原因，如果不能自己修理就送去檢修。
�。�3）變壓器內(nèi)部有嚴(yán)重故障發(fā)生而發(fā)生瓦斯保護(hù)動作。
�。�4）變壓器保護(hù)裝置中的二次回路發(fā)生了故障而引發(fā)瓦斯保護(hù)動作。
（5）新近安裝投入使用或者大修后運行的變壓器，有可能會因為變壓器油中的空氣產(chǎn)生過快分離而形成保護(hù)動作以及跳閘。
�。�6）變壓器內(nèi)部的油位下降速度過快而引起瓦斯的保護(hù)動作。在變壓器發(fā)生瓦斯保護(hù)動作或者跳閘后，工作人員應(yīng)立即停止變壓器的運行，并對變壓器做出外部檢查。檢查變壓器中油位是否正常、防爆門是否完整、絕緣油是否有噴濺現(xiàn)象、外殼是否鼓起等。然后還要對變壓器內(nèi)部的氣體進(jìn)行收集并做出分析，然后進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障性質(zhì)鑒定，在檢修完成和經(jīng)測驗合格后，才能再次投入使用。
6.變壓器油溫突增
變壓器油溫突增，其引起的主要原因是：內(nèi)部緊固螺絲接頭松動、冷卻裝置運行不正常、變壓器過負(fù)荷運行以及內(nèi)部短路閃絡(luò)放電等。在正常的情況下，變壓器上層油溫必須要在85℃以下，如果沒有在變壓器的本身配置溫度計，則可用水銀溫度計在變壓器的外殼上測量溫度，正常溫度要保持在80℃以下。如果油溫過高，要對變壓器是否過負(fù)荷以及冷卻裝置的運行狀況進(jìn)行檢查。若變壓器在進(jìn)行超負(fù)荷運行，要立刻對變壓器的負(fù)荷進(jìn)行減輕，如果變壓器的負(fù)荷減輕后，溫度依然如此，就要立刻停止變壓器運行，對其故障原因進(jìn)行查找。
7.繞組故障
繞組故障中主要包括相間短路、繞組接地、頭開焊、接斷線、匝間短路等。引發(fā)這些故障的主要原因主要有以下幾種：
（1）變壓器在制造和后期進(jìn)行檢修時，造成了絕緣局部損壞，留下了后遺癥。
�。�2）變壓器在運行中因散熱不良或長期過載，溫度長期過高，使絕緣產(chǎn)生老化。
�。�3）變壓器的制造工藝不良，壓制不緊，機械強度無法承受短路沖擊，讓繞組變形，絕緣損壞。
�。�4）變壓器的繞組受潮，導(dǎo)致絕緣膨脹堵塞油道，致使局部過熱。
�。�5）變壓器中的絕緣油與空氣接觸面積太大，或混入水分出現(xiàn)劣化，造成油的酸價變高，絕緣能力下降或者油面過低，讓繞組暴露到空氣里，而沒得到及時的處理。這些都可能造成絕緣擊穿，從而形成短路或繞組接地故障。如果出現(xiàn)匝間短路，各相直流電阻出現(xiàn)不平衡，電源側(cè)電流輕微增大，油溫增高，變壓器過熱，甚至在油中不停地產(chǎn)生冒泡聲。輕微的匝間短路，可引起瓦斯保護(hù)動作，而匝間短路嚴(yán)重則可造成差動保護(hù)動作或者電源側(cè)的過流保護(hù)。而匝間短路常常會引起更嚴(yán)重的單相接地或相間短路等故障，因此如果發(fā)生匝間短路要盡快處理。
二、電力變壓器日常維護(hù)
在變壓器的日常維護(hù)工作中，要做到實時監(jiān)視變壓器的運行狀況，特別是在過負(fù)荷運行時，更是要縮短監(jiān)控的周期。定期巡視變壓器的電壓、電流、上層油溫等，并經(jīng)常對變壓器的外部進(jìn)行檢查。日常維護(hù)的具體工作有：對套管、磁裙的清潔程度進(jìn)行檢查并及時做好清理工作，以保證磁套管與絕緣子的清潔，避免閃絡(luò)事故的發(fā)生；冷卻裝置運行時，要確認(rèn)冷卻器進(jìn)油管和出油管的蝶閥，保證入口干凈無雜物，散熱器通暢進(jìn)風(fēng)；風(fēng)扇在運行中運轉(zhuǎn)是否正常，有無明顯振動及異音，潛油泵的轉(zhuǎn)向是否正確，冷卻器有無滲漏油現(xiàn)象，有無異常聲音及振動，分路電源自動開關(guān)閉合是否良好。此外，定期檢查分接開關(guān)，包括接觸的定位、轉(zhuǎn)動靈活性、緊固等。還要定期測試變壓器的線圈、避雷器、套管，避雷器接地必須可靠，引線要盡可能短，接地電阻要小于5Ω。同時要定期試驗相關(guān)的消防設(shè)施。
在實際現(xiàn)場操作中，我們通過變壓器的溫度、聲音、外觀、油位以及其他現(xiàn)象對電力變壓器故障進(jìn)行的判定，只能作為變壓器故障的初步判定。因為，變壓器的內(nèi)部故障不是一種單一的直觀反映，其中涉及諸多因素，甚至有時還會出現(xiàn)假象。因此在判斷故障時，必須結(jié)合電氣試驗、油質(zhì)分析以及設(shè)備檢修、運行等情況進(jìn)行綜合分析，對故障的原因、部位、部件或絕緣的損壞程度等做出準(zhǔn)確判定，才能制定出合理的處理方案。
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