關(guān)于變壓器運(yùn)行故障問題探討

　　不間斷的變壓器供應(yīng)已成為工業(yè)生產(chǎn)、防軍事、科技發(fā)展及人民生活中至關(guān)重要的因素。人們對(duì)能源不間斷供應(yīng)的依賴性是非常重要的，但往往是直到廠房里的生產(chǎn)設(shè)備突然停止工作、大樓燈光突然全部熄滅、電梯被懸在樓層之間、甚至發(fā)生電力變壓器系統(tǒng)崩潰、發(fā)生大面積停電時(shí)才意識(shí)到各種變壓器，斷路器、布線及變壓器運(yùn)行故障的重要性。
 

　　變壓器運(yùn)行故障通常是伴隨著電弧和放電以及劇烈燃燒而發(fā)生，隨后電力設(shè)備即發(fā)生短路或其他故障，輕則可能僅僅是機(jī)器停轉(zhuǎn)，照明完全熄滅，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生重大火災(zāi)乃至造成人身傷亡事故。因此如何確保變壓器的安全運(yùn)行受到了世界各的廣泛關(guān)注。

 

　　在中高速的現(xiàn)代化發(fā)展中，電力工業(yè)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。本文對(duì)電力變壓器故障進(jìn)行分析，提出自己淺薄的見解僅供各位參考。

 

１、變壓器運(yùn)行故障的分類

 

１.1各類型變壓器的故障

 

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)所發(fā)生的故障中，電力變壓器發(fā)生故障造成的損失始終占電力系統(tǒng)事故損失的主導(dǎo)地位。

 

１.2不同用戶的變壓器運(yùn)行故障

 

　　變壓器使用在不同的部門，故障率是不同的。為了分析變壓器發(fā)生故障的危險(xiǎn)性，可將用戶劃分為１１個(gè)先立類型：（１）水泥與采礦業(yè)；（２）化工、石油與天然氣：（３）電力部門：（４）食品加工；（５）醫(yī)療：（６）制造業(yè)；（７）冶金工業(yè)；（８）塑料；（９）印刷業(yè)；（１０）商業(yè)建筑；（１１）紙漿與造紙業(yè)。

 

　　根據(jù)有關(guān)資料報(bào)道：電力部門的風(fēng)險(xiǎn)是較高的，冶金工業(yè)及制造業(yè)分別列在第二和第三位。

 

1.3變壓器的使用年限故障

 

　　根據(jù)變壓器設(shè)計(jì)規(guī)范，在“理想狀況下”變壓器的使用壽命可達(dá)３０—４０年，很明顯的是在實(shí)際中并非如此。根據(jù)有關(guān)資料分析，在１９７５年的統(tǒng)計(jì)中，故障時(shí)的變壓器平均壽命為9.4年。在１９８５年的統(tǒng)計(jì)中，變壓器平均壽命為14.9年。

 

　　在電力工業(yè)中變壓器的使用壽命應(yīng)當(dāng)給予特別地關(guān)注。我上個(gè)世紀(jì)５０年代到８０年代安裝的設(shè)備，按其設(shè)計(jì)與運(yùn)行的狀況，現(xiàn)在大部分都已到了老化階段。故必須對(duì)已安裝變壓器的故障可能性給予特別的關(guān)注。

 

２、變壓器故障原因分析

 

　　盡管老化趨勢(shì)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(yù)期壽命，負(fù)責(zé)電氣設(shè)備操作的人員應(yīng)給予細(xì)致地考慮。這些因素包括：誤用、振動(dòng)，過高的操作溫度、雷電或涌流、過負(fù)荷，對(duì)控制設(shè)備的維護(hù)不夠、清潔不良，對(duì)閑置設(shè)備的維護(hù)不夠，不恰當(dāng)?shù)臐櫥约罢`操作等。變壓器故障的基本原因如下：

 

２.１雷擊

 

　　雷電波看來比以往的研究要少，這是因?yàn)楦淖兞藢?duì)起因的分類方法?，F(xiàn)在，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”。

 

２.２線路涌流

 

　　線路涌流（或稱線路干擾）在導(dǎo)致變壓器故障的所有因素中被列為先位。這一類中包括合閘過電壓、電壓峰值、線路故障、網(wǎng)絡(luò)以及其他輸配（Ｔ&Ｄ）方面的異?，F(xiàn)象。這類起因在變壓器故障中占有顯著比例的事實(shí)表明：必須在沖擊保護(hù)或?qū)ψ约河袥_擊保護(hù)充分性的驗(yàn)證方面給予更多的關(guān)注。

 

２.３制造工藝不良

 

　　在僅有很小比例的故障歸咎于工藝或制造方面的缺陷。例如出線端松動(dòng)或無支撐、墊塊松動(dòng)、焊接不良、鐵心絕緣不良、抗短路強(qiáng)度不足以及油箱中留有異物。

 

２.４絕緣老化

 

　　絕緣老化列在第二位。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(yù)期為３５—４０年的壽命。在１９８３年的統(tǒng)計(jì)中，發(fā)生故障時(shí)變壓器的平均壽命為２０年。

 

２.５過載

 

　　這一類包括了變壓器運(yùn)行故障確定是由過負(fù)荷導(dǎo)致的故障，僅指那些長期處于超過銘牌功率工作狀態(tài)下的變壓器。過負(fù)荷經(jīng)常會(huì)發(fā)生在發(fā)電廠或用電部門持續(xù)緩慢提升負(fù)荷的情況下。較終造成變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，過高的溫度導(dǎo)致了絕緣的過早老化。當(dāng)變壓器的絕緣老化后，紙絕緣強(qiáng)度降低。因此，外部故障的沖擊力就可能導(dǎo)致絕緣破損，進(jìn)而發(fā)生故障。

 

２.６　受潮

 

受潮這一類別包括由洪水、管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配合侵入油箱以及絕緣油中存在水分。

 

２.７維護(hù)不良

 

　　保養(yǎng)不夠被列為第四位導(dǎo)致變壓器故障的因素。這一類包括未裝控制或裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢淤積以及腐蝕。

 

２.８破壞及人為損壞

 

　　這一類變壓器運(yùn)行故障通常確定為明顯的故意破壞行為，被盜、搬運(yùn)過程中損壞。

 

２.９連接松動(dòng)

 

　　連接松動(dòng)也可以包括在維護(hù)不足一類中，這一類包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養(yǎng)情況，其中的一個(gè)問題就是不同性質(zhì)金屬之間不當(dāng)?shù)呐浜?，盡管這種現(xiàn)象近幾年來有所減少。另一個(gè)問題就是螺栓連接間的緊固不恰當(dāng)。

 

３、變壓器維護(hù)建議

 

　　根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，用戶可制訂一個(gè)維護(hù)、檢查和試驗(yàn)的計(jì)劃。這樣不但將顯著地減少變壓器運(yùn)行故障的發(fā)生以及不可預(yù)計(jì)的電力中斷，而且可大量節(jié)約經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。因?yàn)橐坏┌l(fā)生事故，不僅修理費(fèi)用以及停工期的花費(fèi)巨大，重繞線圈或重造一臺(tái)大型的電力變壓器需要６到１２個(gè)月的時(shí)間。因而，以下建議及良好維護(hù)制度將有助于變壓器獲得較大的使用壽命。

 

３.１安裝及運(yùn)行

 

　?。ǎ保┐_保負(fù)荷在變壓器的設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。在油冷變壓器中需要仔細(xì)地監(jiān)視頂層油溫。

 

　?。ǎ玻┳儔浩鞯陌惭b地點(diǎn)應(yīng)與其設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。若置于戶外，確定該變壓器適于戶外運(yùn)行。

 

　?。ǎ常┍Ｗo(hù)變壓器不受雷擊以及外部損壞危險(xiǎn)。

 

３.２對(duì)油的檢驗(yàn)

 

　　變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強(qiáng)度降低近一半。除小型配電變壓器外，所有變壓器的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)及界質(zhì)損耗試驗(yàn)，以確保正確地檢測(cè)水平并通過過濾將其去除。

 

　　應(yīng)進(jìn)行油中故障氣體的分析。應(yīng)用變壓器油中８種故障氣體在線監(jiān)測(cè)儀，連續(xù)測(cè)定隨著變壓器中故障的發(fā)展而溶解于油中氣體的含量，通過對(duì)氣體類別及含量的分析則可確定故障的類型。每年都應(yīng)作油的物理性能試驗(yàn)以確定其絕緣性能，試驗(yàn)包括介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度、酸度、界面張力等等。

 

３.３經(jīng)常維護(hù)

 

　?。ǎ保┍３执商坠芗敖^緣子的清潔。

 

　?。ǎ玻┰谟屠鋮s系統(tǒng)中，檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制油自由流動(dòng)的機(jī)械損傷。

 

　?。ǎ常┍ＷC電氣連接的緊固可靠。

 

　　（４）定期檢查分接開關(guān)。并檢驗(yàn)觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性及接觸的定位。

 

　　（５）每三年應(yīng)對(duì)變壓器線圈、套管以及避雷器進(jìn)行介質(zhì)的檢測(cè)。

 

　?。ǎ叮┟磕隀z驗(yàn)避雷接地的可靠性。接地必須可靠，而引線應(yīng)盡可能短。旱季應(yīng)檢測(cè)接地電阻，其值不應(yīng)超過５歐。

 

　　（７）應(yīng)考慮將在線檢測(cè)系統(tǒng)用于較關(guān)鍵的變壓器上。目前市場(chǎng)上有多種在線檢測(cè)系統(tǒng)，供應(yīng)商將不同的探測(cè)器與傳感器加以組裝，并將其與數(shù)據(jù)采集裝置相連。同時(shí)提供了通過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊的功能。美ＳＥＲＶＥＲＯＮ公司的ＴＲＵＥＧＡＳ油中８種故障氣體在線監(jiān)測(cè)儀就是極好的選擇。此系統(tǒng)監(jiān)測(cè)真實(shí)故障氣體含量，結(jié)合“專家系統(tǒng)”論斷將無害情況與危險(xiǎn)事件加以區(qū)分，保證變壓器的安全運(yùn)行。

 

４、結(jié)束語

 

　　變壓器是電網(wǎng)中的重要設(shè)備之一。雖配有避雷器、差動(dòng)、接地等多重保護(hù)，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場(chǎng)及熱場(chǎng)不均等諸多因素，變壓器運(yùn)行故障事故率仍然很高。中在上個(gè)世紀(jì)７０年代的１０年中，１１０ＫＶ及以上變壓器的年平均絕緣事故率約為17.66臺(tái)次，惡性事故重大損失也時(shí)有發(fā)生。因此借鑒外經(jīng)驗(yàn)，利用先進(jìn)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，加強(qiáng)狀態(tài)維護(hù)模式，以使電力供應(yīng)更加安全可靠。

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