配電變壓器故障分析以及處理方案

一、 配電變壓器損壞原因

1、 過(guò)載

一是隨著人們生活的提高，用電量普遍迅速增加，原來(lái)的配電變壓器容量小，小馬拉大車，不能滿足用戶的需要，造成變壓器過(guò)負(fù)載運(yùn)行。二是由于季節(jié)性和特殊天氣等原因造成用電高峰，使配電變壓器過(guò)載運(yùn)行。由于變壓器長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行，造成變壓器內(nèi)部各部件、線圈、油絕緣老化而使變壓器的負(fù)荷大部分隨季節(jié)性和時(shí)間性分配，特別是在農(nóng)村農(nóng)忙季節(jié)配電變壓器將在過(guò)負(fù)荷或滿負(fù)荷下使用，在夜晚又是輕負(fù)荷使用，負(fù)荷曲線差值很大，運(yùn)行溫度最高達(dá)80 ℃以上，而最低溫度在10 ℃。而且農(nóng)村變壓器的檢修情況來(lái)看，每臺(tái)變壓器底部水分平均達(dá)100 g以上，這些水分都是通過(guò)變壓器油熱脹冷縮的呼吸空氣從油中沉淀下來(lái)的。二是變壓器內(nèi)部缺油使油面降低造成絕緣油與空氣接觸面增大，加速了空氣中水分進(jìn)入油面，降低了變壓器內(nèi)部絕緣強(qiáng)度，當(dāng)絕緣降低到一定值時(shí)變壓器內(nèi)部就發(fā)生了擊穿短路故障。

2、對(duì)配電變壓器違章加油

某電工對(duì)正在運(yùn)行的配電變壓器加油，時(shí)隔1 h后，該變壓器高壓跌落開(kāi)關(guān)保險(xiǎn)熔絲熔斷兩相，并有輕微噴油，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，需要大修。造成該變壓器燒毀的主要原因：一是新加的變壓器油與該變壓器箱體內(nèi)的油型號(hào)不一致，變壓器油有幾種油基，不同型號(hào)的油基原則上不能混用;二是在對(duì)該配電變壓器加油時(shí)沒(méi)有停電，造成變壓器內(nèi)部冷熱油相混后，循環(huán)油流加速，將器身底部的水分帶起循環(huán)到高低壓線圈內(nèi)部使絕緣下降造成擊穿短路;三是加入了不合格變壓器油。

3、無(wú)功補(bǔ)償不當(dāng)引起諧振過(guò)電壓

為了降低線損，提高設(shè)備的利用率，在《農(nóng)村低壓電力技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定配電變壓器容量在100 kVA以上的宜采用無(wú)功補(bǔ)償裝置。如果補(bǔ)償不當(dāng)在運(yùn)行的線路上總?cè)菘购涂偢锌瓜嗟?，則會(huì)在運(yùn)行的該線路及設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生鐵磁諧振，引起過(guò)電壓和過(guò)電流，燒毀配電變壓器和其它電氣設(shè)備。

4、系統(tǒng)鐵磁諧振過(guò)電壓

農(nóng)網(wǎng)中10 kV配電線路由于長(zhǎng)短、對(duì)地距離、導(dǎo)線規(guī)格不一致，再加上配電變壓器、電焊機(jī)、電容器以及大型負(fù)載的投切等運(yùn)行參數(shù)發(fā)生很大變化時(shí)，或10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相間歇性接地可能造成系統(tǒng)發(fā)生諧振過(guò)電壓。一旦發(fā)生系統(tǒng)諧振過(guò)電壓，輕者是將配電變壓器高壓熔絲熔斷，重者將會(huì)造成配電變壓器燒毀，個(gè)別情況下將引起配電變壓器套管發(fā)生閃絡(luò)或爆炸。

5、雷電過(guò)電壓

配電變壓器按規(guī)定要求必須在高、低壓側(cè)安裝合格的避雷器，以降低雷電過(guò)電壓、鐵磁諧振過(guò)電壓對(duì)變壓器高低壓線圈或套管的危害。主要有以下原因造成配電變壓器過(guò)電壓而損壞：一是避雷器安裝試驗(yàn)不符合要求，安裝避雷器一般是三只避雷器只有一點(diǎn)接地，在長(zhǎng)期運(yùn)行中由于年久失修、風(fēng)吹雨打造成嚴(yán)重銹蝕，氣候變化及其它特殊情況造成接地點(diǎn)斷開(kāi)或接觸不良，當(dāng)遇有雷電過(guò)電壓或系統(tǒng)諧振過(guò)電壓時(shí)，由于不能及時(shí)對(duì)大地進(jìn)行泄流降壓因而擊穿變壓器;二是因多數(shù)變壓器都在保險(xiǎn)公司投了保，由此而產(chǎn)生的重保險(xiǎn)公司賠償、輕維護(hù)管理，有的用戶認(rèn)為變壓器參加了保險(xiǎn)，避雷器安裝與否、試驗(yàn)與否都無(wú)所謂，反正變壓器壞了保險(xiǎn)公司負(fù)責(zé)賠償，也是多年來(lái)配電變壓器損壞嚴(yán)重的一個(gè)重要因素;三是只重視變壓器高壓側(cè)避雷器的安裝試驗(yàn)，而輕視低壓側(cè)避雷器的安裝試驗(yàn)，因變壓器低壓側(cè)不安裝避雷器，在變壓器低壓側(cè)遭雷擊時(shí)，產(chǎn)生逆變對(duì)變壓器高壓側(cè)線圈進(jìn)行沖擊的同時(shí)，低壓側(cè)線圈也有損壞的可能。

6、二次短路

當(dāng)配電變壓器二次短路時(shí)，在二次側(cè)產(chǎn)生高于額定電流幾倍甚至幾十倍的短路電流，而在一次側(cè)也要同時(shí)產(chǎn)生很大的電流來(lái)抵消二次側(cè)短路電流的去磁作用，如此大的短路電流，一方面使變壓器線圈內(nèi)部將產(chǎn)生巨大機(jī)械應(yīng)力，致使線圈壓縮，主副絕緣松動(dòng)脫落、線圈變形。另一方面由于短路電流的存在，導(dǎo)致一、二次線圈溫度急劇升高，此時(shí)如果一、二次保險(xiǎn)選擇不當(dāng)或使用鋁銅絲代替，可能很快使變壓器線圈燒毀。

7、分接開(kāi)關(guān)壓接不良

一是分接開(kāi)關(guān)本身質(zhì)量差，結(jié)構(gòu)不合理，彈簧壓力不夠，動(dòng)靜觸頭不完全接觸，錯(cuò)位的動(dòng)靜觸頭之間的絕緣距離變小，在兩抽頭之間發(fā)生放電或短路，很快燒毀變壓器抽頭線圈或整個(gè)繞組;二是人為原因，個(gè)別電工對(duì)無(wú)載調(diào)壓的原理不清楚，調(diào)壓后導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭部分接觸或由于變壓器分接開(kāi)關(guān)接點(diǎn)長(zhǎng)期運(yùn)行，靜觸頭有污垢造成接觸不良而放電打火使變壓器燒毀。

8、呼吸器孔堵死

一般在50 kVA以上變壓器的油枕上都安裝有“呼吸器”。“呼吸器”罩體一般都是透明的玻璃筒體，內(nèi)裝有“吸潮劑”，搬運(yùn)時(shí)易碰碎，所以一般情況下廠家在出廠時(shí)暫不安裝，在變壓器油枕裝“呼吸器”的位置上用螺絲釘將一塊“小方鐵板”封堵在“吸潮器”的位置上，起到防潮的作用。在投入運(yùn)行時(shí)要及時(shí)拆除“小方鐵板”，如不及時(shí)拆除更換成“呼吸器”，由于運(yùn)行后熱量不斷產(chǎn)生，絕緣油受熱膨脹，變壓器內(nèi)壓力升高，油路無(wú)法循環(huán)，熱量散發(fā)不出去，鐵芯和線圈的熱量越來(lái)越高，絕緣性能下降，最終導(dǎo)致變壓器燒毀。

9、其它

配電變壓器在日常運(yùn)行維護(hù)管理中，經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題：一是檢修或安裝過(guò)程中，緊固或松動(dòng)變壓器導(dǎo)電桿螺帽時(shí)，導(dǎo)電桿隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，可能導(dǎo)致二次側(cè)引出的軟銅片相碰，造成相間短路或一次側(cè)線圈引線斷;二是在變壓器上進(jìn)行檢修不慎掉下物體、工具砸壞套管，輕則造成閃絡(luò)接地，重則造成短路;三是在并列運(yùn)行的變壓器檢修、試驗(yàn)或更換電纜后未進(jìn)行核相，隨意接線導(dǎo)致相序接錯(cuò)，變壓器投入運(yùn)行后將產(chǎn)生很大的環(huán)流而燒毀變壓器;四是在變壓器低壓側(cè)裝有防盜計(jì)量箱，由于空間問(wèn)題、工藝壓接不好，有的直接用導(dǎo)線纏繞，致使低壓側(cè)接線接觸電阻過(guò)大，大負(fù)載運(yùn)行時(shí)發(fā)熱、打火，使導(dǎo)電桿燒壞。

二、配電變壓器損壞解決措施

針對(duì)以上種種配電變壓器損壞的原因分析，有相當(dāng)一部分配電變壓器損壞是可以避免的，還有一些只要加強(qiáng)設(shè)備巡視檢查，嚴(yán)格安規(guī)章制度辦事，就可以將變壓器損壞事故消滅在萌芽狀態(tài)。具體對(duì)策如下。

1 、做好運(yùn)行前的檢查測(cè)試

配電變壓器投運(yùn)前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其主要內(nèi)容如下。

油枕上的油位計(jì)是否完好，油位是否清晰且在與環(huán)境相符的油位線上。油位過(guò)高，在變壓器投入運(yùn)行帶負(fù)荷后，油溫上升，油膨脹很可能使油從油枕頂部的呼吸器連接管處溢出;過(guò)低，則在冬季輕負(fù)荷或短時(shí)間內(nèi)停運(yùn)時(shí)，可能使油位下降至油位計(jì)看不到油位。

套管、油位計(jì)、排油閥等處是否密封良好，有無(wú)滲油現(xiàn)象。否則當(dāng)變壓器帶負(fù)荷后，在熱狀態(tài)下會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象。

防爆管(呼吸氣道)是否暢通完好，呼吸器的吸潮劑是否失效。

變壓器的外殼接地是否牢固可靠，因?yàn)樗鼘?duì)變壓器起著直接的保護(hù)作用。

變壓器一、二次出線套管及它們與導(dǎo)線的連接是否良好，相色是否正確。

變壓器上的銘牌與要求選擇的變壓器規(guī)格是否相符。如各側(cè)電壓等級(jí)、變壓器的容量及分接開(kāi)關(guān)位置等。

測(cè)量變壓器的絕緣。用1000~2500V兆歐表測(cè)量變壓器的一、二次繞組對(duì)地絕緣電阻(測(cè)量時(shí)，非被測(cè)量繞組接地)，以及一、二次繞組間的絕緣電阻，并記錄測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度。絕緣電阻的允許值沒(méi)有硬性規(guī)定，但應(yīng)與歷史情況或原始數(shù)據(jù)相比較，不低于出廠值的70%(當(dāng)被測(cè)變壓器的溫度與制造廠試驗(yàn)時(shí)的溫度不同時(shí)，應(yīng)換算到同一溫度再進(jìn)行比較)。

測(cè)量變壓器各相直流電阻的相互差值應(yīng)小于平均值的4%，線間直流電阻的相互差值應(yīng)小于平均值的2%。

若以上檢查全部合格，將100 ℃以上的酒精溫度計(jì)插入該變壓器測(cè)溫孔內(nèi)，以便隨時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行溫度，再將變壓器空投(不帶負(fù)荷)，檢查電磁聲有無(wú)異常，測(cè)量二次側(cè)電壓是否平衡，如平衡，說(shuō)明變壓器變比正常，無(wú)匝間短路，變壓器可以帶負(fù)荷正常運(yùn)行了。

2 、運(yùn)行中注意事項(xiàng)

對(duì)配電變壓器在運(yùn)行管理中必須做好如下內(nèi)容。

在使用配電變壓器的過(guò)程中，一定要定期檢查三相電壓是否平衡，如嚴(yán)重失衡，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，應(yīng)經(jīng)常檢查變壓器的油位、溫度、油色正常，有無(wú)滲漏，呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無(wú)變化，如已失效要及時(shí)更換，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除。

定期清理配電變壓器上的污垢，必要時(shí)采取防污措施，安裝套管防污帽，檢查套管有無(wú)閃絡(luò)放電，接地是否良好，有無(wú)斷線、脫焊、斷裂現(xiàn)象，定期搖測(cè)接地電阻。

在拆裝配電變壓器螺桿有轉(zhuǎn)動(dòng)情況，必須進(jìn)行嚴(yán)格處理，確認(rèn)無(wú)誤后方可投運(yùn)。合理選擇二次側(cè)導(dǎo)線的接線方式，如采用銅鋁過(guò)渡線夾等。在接觸面上涂上導(dǎo)電膏，以增大接觸面積與導(dǎo)電能力，減少氧化發(fā)熱。

在配電變壓器一、二次側(cè)裝設(shè)避雷器，并將避雷器接地引下線、變壓器的外殼、二次側(cè)中性點(diǎn)3點(diǎn)共同接地，對(duì)100 kVA以上容量且電感設(shè)備較多的變壓器上層油溫不宜經(jīng)常超過(guò)85 ℃，最高不得超過(guò)95 ℃(配電變壓器側(cè)溫孔插入溫度計(jì)可隨時(shí)測(cè)得運(yùn)行變壓器的即時(shí)溫度)，不得長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。但在日負(fù)荷系數(shù)小于1(日平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比)，上層油溫不超過(guò)允許值的情況下，可以按正常過(guò)負(fù)荷的規(guī)定運(yùn)行，總過(guò)負(fù)荷值不應(yīng)超過(guò)變壓器為20%)。當(dāng)變壓器內(nèi)的絕緣(油等絕緣介質(zhì))老化速度要增加一倍，使用年限要相應(yīng)減少。因此，必須避免長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。

避免三相負(fù)載不平衡運(yùn)行。變壓器三相負(fù)載不平衡運(yùn)行，將造成三相電流的不平衡，此時(shí)三相電壓也不平衡。對(duì)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行的變壓器，應(yīng)視為最大電流的負(fù)荷，若在最大負(fù)荷期間測(cè)得的三相最大不平衡電流或中性線電流超過(guò)額定電流的25%時(shí)，應(yīng)將負(fù)荷在三相間重新分配。

防止二次短路。配電變壓器二次短路是造成變壓器損壞的最直接的原因，合理選擇配電變壓器的關(guān)健所在。一般情況下配電變壓器的高壓側(cè)(跌落保險(xiǎn))熔絲選擇在1.2～1.5倍高壓側(cè)額定電流以內(nèi)，低壓側(cè)按額定電流選用，在此情況下，即使發(fā)生低壓短路故障，熔絲也能對(duì)變壓器起到應(yīng)有的保護(hù)作用。