(国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司 内蒙古通辽 028000)
摘要：变压器是电力系统中最重要和最昂贵的电力设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输。随着电网电压等级的提高和输变容量的提高，在电能的输配过程中，电力变压器是电能转换、电能传输的核心，承载各行各业和千家万户能量来源，变压器的严重事故不仅会导致本体的损坏，还会截断电力供应，将对电网的安全稳定运行产生严重的影响,给社会造成极大经济损失。本文简单介绍了电力变压器普遍存在的包括放电、绝缘、铁芯等问题，并简单介绍这些故障发生的原因及处理方法，本文重点探讨生产运行中普遍存在的渗漏油、及末屏接地装置放电、损坏的原因及处理方法。
关键词：电力变压器；故障；原因分析；处理方法
1引言
电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备，是电力系统中核心设备之一。如果变压器发生故障，将影响电力系统的安全稳定运行电力系统中很重要的设备，一旦发生事故，将造成很大的经济损失。分析各种电力变压器事故，找出原因，总结出处理事故的办法，把事故损失控制在最小范围内，尽量减少对系统的损害是十分重要且迫切的工作。本文简单介绍了电力变压器普遍存在的包括放电、绝缘、铁芯等问题，并简单介绍这些故障发生的原因及处理方法，本文重点探讨生产运行中普遍存在的渗漏油、及末屏接地装置放电、损坏的原因及处理方法。
2常见故障
变压器故障按部位通常可分为绕组、铁芯、分接开关、套管、绝缘、密封、放电等故障。而电力变压器多为油浸电力变压器,此类变压器故障常被分内部故障与外部故障两类。内部故障为变压器油箱内发生,各相绕组之间发生的相间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障、绕组的线匝之间发生的匝间短路等。外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地短路，引出线之间发生相间故障等而引起变压器内部故障或绕组变形等。
3故障分析
3.1绕组故障分析
变压器绕组是变压器的心脏，构成变压器输入，输出电能的电气回路，其故障模式可分为：绕组短路、绕组断路、绕组松动、变形、位移、绕组烧损。其中绕组短路又可分为：层间短路、匝间短路、股间短路等。
变压器绕组故障除外在因素外，大部分是由于绕组本身结构及绝缘不合理所引起，以绕组短路出现率最高，它不仅影响到绕组本身，而且对铁芯、引线、绝缘层等都有极大的影响。这种故障属致命性的，此时变压器内部可能出现局部高温或局部高能量放电现象，如不及时处理会导致变压器绕组完全损坏，严重时其油温声速升高，体积膨胀，甚至导致变压器爆炸，升级为灾害性故障.
对于变压器绕组松动、变形、失稳，绝缘损伤现象，变压器在这种情况下虽能运行，但实质上内部已受损，抗短路能力差，若外部短路或受到雷击的影响进一步使绕组松散，内部场强分布不均，极易导致局部放电进而损伤导线。另外松散导线也易在电磁力作用下产生振动，互相磨擦而划破绝缘。绕组烧损是指绕组绝缘部分碳化，最终形成绕组短路，发展为致命性故障，因而这类故障属于监界性故障。
绕组断路，当高压侧有一相断路时，变压器将非在全相状态下运行，变压器低压侧三相电压、电流呈现不平衡，三相直流电阻也不平衡；两相断路则变压器不能运行；当低压侧两相断路时，变压器为单相负载运行，断路的两相无电压输出，因而变压器断路属于致命性故障，为此须更换或修复绕组。
3.2铁芯故障分析
变压器铁芯和绕组是传递、交换电磁能量的主要部件，要使变压器可靠运行，除绕组质量合格外，铁芯质量好坏是决定正常运行的关键。铁芯的故障模式可分为：铁芯多点接地、铁芯接地不良、铁芯片间短路。其中铁芯多点接地可分为：铁芯动态性多点接地和牢靠性多点接地.
变压器铁芯故障以铁芯多点接地出现较多，伴随有铁芯局部过热运行时间过长将会使油纸绝缘老化、绝缘垫块碳化、铁芯片绝缘层老化[1]，甚至使铁芯接地引线绕断，这类故障属临界性故障。铁芯片间短路将会在强磁场中形成涡流使铁芯局部过热，铁芯接地不良也会使铁芯局部过热，同时出现介损超标现象。局部过热现象易烧坏铁芯片间绝缘，扩大铁芯故障，因而它们也属临界性故障[2]。而铁芯动态性接地情况将有所不同，它主要是由杂质在电场力作用下形成导电小桥（由一些杂质纤维与金属粉末组成），有时在大电流的冲击下而摧毁，出现情况不稳定，一般不影响变压器运行，但不定期的局部过热会使内部绝缘受伤，属轻度性故障[3]。
3.3分接开关故障分析
有载分接开关内部传动结构较为复杂，而且经常操作切换，它的故障直接影响到变压器的正常运行，分接开关由于受高温和绝缘油影响，极易使触头表面氧化，产生氧化膜，使触头间接触电阻增大，由于接触不良引起局门路高温，破坏接触表面。其故障模式主要有简体爆炸、触头烧损、档序错乱、齿轮损坏[4]。简体爆炸甚至会导致变压器着火，属致命性故障。开关档序错乱、齿轮损坏、触头烧损在故障状态下运行将会扩大故障，它属临界性故障。
引线接触不良有以下原因：
螺栓松动；
焊接不牢；
分接开关接点损坏。
3.4套管故障分析
套管是变压器内绕组与油箱外联结引线的重要保护装置。它长期遭受电场、风雨、污染等影响，易使瓷釉龟裂，绝缘老化，是变压器故障多发部位。其故障式主要有：套管炸裂、套管位移、开焊、局部放电。套管爆炸将致使变压器停运甚至烧毁，故属于致命性故障；套管位移、开焊将会有水顺着套管进入变压器本体内，极易导致变压器绕组短路或相间短路，局部放电或易局部过热，易使套管内部绝缘击穿，属临界性故障。
3.5绝缘故障分析
变压器内部绝缘是变压器质量优劣的关键，大部分故障都是因绝缘性能不佳引起，因而绝缘的好坏是变压器能否长期、安全可靠运行的基本保证。绝缘故障模式可分为：绝缘损伤、介损超标。
绝缘损伤与介损超标在短期内变压器仍能正常运行，但这些故障会使变压器内部产生局部放电或局部轻度过热现象，进一步损伤绝缘将导致变压器内绕组局部短路、绝缘件碳化等故障，属轻度性故障。
3.6密封不良
变压器密封不良主要是连接处处理不好，如焊接质量不良、螺栓乱扣以及法兰不平等原因造成。其后果是渗漏油或漏气，具体表现为：
焊接处渗漏油
密封件渗漏油
法兰连接处渗漏油
螺栓或管子螺纹渗漏油
铸铁件渗漏油
散热器渗漏油
瓷瓶及玻璃油标渗漏油
据笔者多年工作经验，渗漏油几乎成为易发甚至是必发事件，如非漏油特别严重，一般不影响继续运行，但不可掉以轻心，任其发展。
本文第五部分将简述笔者认为的一种改进方法。
3.7放电故障
根据放电的能量密度的大小，变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电和高能量放电三种类型。
实际生产中多发生末屏放电，本文第五部分将有部分讨论。
4.解决方法
4.1绕组故障
一般处理方法为：
修复变形部位，必要时应更换绕组；
拧紧压圈螺订，紧固松脱的衬垫、撑条；
修复改善结构，提高机械强度，修补绝缘，并作浸漆干燥处理。
4.2铁芯故障
应定期测试其绝缘强度，用 1000 伏兆欧表测得绝缘值不应低于 2 兆欧，发现绝缘强度低于标准时，要及时更换螺栓套管和绝缘垫，或对绝缘损坏的硅钢片进行重刷绝缘处理。
4.3分解开关故障
4.3.1内部故障
一般处理方法是：
更换或修整触头弹簧；
拧紧松动的螺栓；
对分接开关位置错位要进行纠正；
若属于有载调压装置安装或调整不当则要对调压装置按要求进行调整。
4.3.2引线接触不良
应采取如下措施：
在变压器停运检修时，应对接触不良的螺栓都重新紧固；
检修时在焊接前必须将焊接面清洗干净，焊接后认真检查焊点质量，以防运行时焊点脱落引起事故；
应将开关转换到位，逐个紧固螺栓，确信一切正确无误后，才允许投入运行。
4.4套管故障
一般处理方法是：
清除瓷套管外表面的积灰和脏污；
若套管密封不严或绝缘受潮劣化则应更换套管。
4.5绝缘故障
一般处理方法有：
对绝缘受潮要进行干燥处理；
若变压器油劣化则要更换或处理变压器油；
检查油道是否堵塞，并清除油道中的杂物；
若油面过低则应检查有否渗漏及增加油量至油面线。
4.6密封不良
这类故障通常不易被发现，检查中要特别注意。发现问题应及时处理：
对密封圈老化要更换密封圈；
属瓷套破裂要更换瓷套；
箱体焊点有裂纹须补焊；
所有紧固螺栓必须拧紧。
4.7放电故障
如果放电烧损不严重，应及时查看并采取措施修复，如放电严重无法继续运行，则应立即停电更换放电部位器件。
5．探索与改进
5.1变压器渗漏油处理的探索与改进
基于现有各个厂家变压器实际运行中的渗漏油情况，笔者提出下述方法或可改善现有连接方式渗漏情况。
本文按照渗漏部位分为两类：一类为连通处连接（图1），另一类为封堵处连接（图2）。
连通处连接方式在现有变压器中多采用蝶阀、法兰通过螺栓直接连接，本文主张将这种连接方式转变为螺纹连接方式，且在内螺纹深处加装耐油密封胶圈。
封堵处连接方式在现有变压器中多采用钢制堵板夹压密封胶圈通过螺栓直接连接封堵，本文同样建议转变为螺纹内附耐油密封胶圈连接方式。
此种方式对螺纹加工工艺要求较高，应当采用精益化管理、标准化作业等手段，严格控制螺纹工艺质量，严防螺纹攻丝时欠攻或过攻，且在安装时应严格按照规定圈数拧紧，不可过拧或欠拧。考虑到处于运行中的变压器还伴随有振动，会影响此种螺纹连接方式的紧固程度，可在拧紧后在适当位置设置固定销钉或固定螺栓以防止因长期振动导致连接松动造成渗漏油现象。
5.2变压器套管末屏接地装置探索与改进
现有变压器的末屏接地装置在生产运行中一般不会出现问题，原则上也不可能出现问题，但近年来此处也出现较多的程度不一的放电问题，笔者认为主要有两各方面原因：一是装置本身问题，二是人为因素。
装置本身问题为出厂时工艺不合格、接触不良、结构设计不合理等。前两类问题应可以避免，出现的概率也不高，可通过严格的设计、生产、安装加以避免。此处重点说一下结构设计不合理及人为因素的问题，现场作业人员通过多年的工作经验积累，习惯于普遍使用的末屏接地装置，但近年来出现了一些新式的末屏接地装置，导致作业人员不习惯、不熟悉，从而因循工作经验作业，造成末屏接地不可靠、虚接放电、甚至未接地等，这里应该从两方面着手解决，一是厂家进行改进升级无可厚非，但应以实用方便为原则，切忌不考虑拆装过程的简单便捷，造成繁琐的拆装程序，以避免因拆装不便而引起末屏接地装置损坏、接地不可靠、虚接、甚或未接地；二是作业人员应提高学习意识，在工作中若发现不熟悉的设备、装置时，应切忌依靠经验鲁莽作业，应在询问或查证学习后再进行作业，避免因工作方法不当造成设备、装置损坏。
6．结论
以上介绍了电力变压器的常见故障发生原因，现场设备现象以及处理方法,着重介绍了探索和改善渗漏油的方法，末屏接地装置的问题。变压器在运行当中容易出现一些异常现象，但只要我们认真工作、异常现象就能第一时间被发现，从而有目的的采取措施，预防事故，为整个电力系统的安全、发展做出自己应有的贡献。
参考文献
[1]张镱议;廖瑞金.综合考虑可靠性与经济性的电力变压器检修方案优选.电工技术学报. 2014.11
[2]张衡.电力变压器检修策略的研究. 贵州大学. 2007.05
[3]张玮.变压器检修探究. 中国市场. 2006.09
[4]董其国.电力变压器故障与诊断. 北京：中国电力出版社．2000.4
作者简介：
王婧（1988—），女，研究生，工程师，现从事输变电运检工作，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。
孙韵耕(1988-), 男, 本科，工程师，现从事输变电运检工作，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。
论文作者:王婧,孙韵耕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
标签：变压器论文; 绕组论文; 故障论文; 套管论文; 铁芯论文; 局部论文; 螺栓论文; 《电力设备》2017年第29期论文;