摘要：变压器是电力系统中的重要元件，它的安全稳定运行对优质可靠供电起着重要作用，因此加强对变压器的运行监控、维护管理就显得尤为重要。为避免事故的发生，应加强日常运行巡视管理和制订有效的维护措施，以保证变压器的安全稳定运行。本文系统的分析了电力变压器的危险性，包括人身伤害和设备故障等，并详细分析了油浸式电力变压器的火灾爆炸危险性，为变压器的风险管理和控制提供参考。
关键词：变压器 运行监控 维护管理 事故处理 风险
1、做好变压器运行维护管理的重要性
变压器是借助于电磁感应，以相同的频率在两个或多个相互耦合的绕组回路之间传输功率的静止电器。变压器通过变换（升高或降低）交流电压和电流，传输交流电能。电力变压器是各类发电厂、变电所以及工业与民用场所应用最为广泛的电气设备之一，是进行输变电或配电必须的设备，电力变压器的安全运行在工业生产、民用生活中极为重要，若电力变压器出现事故或因故障和事故造成变压器跳闸，将直接危及正常的生产及民用生活，严重者可能引发重大安全事故或使供电企业蒙受重大经济损失。依据变压器的运行数据，对变压器的运行状态进行分析，判定变压器的健康状况，确定是否需要进行检修，减少或避免变压器故障发展带来的损失，提高电力变压器运行的可靠性，保障电力供应。在变压器的运行过程中，或在变压器养护、检修环节可能发生人身伤亡事故，因此，加强对变压器的日常运行维护、系统的辨识与分析变压器的危险性对安全生产具有重要意义。
2、电力变压器的分类与基本组成
变压器的种类很多，按用途分为升压变压器、降压变压器、联络变压器。以相数为基准划分类别，它包括单相变压器、三相变压器、多相变压器。按绕组结构分为双绕组变压器、三绕组变压器、分裂绕组变压器、自耦变压器。按冷却方式分为干式空冷变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷式变压器和强迫油循环风冷变压器。按铁芯形式分为心式变压和壳式变压器等。不同的变压器其结构和组成有一定的差别，高压配电一般采用油浸式电力变压器，而低压配电系统常采用干式变压器。油浸式电力变压器主要由铁芯、绕组、油箱、套管、分接开关、冷却器、储油柜、气体继电器、压力释放阀、温度计等组成。树脂浇注干式变压器的铁芯部件采用了优质冷轧晶粒取向硅片叠制成 45°全斜接缝的结构形式，一、二次绕组均采用铜导线绕制而成，绕组的层间、段间、端部及内、外层绝缘均采用具有较高机械强度和电气强度且耐高温的玻璃纤维填充，以空气作为冷却介质，以固体树脂作为绝缘介质，在绕组内埋设温度传感器。
3、变压器运行中的检查
1）检查变压器上层油温是否超过允许范围。由于每台变压器负荷大小、冷却条件及季节不同，运行中的变压器不能以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与上次的油温比较。如油温突然增高，则应检查冷却装置是否正常，油循环是否破坏等，来判断变压器内部是否有故障。
2）检查油质，应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面应符合周围温度的标准线。如油面过低应检查变压器是否漏油等。油面过高应检查冷却装置的使用情况，是否有内部故障。
3）变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。如声音有所改变，应细心检查，并迅速汇报值班员并联系检修处理。
4）应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。工作、备用电源及油泵应符合运行要求等等。
5）天气有变化时，应重点进行特殊检查。大风时，检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雪天，各部触点在落雪后，不应立即熔化或有放电现象；大雾天，各部有无火花放电现象等等。
6）呼吸器应畅通，硅胶吸潮不应达到饱和。
7）瓦斯继电器无动作。
4、变压器运行中出现的不正常现象
1）遭雷击造成过电压。
2）变压器运行中如漏油、油位过高或过低，温度异常，音响不正常及冷却系统不正常等，应设法尽快消除。
3）当变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时，应按规定降低变压器的负荷。
4）变压器内部音响很大，很不正常，有爆裂声；温度不正常并不断上升；储油柜或安全气道喷油；严重漏油使油面下降，低于油位计的指示限度；油色变化过快，油内出现碳质；套管有严重的破损和放电现象等，应立即停电修理。
5）当发现变压器的油温较高时，而其油温所应有的油位显著降低时，应立即加油。加油时应遵守规定。如因大量漏油而使油位迅速下降时，应将瓦斯保护改为只动作于信号，而且必须迅速采取堵塞漏油的措施，并立即加油。
6）变压器油位因温度上升而逐渐升高时。若最高温度时的油位可能高出油位指示计，则应放油，使油位降至适当的高度，以免溢油。
7）受潮：如有洪水、管道泄漏、顶盖渗漏、水份沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水份等。
5、电力变压器风险分析
5.1 触电危害
电力变压器电压等级较高，目前普遍采用的高压变压器电压等级一般为 66kV、110kV、220kV、550kV 等，如此高的电压，工作人员在运行及检修过程中可能发生触电危险，比如运行检修过程中违章作业，未按规定办理工作票或操作票或未按工作票或操作票进行操作，未按规定进行接地便开始工作等。
5.2 火灾爆炸
变压器是基于电磁感应原理，将交流电能转化为各种电流、电压参数的另一种电能设备。变压器采用有机可燃物质（如木材、布、纸和棉纱等）制作支架与绝缘衬垫，并涂有大量绝缘油。用料比例根据变压器工作能力而定，比如 1000 千瓦的变压器需要 1t 的绝缘油、40kg 的纸料和 0.012m 的木材。当变压器超负荷运转，或内部短路，在高温或电弧的影响下，其内部的有机可燃物会分解燃烧，产生大量烟气，致使变压器因内部压力快速增大使外壳爆裂，喷出的绝缘油助长了火势，导致大面积停电事故，给日常生产和生活带来了诸多不便。运行中的变压器发生火灾和爆炸的原因主要有绝缘损坏、导线接触不良、接地不良、过电压、过电流、外部火源等。具体详述如下：
5.2.1 绝缘损坏
⑴线圈绝缘老化。变压器长期超负荷运转会使线圈发热，加速绝缘老化，导致内部短路（主要是相间短路、匝间短路、对地短路），进而使变压器外壳爆裂，引发大面积停电事故。⑵油质不佳，油量过少。绝缘油在储运或运行维护时，因储运或维护措施做得不到位，使油中混入杂质或水份，影响了油的绝缘性能。如果油体绝缘性能下降至一定范围，就会导致变压器内部短路。⑶铁芯绝缘老化损坏。硅钢片之间的绝缘材料因使用时间过长而逐渐老化，或夹紧铁芯的螺栓套管损坏，铁芯产生很大的涡流使线圈发热，使变压器内部温度急剧升高，进而加速绝缘材料的老化程度。⑷检修不当，破坏绝缘。检修吊芯的过程中，因操作不当，损坏了线圈的瓷套管和绝缘体。在这种情况下如果变压器继续运行，轻则闪络，重则短路。
5.2.2 导线接触不良
线圈内部的接头、线圈之间的连接点和引至高、低的瓷套管的接点及分接开关上各接点接触不良，就会导致局部发热，加速绝缘老化，进而导致变压器内部出现断路或短路现象。由此产生的高温电弧会快速分解绝缘油，使其失去绝缘功能，随之产生的大量烟气会导致变压器内部压力剧增，当压力升高到上限值后便会使变压器外壳突然爆裂，产生严重的后果。据调查，导线接触不良主要包括三种情况：一分接开关接点损坏，二螺栓松脱，三焊接质量差。
5.2.3 接地不良
接地的油浸电力变压器当三相负载失衡时，零线就会通电流。如果零线电流和接地点接触电阻都比较大，就会急剧抬高接地点的温度，当温升超上限值就会造成有机可燃物燃烧。
5.2.4 过电压、过电流
油浸电力变压器主要通过架空线通电流，如遇雷雨天气，线路被雷击中后产生过电压的侵袭，轻则变压器的绝缘材料被击穿，重则导致变压器直接被烧毁引发火灾。鉴于此，变压器管理人员应该事先采取防雷措施。另外变压器在操作过电压及谐振过电压下也可能导致火灾爆炸事故。
当变压器超负荷运转致使内部短路，强大的短路电流通过变压器，如果保护系统失灵或整定值过大，变压器就可能被烧毁。此类事故属于变压器运转中的常见故障之一。基于供电系统稳定性的考虑，应该为变压器安装短路保护。
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5.2.5 外部火源
变压器在外部火源，如检修时的电、气焊火花，变压器周围设备及建构筑火灾波及变压器等，均可能导致变压器火灾爆炸事故。
5.3 电磁辐射
电力变压器运行过程中，会产生电磁辐射。电磁辐射一旦超标，就会对周围环境造成电磁辐射污染，会严重影响人体机能，如导致人体植物神经功能紊乱，血压、血相失调，严重时还会损伤人眼。变压器所产生的磁辐射，在空气中的衰减率非常大，与微波炉运行时放射出的辐射量相差无几；国际上规定变压器距离居民楼应有0.9米的距离。
5.4 噪声危害
变压器运行时会产生中低频噪声污染，如电磁噪声以及通过冷却风机、通风风机形成的空气动力噪声。国产变压器的噪声值通常设定为60～75分贝，室内变电站对变压器性能指标要求较为严格，变压器噪声值通常设定在65分贝以内。
5.5 其它危害
电力变压器故障造成设备损坏或停运。电力变压器在运行过程中通常发生的故障包括：密封不良、绕组故障、套管故障、分接开关故障、引线故障、绝缘故障或铁芯故障等。这些故障若不能及时被排除，将导致设备损坏或停运，甚至导致火灾和爆炸事故。
6、变压器运行中故障现象及其排除
为了正确的处理事故，应掌握下列情况：⑴系统运行方式，负荷状态，负荷种类；⑵变压器上层油温，温升与电压情况；⑶事故发生时天气情况；⑷变压器周围有无检修及其它工作；⑸运行人员有无操作；⑹系统有无操作；⑺何种保护动作，事故现象情况等。变压器在运行中常见的故障是绕组、套管和电压分接开关的故障还有声音的异常，而铁芯、油箱及其它附件的故障较少。下面将常见的几种主要故障分述如下：
6.1 绕组故障
主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点：⑴在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷。⑵在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化。⑶制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形绝缘损坏。⑷绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热。⑸绝缘油内混入水份而劣化，或与空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分绕组露在空气中未能及时处理。
由于上述种种原因，在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。匝间短路时的故障现象是变压器过热油温增高，电源侧电流略有增大，各相直流电阻不平衡，有时油中有吱吱声和咕嘟咕嘟的冒泡声。轻微的匝间短路可以引起瓦斯保护动作；严重时差动保护或电源侧的过流保护也会动作。发现匝间短路应及时处理，因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故障。
6.2 套管故障
这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油，其原因有：⑴密封不良，绝缘受潮劣比；⑵呼吸器配置不当或者吸入水份未及时处理。
6.3 分接开关故障
常见的故障是表面熔化与灼伤，相间触头放电或各接头放电。主要原因有：⑴连接螺丝松动；⑵带负荷调整装置不良和调整不当；⑶分接头绝缘板绝缘不良；⑷接头焊锡不满，接触不良，制造工艺不好，弹簧压力不足；⑸油的酸价过高，使分接开关接触面被腐蚀。
6.4 铁芯故障
大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁轮的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的，其后果可能使穿心螺杆与铁芯迭片造成两点连接，出现环流引起局部发热，甚至引起铁芯的局部熔毁。也可能造成铁芯迭片局部短路，产生涡流过热，引起迭片间绝缘层损坏，使变压器空载损失增大，绝缘油劣化。运行中变压器发生故障后，如判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较，如差别较大，则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查，再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大，在损坏处涂漆即可。
6.5 瓦斯保护故障
瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理方法：⑴轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是：变压器内部有轻微故障；变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。⑵瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部发生严重故障，引起油分解出大量气体，也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查。检查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形；最后检查气体的可燃性。
变压器自动跳闸时，应查明保护动作情况，进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障（穿越性故障）或人员误动作等引起的，则可不经内部检查即可投入送电。如差动保护动作，应对该保护范围内的设备进行全部检查。
6.6 声音的异常和变压器着火
声音异常可能是外施电压过高、套管表面太脏或有裂纹、内部结构松动、内部绝缘有击穿等原因造成的。应结合经验细心分析判断，应针对具体情况及时采取措施处理，如把电压调低、擦拭套管或考虑检修内部等。变压器着火也是一种危险事故，因变压器有许多可燃物质，处理不及时可能发生爆炸或使火灾扩大。变压器着火的主要原因是：套管的破损和闪落，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧；变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使燃烧着的变压器油溢出。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开，应用手动来立即断开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关，停止冷却设备，进行灭火。变压器灭火时，最好用泡沫式灭火器，必要时可用砂子灭火。
7、变压器建档及运行维护人员的管理
7.1 遵守规章制度
提高巡视质量。变压器运行维护管理人员应遵守变压器运行规程和其他的有关规定，制定变压器的现场运行管理制度，规定变压器巡视的检查项目，需要进行的操作，按规定认真巡视检查设备，提高巡视质量。及时发现异常和缺陷。及时处理和汇报，杜绝事故发生。
7.2 遵守安全措施
变压器运行维护管理人员应遵守安全规程等规章制度，在巡视、操作时，根据具体情况，设立安全监护人，在雷雨天气、火灾、变压器异常等特殊情况下更要严格遵守安全规程和运行规程，保护人身安全和设备安全。
7.3 运行人员的素质和培训
变压器运行工作人员需要有较高的业务素质和责任心。工作人员上岗前要进行业务培训，具备一定的电工基础，掌握设备结构、原理、性能、技术参数和设备布置情况，以及设备的运行、维护、操作方法和注意事项，并经考试合格和审批手续。方可上岗工作。
7.4 建立变压器档案
为保证变压器的正常运行，掌握变压器的健康情况，确定变压器是否需要检修和检修哪些项目，要严格变压器投运、检修、试验的交接制度，做好变压器运行值班记录，建立变压器档案，档案主要内容有：⑴变压器的结构特点和制造情况；⑵变压器的运行数据；⑶运行中异常现象和发现的缺陷及其严重程度（缺陷要分类准确，写明部位、程度及有关数据）；⑷负载状况和绝缘老化情况；⑸历次电气试验和绝缘油分析结果；⑹变压器的故障和事故情况；⑺事故处理经过；⑻设备投运和停运情况。档案应长期保存，并根据实际情况，适当增设有关记录，有条件的使用微机进行管理，对数据库中记录定期检查并备份。
8、结 语
电力变压器在供电系统中的作用极其重要，它的长期、安全、可靠运行的重要性不言而喻。变压器故障对电网系统的运行危害极大。为避免事故的发生，必须加强电力变压器运行管理，制定措施，完善制度，保证变压器安全、经济运行，最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生，应加强变压器的定期维护。采取切实有效的措施防止变压器故障的发生，对确保变压器的安全稳定运行有重要的意义。
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论文作者:李平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/2
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