配電變壓器常見故障原因分析與排除方案
近年來，許多配電變壓器，由于使用過程中不注意對變壓器維護(hù)保養(yǎng)，加上有的變壓器缺乏必要的保護(hù)措施，造成故障不斷，同時也使一些本來很小的故障擴(kuò)大，影響了企業(yè)生產(chǎn)及群眾生活。因此，作者分析并總結(jié)一些配電變壓器發(fā)生故障的原因與排除方案，以供參考。
1 內(nèi)部原因
1.1 鐵芯故障
鐵芯故障主要包括：鐵芯多點(diǎn)接地，穿心螺桿與鐵芯間的絕緣損壞，鐵芯表面局部被金屬物件短接，以及硅鋼片表面的絕緣漆由于運(yùn)行時間過長，導(dǎo)致絕緣老化破損。拓普電氣認(rèn)為這些故障都會造成片面連間連接、形成環(huán)流引起局部發(fā)熱，甚至引起鐵芯局部熔毀。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)接地連片斷裂故障時，鐵芯處于帶電繞組對地的高壓電場中，由于電容耦合，使鐵芯具有一定的電位導(dǎo)致鐵芯對接地件放電，造成局部過熱。因此應(yīng)定期檢查變壓器鐵芯的絕緣狀況，如發(fā)現(xiàn)絕緣電阻值低于試驗規(guī)程的規(guī)定值時，應(yīng)及時進(jìn)行處理。
1.2 油質(zhì)劣化，油量過少
變壓器油在長期運(yùn)行過程中受溫度、空氣、電場影響，固體絕緣材料及銅鐵受其催化作用，易造成變壓器油氧化，在變壓器油中生成膠質(zhì)，瀝青質(zhì)及其它不容于水的物質(zhì)，造成絕緣強(qiáng)度降低。此外高低壓套管的橡膠密封件的破損，呼吸器內(nèi)的吸濕劑的飽和以及油箱材質(zhì)不良，有砂眼、法蘭邊變形等造成水分混入油中影響變壓器油的濃度，降低到一定值時就會發(fā)生短路，同時由于漏油造成油面下降，油面下降到一定程度時會造成繞阻短路故障。因此，應(yīng)定期檢測油質(zhì)和油位，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，防止事故擴(kuò)大。
1.3 繞阻故障
變壓器在長期過載運(yùn)行的情況下，由于繞阻發(fā)熱使絕緣逐漸老化，容易造成匝間短路，相間短路或?qū)Φ囟搪饭收系陌l(fā)生。當(dāng)繞阻焊接不良，在大電流過熱及內(nèi)部匝間短路引起的電動力作用下，會引起繞阻引線斷裂造成事故擴(kuò)大。因此，應(yīng)定期對繞阻進(jìn)行絕緣電阻及直流電阻的測試，及時發(fā)現(xiàn)故障避免事故擴(kuò)大。同時也應(yīng)在變壓器低壓配電盤上安裝三相電流表，檢測負(fù)載電流及其變化，負(fù)載率一般在85%~95%為宜，不允許過載運(yùn)行。
1.4 分接開關(guān)故障
常見的有接觸不良引起發(fā)熱燒壞分接開關(guān)、相間觸頭放電或各觸頭放電。引起上述故障的原因是：連接螺絲松動，制造工藝不良，彈簧壓力不足及觸頭表面贓污氧化，使觸頭接觸電阻增大，通過大電流時發(fā)熱燒壞。分接頭絕緣受潮造成絕緣不良，在過電壓下會引起擊穿。因此應(yīng)定期把分接開關(guān)來回轉(zhuǎn)動幾次除去氧化膜和油污的影響，并且在調(diào)好分接開關(guān)后，測量直流電阻來檢測開關(guān)是否接觸良好，必要時應(yīng)測量分接頭絕緣電阻檢查是否受潮。
2 外部原因
2.1 高低壓引線接觸不良
如果裝配變壓器時引線沒有緊固，或長期運(yùn)行時，受振動及熱脹冷縮的影響，造成螺栓松動而發(fā)生接觸不良，引起局部過熱，會造成導(dǎo)電桿發(fā)熱，甚至燒熔。如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，所產(chǎn)生的高溫電弧會使內(nèi)部引線燒斷，同時使絕緣油劇烈分解造成事故。所以應(yīng)定期檢查引線接觸情況，用測溫儀測量接點(diǎn)溫度。
2.2 鹽塵及金屬粉塵對高壓套管的影響
在化工廠冶煉單位附近的變壓器，由于工廠排放的廢氣中含有鹽及大量的金屬粉塵，很容易吸附在變壓器高壓套管上，當(dāng)天氣陰雨潮濕時，鹽塵溶解于水形成導(dǎo)電體造成高壓引線對變壓器油箱放電，強(qiáng)烈電弧會引起套管炸裂、油箱損壞。因此在變壓器運(yùn)行過程中，應(yīng)定期清掃、擦洗變壓器高壓套管。
2.3 過電壓的影響
變壓器的高壓側(cè)進(jìn)線，大多由架空線引來，很容易遭到雷擊。此外，由于斷路器的正常操作、系統(tǒng)設(shè)備故障或其它原因使系統(tǒng)參數(shù)變化，引起電網(wǎng)內(nèi)部電磁能量的轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)異常電壓升高，會危及變壓器內(nèi)部絕緣，甚至燒毀變壓器。因此，應(yīng)在變壓器高低壓側(cè)均裝設(shè)避雷器，并在雷雨季節(jié)來臨前對其進(jìn)行檢測。
2.4 接地不符合要求
配電變壓器一般低壓側(cè)采用中性點(diǎn)接地方式，當(dāng)負(fù)載不平衡時，中性點(diǎn)會流過較大電流，如果接地線連接不好，接觸電阻過大，會被燒斷，導(dǎo)致中性點(diǎn)電位位移，危及用戶電器設(shè)備安全。因此應(yīng)經(jīng)常檢查接地線、點(diǎn)是否完整和牢固，并定期測試接地電阻。容量在100kVA以上的變壓器應(yīng)不大于4Ω，容量在100kVA以下的應(yīng)不大于10Ω。當(dāng)接地電阻超過標(biāo)準(zhǔn)時可采用增加接地體或使用降阻劑的方法來降低接地電阻。
2.5 負(fù)載短路或接地
當(dāng)變壓器發(fā)生短路或接地時，變壓器承受相當(dāng)大的短路電流，內(nèi)部巨大的電動力會使繞組變形及油質(zhì)劣化。因此應(yīng)安裝短路保護(hù)，一般在高壓側(cè)采用跌落式熔斷器，低壓側(cè)采用空氣斷路器。熔斷器的熔絲選擇應(yīng)合理，保證變壓器內(nèi)部短路時能熔斷，低壓側(cè)短路或過載時空氣斷路器能跳開。
總之，配電變壓器為供電系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，應(yīng)經(jīng)常檢查維護(hù)。對變壓器的異常保持警惕，可以預(yù)防事故的擴(kuò)大，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
信息整理：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司
1 內(nèi)部原因
1.1 鐵芯故障
鐵芯故障主要包括：鐵芯多點(diǎn)接地，穿心螺桿與鐵芯間的絕緣損壞，鐵芯表面局部被金屬物件短接，以及硅鋼片表面的絕緣漆由于運(yùn)行時間過長，導(dǎo)致絕緣老化破損。拓普電氣認(rèn)為這些故障都會造成片面連間連接、形成環(huán)流引起局部發(fā)熱，甚至引起鐵芯局部熔毀。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)接地連片斷裂故障時，鐵芯處于帶電繞組對地的高壓電場中，由于電容耦合，使鐵芯具有一定的電位導(dǎo)致鐵芯對接地件放電，造成局部過熱。因此應(yīng)定期檢查變壓器鐵芯的絕緣狀況，如發(fā)現(xiàn)絕緣電阻值低于試驗規(guī)程的規(guī)定值時，應(yīng)及時進(jìn)行處理。
1.2 油質(zhì)劣化，油量過少
變壓器油在長期運(yùn)行過程中受溫度、空氣、電場影響，固體絕緣材料及銅鐵受其催化作用，易造成變壓器油氧化，在變壓器油中生成膠質(zhì)，瀝青質(zhì)及其它不容于水的物質(zhì)，造成絕緣強(qiáng)度降低。此外高低壓套管的橡膠密封件的破損，呼吸器內(nèi)的吸濕劑的飽和以及油箱材質(zhì)不良，有砂眼、法蘭邊變形等造成水分混入油中影響變壓器油的濃度，降低到一定值時就會發(fā)生短路，同時由于漏油造成油面下降，油面下降到一定程度時會造成繞阻短路故障。因此，應(yīng)定期檢測油質(zhì)和油位，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，防止事故擴(kuò)大。
1.3 繞阻故障
變壓器在長期過載運(yùn)行的情況下，由于繞阻發(fā)熱使絕緣逐漸老化，容易造成匝間短路，相間短路或?qū)Φ囟搪饭收系陌l(fā)生。當(dāng)繞阻焊接不良，在大電流過熱及內(nèi)部匝間短路引起的電動力作用下，會引起繞阻引線斷裂造成事故擴(kuò)大。因此，應(yīng)定期對繞阻進(jìn)行絕緣電阻及直流電阻的測試，及時發(fā)現(xiàn)故障避免事故擴(kuò)大。同時也應(yīng)在變壓器低壓配電盤上安裝三相電流表，檢測負(fù)載電流及其變化，負(fù)載率一般在85%~95%為宜，不允許過載運(yùn)行。
1.4 分接開關(guān)故障
常見的有接觸不良引起發(fā)熱燒壞分接開關(guān)、相間觸頭放電或各觸頭放電。引起上述故障的原因是：連接螺絲松動，制造工藝不良，彈簧壓力不足及觸頭表面贓污氧化，使觸頭接觸電阻增大，通過大電流時發(fā)熱燒壞。分接頭絕緣受潮造成絕緣不良，在過電壓下會引起擊穿。因此應(yīng)定期把分接開關(guān)來回轉(zhuǎn)動幾次除去氧化膜和油污的影響，并且在調(diào)好分接開關(guān)后，測量直流電阻來檢測開關(guān)是否接觸良好，必要時應(yīng)測量分接頭絕緣電阻檢查是否受潮。
2 外部原因
2.1 高低壓引線接觸不良
如果裝配變壓器時引線沒有緊固，或長期運(yùn)行時，受振動及熱脹冷縮的影響，造成螺栓松動而發(fā)生接觸不良，引起局部過熱，會造成導(dǎo)電桿發(fā)熱，甚至燒熔。如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，所產(chǎn)生的高溫電弧會使內(nèi)部引線燒斷，同時使絕緣油劇烈分解造成事故。所以應(yīng)定期檢查引線接觸情況，用測溫儀測量接點(diǎn)溫度。
2.2 鹽塵及金屬粉塵對高壓套管的影響
在化工廠冶煉單位附近的變壓器，由于工廠排放的廢氣中含有鹽及大量的金屬粉塵，很容易吸附在變壓器高壓套管上，當(dāng)天氣陰雨潮濕時，鹽塵溶解于水形成導(dǎo)電體造成高壓引線對變壓器油箱放電，強(qiáng)烈電弧會引起套管炸裂、油箱損壞。因此在變壓器運(yùn)行過程中，應(yīng)定期清掃、擦洗變壓器高壓套管。
2.3 過電壓的影響
變壓器的高壓側(cè)進(jìn)線，大多由架空線引來，很容易遭到雷擊。此外，由于斷路器的正常操作、系統(tǒng)設(shè)備故障或其它原因使系統(tǒng)參數(shù)變化，引起電網(wǎng)內(nèi)部電磁能量的轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)異常電壓升高，會危及變壓器內(nèi)部絕緣，甚至燒毀變壓器。因此，應(yīng)在變壓器高低壓側(cè)均裝設(shè)避雷器，并在雷雨季節(jié)來臨前對其進(jìn)行檢測。
2.4 接地不符合要求
配電變壓器一般低壓側(cè)采用中性點(diǎn)接地方式，當(dāng)負(fù)載不平衡時，中性點(diǎn)會流過較大電流，如果接地線連接不好，接觸電阻過大，會被燒斷，導(dǎo)致中性點(diǎn)電位位移，危及用戶電器設(shè)備安全。因此應(yīng)經(jīng)常檢查接地線、點(diǎn)是否完整和牢固，并定期測試接地電阻。容量在100kVA以上的變壓器應(yīng)不大于4Ω，容量在100kVA以下的應(yīng)不大于10Ω。當(dāng)接地電阻超過標(biāo)準(zhǔn)時可采用增加接地體或使用降阻劑的方法來降低接地電阻。
2.5 負(fù)載短路或接地
當(dāng)變壓器發(fā)生短路或接地時，變壓器承受相當(dāng)大的短路電流，內(nèi)部巨大的電動力會使繞組變形及油質(zhì)劣化。因此應(yīng)安裝短路保護(hù)，一般在高壓側(cè)采用跌落式熔斷器，低壓側(cè)采用空氣斷路器。熔斷器的熔絲選擇應(yīng)合理，保證變壓器內(nèi)部短路時能熔斷，低壓側(cè)短路或過載時空氣斷路器能跳開。
總之，配電變壓器為供電系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，應(yīng)經(jīng)常檢查維護(hù)。對變壓器的異常保持警惕，可以預(yù)防事故的擴(kuò)大，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
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