知識-配電變壓器損壞原因分析及解決方法

導 讀

本文詳述了配電變壓器損壞原因分析及解決方法，包括配變在送電和運行中常見的故障和異?，F(xiàn)象、配電變壓器損壞原因（尤其是從變壓器的聲音判斷故障）以及配電變壓器損壞解決措施。

■ 配變在送電和運行中常見的故障和異?，F(xiàn)象有：

(1)變壓器在經(jīng)過停運后送電或試送電時，往往發(fā)現(xiàn)電壓不正常，如兩相高一相低或指示為零；有的新投運變壓器三相電壓都很高，使部分用電設備因電壓過高而燒毀；

(2)高壓保險絲熔斷送不上電；

(3)雷雨過后變壓器送不上電；

(4)變壓器聲音不正常，如發(fā)出 吱吱 或 霹啪 響聲；在運行中發(fā)出如青蛙 唧哇唧哇 的叫聲等；

(5)高壓接線柱燒壞，高壓套管有嚴重破損和閃絡痕跡；

(6)在正常冷卻情況下，變壓器溫度失常并且不斷上升；

(7)油色變化過甚，油內(nèi)出現(xiàn)炭質；

(8)變壓器發(fā)出吼叫聲，從安全氣道、儲油柜向外噴油，油箱及散熱管變形、漏油、滲油等。

■ 配電變壓器損壞原因

1. 過載

一是隨著人們生活的提高，用電量普遍迅速增加，原來的配電變壓器容量小，小馬拉大車，不能滿足用戶的需要，造成變壓器過負載運行。二是由于季節(jié)性和特殊天氣等原因造成用電高峰，使配電變壓器過載運行。由于變壓器長期過載運行，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荷大部分隨季節(jié)性和時間性分配，特別是在農(nóng)村農(nóng)忙季節(jié)配電變壓器將在過負荷或滿負荷下使用，在夜晚又是輕負荷使用，負荷曲線差值很大，運行溫度最高達80 ℃以上，而最低溫度在10 ℃。而且農(nóng)村變壓器的檢修情況來看，每臺變壓器底部水分平均達100 g以上，這些水分都是通過變壓器油熱脹冷縮的呼吸空氣從油中沉淀下來的。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入油面，降低了變壓器內(nèi)部絕緣強度，當絕緣降低到一定值時變壓器內(nèi)部就發(fā)生了擊穿短路故障。

2. 對配電變壓器違章加油

某電工對正在運行的配電變壓器加油，時隔1 h后，該變壓器高壓跌落開關保險熔絲熔斷兩相，并有輕微噴油，經(jīng)現(xiàn)場檢查，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)的油型號不一致，變壓器油有幾種油基，不同型號的油基原則上不能混用;

? 二是在對該配電變壓器加油時沒有停電，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. 無功補償不當引起諧振過電壓

為了降低線損，提高設備的利用率，在《農(nóng)村低壓電力技術規(guī)程》中規(guī)定配電變壓器容量在100 kVA以上的宜采用無功補償裝置。如果補償不當在運行的線路上總容抗和總感抗相等，則會在運行的該線路及設備內(nèi)產(chǎn)生鐵磁諧振，引起過電壓和過電流，燒毀配電變壓器和其它電氣設備。

4. 系統(tǒng)鐵磁諧振過電壓

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

5. 雷電過電壓

配電變壓器按規(guī)定要求必須在高、低壓側安裝合格的避雷器，以降低雷電過電壓、鐵磁諧振過電壓對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電壓而損壞：

? 一是避雷器安裝試驗不符合要求，安裝避雷器一般是三只避雷器只有一點接地，在長期運行中由于年久失修、風吹雨打造成嚴重銹蝕，氣候變化及其它特殊情況造成接地點斷開或接觸不良，當遇有雷電過電壓或系統(tǒng)諧振過電壓時，由于不能及時對大地進行泄流降壓因而擊穿變壓器;

? 二是因多數(shù)變壓器都在保險公司投了保，由此而產(chǎn)生的重保險公司賠償、輕維護管理，有的用戶認為變壓器參加了保險，避雷器安裝與否、試驗與否都無所謂，反正變壓器壞了保險公司負責賠償，也是多年來配電變壓器損壞嚴重的一個重要因素;

? 三是只重視變壓器高壓側避雷器的安裝試驗，而輕視低壓側避雷器的安裝試驗，因變壓器低壓側不安裝避雷器，在變壓器低壓側遭雷擊時，產(chǎn)生逆變對變壓器高壓側線圈進行沖擊的同時，低壓側線圈也有損壞的可能。

6. 二次短路

當配電變壓器二次短路時，在二次側產(chǎn)生高于額定電流幾倍甚至幾十倍的短路電流，而在一次側也要同時產(chǎn)生很大的電流來抵消二次側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)生巨大機械應力，致使線圈壓縮，主副絕緣松動脫落、線圈變形。另一方面由于短路電流的存在，導致一、二次線圈溫度急劇升高，此時如果一、二次保險選擇不當或使用鋁銅絲代替，可能很快使變壓器線圈燒毀。

7. 分接開關壓接不良

一是分接開關本身質量差，結構不合理，彈簧壓力不夠，動靜觸頭不完全接觸，錯位的動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繞組;二是人為原因，個別電工對無載調(diào)壓的原理不清楚，調(diào)壓后導致動靜觸頭部分接觸或由于變壓器分接開關接點長期運行，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 ，搬運時易碰碎，所以一般情況下廠家在出廠時暫不安裝，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。在投入運行時要及時拆除 小方鐵板 ，如不及時拆除更換成 呼吸器 ，由于運行后熱量不斷產(chǎn)生，絕緣油受熱膨脹，變壓器內(nèi)壓力升高，油路無法循環(huán)，熱量散發(fā)不出去，鐵芯和線圈的熱量越來越高，絕緣性能下降，最終導致變壓器燒毀。

9. 其它

配電變壓器在日常運行維護管理中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題：

? 一是檢修或安裝過程中，緊固或松動變壓器導電桿螺帽時，導電桿隨著轉動，可能導致二次側引出的軟銅片相碰，造成相間短路或一次側線圈引線斷;

? 二是在變壓器上進行檢修不慎掉下物體、工具砸壞套管，輕則造成閃絡接地，重則造成短路;

? 三是在并列運行的變壓器檢修、試驗或更換電纜后未進行核相，隨意接線導致相序接錯，變壓器投入運行后將產(chǎn)生很大的環(huán)流而燒毀變壓器;四是在變壓器低壓側裝有防盜計量箱，由于空間問題、工藝壓接不好，有的直接用導線纏繞，致使低壓側接線接觸電阻過大，大負載運行時發(fā)熱、打火，使導電桿燒壞。

■ TIPS：從變壓器的聲音判斷故障

（1）缺相時的響聲當變壓器發(fā)生缺相時，若第二相不通，送上第二相仍無聲，送上第三相時才有響聲；如果第三相不通，響聲不發(fā)生變化，和二相時一樣。發(fā)生缺相的原因大致有三方面：

①電源缺一相電；

②變壓器高壓保險絲熔斷一相；

③變壓器由于運輸不慎，加上高壓引線較細，造成振動斷線(但未接殼)。

（2）調(diào)壓分接開關不到位或接觸不良當變壓器投入運行時，若分接開關不到位，將發(fā)出較大的 啾啾 響聲，嚴重時造成高壓熔絲熔斷；如果分接開關接觸不良，就會產(chǎn)生輕微的 吱吱 火花放電聲，一旦負荷加大，就有可能燒壞分接開關的觸頭。遇到這種情況，要及時停電修理。

（3）掉入異物和穿心螺桿松動當變壓器夾緊鐵心的穿心螺桿松動，鐵心上遺留有螺帽零件或變壓器中掉入小金屬物件時，變壓器將發(fā)出 叮叮當當 的敲擊聲或 呼 呼 的吹風聲以及 吱啦吱啦 的像磁鐵吸動小墊片的響聲，而變壓器的電壓、電流和溫度卻正常。這類情況一般不影響變壓器的正常運行，可等到停電時進行處理。

（4）變壓器高壓套管臟污和裂損當變壓器的高壓套管臟污，表面釉質脫落或裂損時，會發(fā)生表面閃絡，聽到 嘶嘶 或 哧哧 的響聲，晚上可以看到火花。

（5）變壓器的鐵心接地斷線當變壓器的鐵心接地斷線時，變壓器將產(chǎn)生 嗶剝嗶剝 的輕微放電聲。

（6）內(nèi)部放電送電時聽到 噼啪噼啦 的清脆擊鐵聲，則是導電引線通過空氣對變壓器外殼的放電聲；如果聽到通過液體沉悶的 噼啪 聲，則是導體通過變壓器油面對外殼的放電聲。如屬絕緣距離不夠，則應停電吊心檢查，加強絕緣或增設絕緣隔板。

（7）外部線路斷線或短路當線路在導線的連接處或T接處發(fā)生斷線，在刮風時時接時斷，接觸時發(fā)生弧光或火花，這時變壓器就發(fā)出像青蛙的 唧哇唧哇 的叫聲；當?shù)蛪壕€路發(fā)生接地或出現(xiàn)短路事故時，變壓器就發(fā)出 轟轟 的聲音；如果短路點較近，變壓器將發(fā)出像老虎的吼叫聲。

（8）變壓器過負荷當變壓器過負荷嚴重時，就發(fā)出低沉的如重載飛機的 嗡嗡 聲。

（9）電壓過高當電源電壓過高時，會使變壓器過勵磁，響聲增大且尖銳。

（10）繞組發(fā)生短路當變壓器繞組發(fā)生層間或匝間短路而燒壞時，變壓器會發(fā)出 咕嘟咕嘟 的開水沸騰聲。變壓器發(fā)生的異常響聲因素很多，故障部位也不盡相同，只有不斷地積累經(jīng)驗，才能作出準確判斷。

■ 配電變壓器損壞解決措施

針對以上種種配電變壓器損壞的原因分析，有相當一部分配電變壓器損壞是可以避免的，還有一些只要加強設備巡視檢查，嚴格安規(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)。具體對策如下。

1. 做好運行前的檢查測試

配電變壓器投運前必須進行現(xiàn)場檢測，其主要內(nèi)容如下：

1）油枕上的油位計是否完好，油位是否清晰且在與環(huán)境相符的油位線上。油位過高，在變壓器投入運行帶負荷后，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;過低，則在冬季輕負荷或短時間內(nèi)停運時，可能使油位下降至油位計看不到油位。

2）套管、油位計、排油閥等處是否密封良好，有無滲油現(xiàn)象。否則當變壓器帶負荷后，在熱狀態(tài)下會發(fā)生更嚴重的滲漏現(xiàn)象。

3）防爆管(呼吸氣道)是否暢通完好，呼吸器的吸潮劑是否失效。

4）變壓器的外殼接地是否牢固可靠，因為它對變壓器起著直接的保護作用。

5）變壓器一、二次出線套管及它們與導線的連接是否良好，相色是否正確。

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

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

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

若以上檢查全部合格，將100 ℃以上的酒精溫度計插入該變壓器測溫孔內(nèi)，以便隨時監(jiān)測變壓器的運行溫度，再將變壓器空投(不帶負荷)，檢查電磁聲有無異常，測量二次側電壓是否平衡，如平衡，說明變壓器變比正常，無匝間短路，變壓器可以帶負荷正常運行了。

2. 運行中注意事項

對配電變壓器在運行管理中必須做好如下內(nèi)容：

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

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

3）在拆裝配電變壓器螺桿有轉動情況，必須進行嚴格處理，確認無誤后方可投運。合理選擇二次側導線的接線方式，如采用銅鋁過渡線夾等。在接觸面上涂上導電膏，以增大接觸面積與導電能力，減少氧化發(fā)熱。

4）在配電變壓器一、二次側裝設避雷器，并將避雷器接地引下線、變壓器的外殼、二次側中性點3點共同接地，對100 kVA以上容量且電感設備較多的變壓器上層油溫不宜經(jīng)常超過85 ℃，最高不得超過95 ℃(配電變壓器側溫孔插入溫度計可隨時測得運行變壓器的即時溫度)，不得長期過負荷運行。但在日負荷系數(shù)小于1(日平均負荷與最大負荷之比)，上層油溫不超過允許值的情況下，可以按正常過負荷的規(guī)定運行，總過負荷值不應超過變壓器為20%)。當變壓器內(nèi)的絕緣(油等絕緣介質)老化速度要增加一倍，使用年限要相應減少。因此，必須避免長時間過負荷運行。

5）避免三相負載不平衡運行。變壓器三相負載不平衡運行，將造成三相電流的不平衡，此時三相電壓也不平衡。對三相負載不平衡運行的變壓器，應視為最大電流的負荷，若在最大負荷期間測得的三相最大不平衡電流或中性線電流超過額定電流的25%時，應將負荷在三相間重新分配。

6）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健所在。一般情況下配電變壓器的高壓側(跌落保險)熔絲選擇在1.2～1.5倍高壓側額定電流以內(nèi)，低壓側按額定電流選用，在此情況下，即使發(fā)生低壓短路故障，熔絲也能對變壓器起到應有的保護作用。