配電變壓器的運行條件一般都比較簡陋,露天放置且要經受高溫、嚴寒、風吹日曬的考驗,尤其是在高原地區的使用過程中,經常會出現擊穿、爆炸等事故,現就其故障現象、形成原因及預防措施分析如下:
一、 運行聲音異常:
1.清脆的“噼啪”聲。這是由于變壓器內部缺油,箱體內的高壓引線,通過空氣對變壓器外殼的放電聲。
原因分析:由于變壓器在運行中出現滲漏油現象、溫度過低而油枕儲油量不足,未及時補充而發生的缺油。如不及時處理,會加速油溫升高和油的氧化速度,絕緣性能降低,影響繞組間、繞組對地間的絕緣強度,易造成絕緣擊穿。應及時補充試驗合格、相同油號的變壓器油。
預防措施:對運行中的變壓器尤其是滲漏油的變壓器應密切觀察油位變化,發現缺油應及時補充。
2.沉悶的“噼啪”聲。這是由于變壓器油中含有水分絕緣油受潮引起的高壓引線通過變壓器油而對外殼放電現象。
原因分析:變壓器注油時未排凈水份或密封不嚴
導致變壓器油受潮。如不及時處理,變壓器絕緣水平會急劇降低,引起匝間短路、線圈燒毀等嚴重后果。應請專業班組排除變壓器油內的水分,放電嚴重時應更換變壓器油。預防措施:加強變壓器吸濕器工作情況檢查維護工作。運輸和運行時應注意防潮,定期檢查變壓器密封情況。
3.含有金屬響聲的“滋拉滋拉”聲。這是由于變壓器本體可能遺留小件金屬物質引起。
原因分析:由于組裝或檢修時的疏忽大意,在變壓器本體中遺留下的金屬導體,如焊渣等小金屬異物。會產生局部放電或絕緣磨損現象,在發生過電壓時或正常工作電壓下就有可能引起絕緣擊穿損壞。
預防措施:新裝或大修后過變壓器投運后應及時觀測響聲是否正常。如有類似響聲應及時進行檢查。
4.“咕嘟咕嘟”的沸騰聲。是變壓器線圈發生相間或匝間短路,短路電流驟增,或鐵心產生強熱,導致起火燃燒,致使絕緣物被燒環,產生噴油,冒煙起火。
原因分析:發生相間或匝間短路是因為線路上或變壓器內部產生較大短路故障,保險未及時斷開導致絕緣擊穿。
預防措施:按照變壓器容量合理配備高低壓保險絲、保險片,定時測量變壓器接地電阻并保證合格。線路開關應按照負荷情況及時調整定值,保證在短路事故第一時間斷開電源,避免事故擴大。
二、溫度過熱
1.溫度異常現象及原因
運行中的變壓器在負荷、散熱條件和環境溫度都變化不大的情況下,溫度異常升高,且變化不平衡。用測溫儀等儀器可測得運行溫度接近或超過允許值,此時變壓器運行聲音也產生異常,說明變壓器存在明顯故障,應立即退出運行,安排檢修人員處理。
原因分析:引起溫度異常升高的原因有:設備老化或發生事故導致匝間、層間、股間短路;變壓器鐵芯局部短路;因漏磁或渦流引起油箱、箱蓋等發熱;長期過負荷運行;散熱條件受到影響等。變壓器溫度異常,反應出變壓器一定存在某種性質的故障,如不能引起運行人員的足夠重視,會使變壓器絕緣老化,甚至短路、擊穿等事故,最終導致變壓器嚴重損壞。
2.溫度異常預防措施
通過檢測和分析變壓器外殼的溫升,可在故障早期或萌發階段及時發現和預防。可以通過監測變壓器狀態、控制工作條件、及時采取有效措施來預防故障的發生或擴大。如對于負荷重、電流大的變壓器,采用提高冷卻能力,加強降溫效果等方法。選擇能代表變壓器正常運行狀態典型部位,對溫度參數進行監測,可以發現運行中的溫度異常變化,所引起的發熱量增加、傳熱情況的改變等。但在線監測的主要困難在于發熱點通常處在高電位的位置,普通的溫度傳感方法受到限制;電力變壓器內部有大量的點需要監測,但傳感器的安裝受絕緣、變壓器結構和經濟性的限制,不可能安裝大量的結構復雜或價格昂貴的傳感器。并且眾多的傳感器本身又有可能產生附加故障。
為了及時監控溫度平衡,建議采用以下的對策:(1)加強變壓器油位變化的觀測,發現缺油或油枕儲油量過低時應及時補充。(2)密切觀察變壓器吸濕器工作情況,一旦發現受潮變色應及時更換。(3)定期測量變壓器負荷情況,盡量不使變壓器過負荷運行,必要時應更換容量合適的變壓器;并針對三相負荷平衡情況及時調整負荷,確保平衡率處于合格位置。(4)規范變壓器的巡視、測溫檢查,發現溫度變化異常時提前采取措施,避免情況進一步惡化。(5)定期進行變壓器預防性試驗,確保各項運行指標正常。(6)加強外部運行條件的檢查,及時排除各種影響變壓器安全運行的影響。
三、短路事故
1.匝間短路:指由于導線本身的絕緣損壞,產生的匝間的短路故障。
原因分析:變壓器過熱油溫增高;電源側電流略有增大;有時油中有吱吱聲和咕嘟咕嘟的冒泡聲;嚴重時油枕噴油。長期過載使匝間絕緣損壞,由于變壓器出口短路或其它故障使繞組受短路電流的沖擊而產生振動與變形而損壞匝間絕緣,油面降低使繞組露出油面線匝間絕緣擊穿:雷擊時大氣過電壓侵入損壞匝絕緣,繞組繞制不合格或線匝排列與換位、繞組壓裝不正確等,使匝間絕緣受到損壞。
解決及預防措施:吊芯檢查,匝間短路處絕緣呈黑焦狀;測繞組直流電阻,三相電阻不平衡;短路相電阻小;在低壓側繞組上施加10%~20%的額定電壓試驗,損壞點會冒煙。一般在后天運行中匝間短路較少,因此應對新投運變壓器應加強聲音及電壓、電流檢查,提早發現并處理。
2.繞組接地:指繞組對接地部分短路。
原因分析:油質變壞,接地故障長時間持續、雷電大氣過電壓及操作過電壓的作用使繞組受短路電流的沖擊發生變形、主絕緣老化破裂、折斷;變壓器油受潮后絕緣強度降低、油面下降或絕緣老化。
解決及預防措施:用搖表測量繞組的對地絕緣電阻,如阻值為零或接近零則為接地相。吊出器身檢查有無雜物,繞組與鐵芯間的絕緣套管、絕緣紙板,有否損壞;繞組有否變形。試驗油的擊穿電壓值是否合格。應準確保險絲容量、接地電阻合格,定期緊固密封螺栓。
3.相間短路:繞組相間的絕緣被擊穿造成短路。
原因分析:油溫劇增,油枕噴
油,跌落熔斷器熔斷件熔斷。主絕緣老化,絕緣水平降低;變壓器油擊穿電壓偏低;或由其它故障擴大引起,如繞組有匝間短路或接地故障時,由于電弧及熔化了的銅(鋁)粒子四散飛濺,使事故蔓延擴大,發展為相間短路。或是由于導線內部焊接不良,過熱而熔斷或因匝間短路而燒斷,以及短路應力造成的繞組折斷。解決及預防措施:吊出器身外觀檢查,相間短路處主絕緣燒毀呈燒焦狀;測量絕緣電阻,相間阻值為零或接近零;測量繞組的直流電阻和變壓比,與出廠值或以往的測量記錄做比較,即可判斷出繞組的損壞情況。在變壓器設計階段應注意繞組承受應力方面的計算,選用承受短路能力強的材料。提高繼電保護裝置的正確動作率,保證在發生外部故障時及時切頓故障點,進一步壓縮主變后備保護動作時間,減少短路電流沖擊。
4.套管短路:套管破損、裂紋、閃絡和漏油等原因引起短路。
原因分析:外力破壞;密封不嚴,絕緣受潮劣化;套管積垢嚴重。或在運行過程中人為向套管拋擲金屬物,引起短路。
解決及預防措施:外部檢查瓷套管破損、裂紋及積垢情況;用搖表檢查瓷套管與地間的絕緣電阻是否達到規定要求。對于發生外部短路的變壓器,應進行繞組變形測量試驗,對可能發較嚴重的繞組變形時,應進行吊罩檢查,防止變壓器的積累演變成短路事故。巡視中對套管裂紋等故障應早發現,早處理。對破壞較嚴重地區,加裝套管護套,避免人為拋擲的雜物引起的短路。
5.分接開關故障引起短路分接開關接觸不良或位置不準,觸頭表面熔化與灼傷及相間觸頭放電或各分接頭放電。
原因分析:分接開關局部過熱,燒毀。開關結構上與裝配上存在缺陷,如接觸不可靠,彈簧壓力不夠;短路時觸點過熱;過電壓擊穿;變壓器內有異物或觸頭污臟,絕緣受潮等。
解決及預防措施:用搖表檢查分接開關對地絕緣電阻,若有故障則阻值很大;測量各分接頭的直流電阻與出廠值或以往的測量記錄比較,若差異較大,說明觸頭有故障。對輸出電壓、電流不穩定或分接開關過熱的變壓器應盡快安排檢修人員進行檢查和試驗。
6.鐵芯故障引起短路
現象及原因分析:油溫升高、油質劣化、聲音不正常,變壓器內部發出輕微噼啪聲。
原因分析:鐵芯迭片間絕緣損壞;鐵芯有多點接地;或鐵芯表面有導電物質等都會引起鐵芯的損壞。另外,鐵芯中缺片;鐵芯油道內或夾件下面松動;鐵芯的緊固零件松動,都將發生不正常的響聲。制造或檢修過程中組裝質量不好,比如接地片斷開或沒有插緊,接地不良。
解決及預防措施:首先測量鐵芯對地絕緣電阻是否達到規定要求值;再是將器身吊出,做外觀檢查;也可用直流電壓、電流法測片間絕緣電阻。另外,做空載試驗,測空載損耗是否過大。吊芯檢查接地片。運行人員應從變壓器運行聲音上盡早發現類似問題,并進行檢查試驗,預防接地短路事故的形成。
總之,高原地區配電變壓器受運行條件制約,易發生故障,且發生故障后不能及時修復。因此,提前采取預防措施,或在變壓器存在的隱患和缺陷現象較輕時就采取措施,能夠配網安全穩定運行打下良好的基礎。