变压器运行中易发生的异常现象及故障原因分析

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  变压器是电气设备中使用最广泛的设备,随着用电量的大幅度提高,使在正常使用中变压器经常会出现故障,变压器在发生事故之前,通常都会有异常情况,内部故障是由轻微发展为严重的。变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油箱内发生的各种故障;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不同的故障也要有不同的处理方式,所以要对电气设备中变压器进行故障分析,做出最好的解决方案,才能保障电网的安全稳定运行。
  一、变压器运行中易发生的异常现象分析
  (一)声音异常
  变压器正常运行时声音应为连续均匀的“嗡嗡”声,如果产生不均匀或其他响声都属于不正常现象。
  ①内部有较高且沉着的“嗡嗡”声,则可能是过负荷运行,可根据变压器负荷情况鉴定并加强监视。②内部有短时“哇哇”声,则可能是电网中发生过电压,可根据有无接地信号,表计有无摆动来判定。③变压器有放电声,则可能是套管或内部有放电现象,这时应对变压器作进一步检测或停用。④变压器有水沸声,则为变压器内部短路故障或接触不良,这时应立即停用检查。⑤变压器有爆裂声,则为变压器内部或表面绝缘击穿,这时应立即停用进行检查。⑥其他可能出现“叮当”声或“嘤嘤”声,则可能是个别零件松动,可以根据情况处理。
  (二)油温异常
  ①变压器的绝缘耐热等级为A级时,线圈绝缘极限温度为105℃,根据国际电工委员会的推荐,保证绝缘不过早老化,温度应控制在85℃以下。若发现在同等条件下温度不断上升,则认为变压器内部出现异常,内部故障等多种原因,这时应根据情况进行检查处理。②导致温度异常的原因有:散热器堵塞、冷却器异常、内部故障等多种原因。这时应根据情况进行检查处理。
  (三)油位异常
  变压器油位变化应该在标记范围之间,如有较大波动则认为不正常。常见的油位异常有:
  ①假油位,如果温度正常而油位不正常,则说明是假油位。运行中出现假油位的原因有呼吸器堵塞、防暴管通气孔堵塞等。②油位下降,原因有变压器严重漏油、油枕中油过少、检修后缺油、温度过低等。
  (四)渗漏油
  渗漏油是变压器常见的缺陷,渗与漏仅是程度上的区别,渗漏油常见的部位及原因有:
  ①阀门系统,蝶阀胶材质安装不良,放油阀精度不高,螺纹处渗漏。②胶垫接线桩头,高压套管基座流出线桩头,胶垫较不密封、无弹性,小瓷瓶破裂渗漏油。③设计制造不良,材质不好。
  (五)套管闪络放电
  套管闪络放电会造成发热,导致老化,绝缘受损甚至引起爆炸,常见原因有:
  ①高压套管制造不良,未屏蔽接地,焊接不良,形成绝缘损坏。②套管表面过脏或不光滑。
  二、变压器运行中易发生的故障原因分析
  (一)套管故障
  常见的是炸毁、闪落和漏油。其原因有:
  ①密封不良,绝缘受潮劣比。②呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理。
  (二)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:
  ①在制造或检修时,局部绝缘受到损害,遗留下缺陷。②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。③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。④绕组受潮,绝缘膨胀堵塞油道,引起局部过热。⑤绝缘油内混入水分而劣化,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。
  (三)铁芯故障
  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叠片造成两点连接,出现环流引起局部发热,甚至引起铁芯的局部熔毁;也可能造成铁芯叠片局部短路,产生涡流过热,引起叠片问绝缘层损坏,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。
  (四)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:
  ①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。②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,应先投人备用变压器,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人送电。
  (五)分接开关故障
  常见的有表面熔化与灼伤,相间触头放电或各接头放电,主要原因有:
  ①螺丝松动。②荷调整装置不良和调整不当。③头绝缘板绝缘不良。④接触不良,制造工艺不好,弹簧压力不足。⑤酸价过高,使分接开关接触面被腐蚀。
  此外,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。
  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啷咕嘟的冒泡声。轻微的匝问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椹接地或相间短路等故障。
  三、结束语
  变压器的正常运行对电网的安全、可靠输电起着重要作用。应加强变压器的运行管理,做好变压器的运行维护,根据变压器运行中的现象发现隐患,及时排除,保障变压器的安全稳定运行。
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