知識(shí)-配電變壓器損壞原因分析及解決方法

導(dǎo) 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(yùn)行中常見的故障和異常現(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(yùn)行中常見的故障和異常現(xiàn)象有：

(1)變壓器在經(jīng)過停運(yùn)后送電或試送電時(shí)，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(yùn)變壓器三相電壓都很高，使部分用電設(shè)備因電壓過高而燒毀；

(2)高壓保險(xiǎn)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(yùn)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(yán)重破損和閃絡(luò)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(zhì)；

(8)變壓器發(fā)出吼叫聲，從安全氣道、儲(chǔ)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(fù)載運(yùn)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(yùn)行。由于變壓器長期過載運(yùn)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(fù)荷大部分隨季節(jié)性和時(shí)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(fù)荷或滿負(fù)荷下使用，在夜晚又是輕負(fù)荷使用，負(fù)荷曲線差值很大，運(yùn)行溫度最高達(dá)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(tái)變壓器底部水分平均達(dá)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(jìn)入油面，降低了變壓器內(nèi)部絕緣強(qiáng)度，當(dāng)絕緣降低到一定值時(shí)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(yùn)行的配電變壓器加油，時(shí)隔1 h后，該變壓器高壓跌落開關(guān)保險(xiǎn)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(shí)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(bǔ)償不當(dāng)引起諧振過電壓

為了降低線損，提高設(shè)備的利用率，在《農(nóng)村低壓電力技術(shù)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(bǔ)償裝置。如果補(bǔ)償不當(dāng)在運(yùn)行的線路上總?cè)菘购涂偢锌瓜嗟?，則會(huì)在運(yùn)行的該線路及設(shè)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(shè)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(dǎo)線規(guī)格不一致，再加上配電變壓器、電焊機(jī)、電容器以及大型負(fù)載的投切等運(yùn)行參數(shù)發(fā)生很大變化時(shí)，或10 kV中性點(diǎn)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(huì)造成配電變壓器燒毀，個(gè)別情況下將引起配電變壓器套管發(fā)生閃絡(luò)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(cè)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(yàn)不符合要求，安裝避雷器一般是三只避雷器只有一點(diǎn)接地，在長期運(yùn)行中由于年久失修、風(fēng)吹雨打造成嚴(yán)重銹蝕，氣候變化及其它特殊情況造成接地點(diǎn)斷開或接觸不良，當(dāng)遇有雷電過電壓或系統(tǒng)諧振過電壓時(shí)，由于不能及時(shí)對大地進(jìn)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(xiǎn)公司投了保，由此而產(chǎn)生的重保險(xiǎn)公司賠償、輕維護(hù)管理，有的用戶認(rèn)為變壓器參加了保險(xiǎn)，避雷器安裝與否、試驗(yàn)與否都無所謂，反正變壓器壞了保險(xiǎn)公司負(fù)責(zé)賠償，也是多年來配電變壓器損壞嚴(yán)重的一個(gè)重要因素;

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

6. 二次短路

當(dāng)配電變壓器二次短路時(shí)，在二次側(cè)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(cè)也要同時(shí)產(chǎn)生很大的電流來抵消二次側(cè)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(jī)械應(yīng)力，致使線圈壓縮，主副絕緣松動(dòng)脫落、線圈變形。另一方面由于短路電流的存在，導(dǎo)致一、二次線圈溫度急劇升高，此時(shí)如果一、二次保險(xiǎn)選擇不當(dāng)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(guān)壓接不良

一是分接開關(guān)本身質(zhì)量差，結(jié)構(gòu)不合理，彈簧壓力不夠，動(dòng)靜觸頭不完全接觸，錯(cuò)位的動(dòng)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(gè)繞組;二是人為原因，個(gè)別電工對無載調(diào)壓的原理不清楚，調(diào)壓后導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭部分接觸或由于變壓器分接開關(guān)接點(diǎn)長期運(yùn)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(yùn)時(shí)易碰碎，所以一般情況下廠家在出廠時(shí)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(yùn)行時(shí)要及時(shí)拆除 小方鐵板 ，如不及時(shí)拆除更換成 呼吸器 ，由于運(yùn)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(dǎo)致變壓器燒毀。

9. 其它

配電變壓器在日常運(yùn)行維護(hù)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(dòng)變壓器導(dǎo)電桿螺帽時(shí)，導(dǎo)電桿隨著轉(zhuǎn)動(dòng)，可能導(dǎo)致二次側(cè)引出的軟銅片相碰，造成相間短路或一次側(cè)線圈引線斷;

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

? 三是在并列運(yùn)行的變壓器檢修、試驗(yàn)或更換電纜后未進(jìn)行核相，隨意接線導(dǎo)致相序接錯(cuò)，變壓器投入運(yùn)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(cè)裝有防盜計(jì)量箱，由于空間問題、工藝壓接不好，有的直接用導(dǎo)線纏繞，致使低壓側(cè)接線接觸電阻過大，大負(fù)載運(yùn)行時(shí)發(fā)熱、打火，使導(dǎo)電桿燒壞。

■ TIPS：從變壓器的聲音判斷故障

（1）缺相時(shí)的響聲當(dāng)變壓器發(fā)生缺相時(shí)，若第二相不通，送上第二相仍無聲，送上第三相時(shí)才有響聲；如果第三相不通，響聲不發(fā)生變化，和二相時(shí)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(xiǎn)絲熔斷一相；

③變壓器由于運(yùn)輸不慎，加上高壓引線較細(xì)，造成振動(dòng)斷線(但未接殼)。

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

（3）掉入異物和穿心螺桿松動(dòng)當(dāng)變壓器夾緊鐵心的穿心螺桿松動(dòng)，鐵心上遺留有螺帽零件或變壓器中掉入小金屬物件時(shí)，變壓器將發(fā)出 叮叮當(dāng)當(dāng) 的敲擊聲或 呼 呼 的吹風(fēng)聲以及 吱啦吱啦 的像磁鐵吸動(dòng)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(yùn)行，可等到停電時(shí)進(jìn)行處理。

（4）變壓器高壓套管臟污和裂損當(dāng)變壓器的高壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或裂損時(shí)，會(huì)發(fā)生表面閃絡(luò)，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?cái)嗑€當(dāng)變壓器的鐵心接地?cái)嗑€時(shí)，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(shí)聽到 噼啪噼啦 的清脆擊鐵聲，則是導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)停電吊心檢查，加強(qiáng)絕緣或增設(shè)絕緣隔板。

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

（8）變壓器過負(fù)荷當(dāng)變壓器過負(fù)荷嚴(yán)重時(shí)，就發(fā)出低沉的如重載飛機(jī)的 嗡嗡 聲。

（9）電壓過高當(dāng)電源電壓過高時(shí)，會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，響聲增大且尖銳。

（10）繞組發(fā)生短路當(dāng)變壓器繞組發(fā)生層間或匝間短路而燒壞時(shí)，變壓器會(huì)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(yàn)，才能作出準(zhǔn)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(dāng)一部分配電變壓器損壞是可以避免的，還有一些只要加強(qiáng)設(shè)備巡視檢查，嚴(yán)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(yùn)行前的檢查測試

配電變壓器投運(yùn)前必須進(jìn)行現(xiàn)場檢測，其主要內(nèi)容如下：

1）油枕上的油位計(jì)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(yùn)行帶負(fù)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(fù)荷或短時(shí)間內(nèi)停運(yùn)時(shí)，可能使油位下降至油位計(jì)看不到油位。

2）套管、油位計(jì)、排油閥等處是否密封良好，有無滲油現(xiàn)象。否則當(dāng)變壓器帶負(fù)荷后，在熱狀態(tài)下會(huì)發(fā)生更嚴(yán)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?yàn)樗鼘ψ儔浩髌鹬苯拥谋Ｗo(hù)作用。

5）變壓器一、二次出線套管及它們與導(dǎo)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(cè)電壓等級、變壓器的容量及分接開關(guān)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(shí)，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(shí)的環(huán)境溫度。絕緣電阻的允許值沒有硬性規(guī)定，但應(yīng)與歷史情況或原始數(shù)據(jù)相比較，不低于出廠值的70%(當(dāng)被測變壓器的溫度與制造廠試驗(yàn)時(shí)的溫度不同時(shí)，應(yīng)換算到同一溫度再進(jìn)行比較)。

8）測量變壓器各相直流電阻的相互差值應(yīng)小于平均值的4%，線間直流電阻的相互差值應(yīng)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(jì)插入該變壓器測溫孔內(nèi)，以便隨時(shí)監(jiān)測變壓器的運(yùn)行溫度，再將變壓器空投(不帶負(fù)荷)，檢查電磁聲有無異常，測量二次側(cè)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(fù)荷正常運(yùn)行了。

2. 運(yùn)行中注意事項(xiàng)

對配電變壓器在運(yùn)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(yán)重失衡，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，應(yīng)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(shí)更換，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)消除。

2）定期清理配電變壓器上的污垢，必要時(shí)采取防污措施，安裝套管防污帽，檢查套管有無閃絡(luò)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(zhuǎn)動(dòng)情況，必須進(jìn)行嚴(yán)格處理，確認(rèn)無誤后方可投運(yùn)。合理選擇二次側(cè)導(dǎo)線的接線方式，如采用銅鋁過渡線夾等。在接觸面上涂上導(dǎo)電膏，以增大接觸面積與導(dǎo)電能力，減少氧化發(fā)熱。

4）在配電變壓器一、二次側(cè)裝設(shè)避雷器，并將避雷器接地引下線、變壓器的外殼、二次側(cè)中性點(diǎn)3點(diǎn)共同接地，對100 kVA以上容量且電感設(shè)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(cè)溫孔插入溫度計(jì)可隨時(shí)測得運(yùn)行變壓器的即時(shí)溫度)，不得長期過負(fù)荷運(yùn)行。但在日負(fù)荷系數(shù)小于1(日平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比)，上層油溫不超過允許值的情況下，可以按正常過負(fù)荷的規(guī)定運(yùn)行，總過負(fù)荷值不應(yīng)超過變壓器為20%)。當(dāng)變壓器內(nèi)的絕緣(油等絕緣介質(zhì))老化速度要增加一倍，使用年限要相應(yīng)減少。因此，必須避免長時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行。

5）避免三相負(fù)載不平衡運(yùn)行。變壓器三相負(fù)載不平衡運(yùn)行，將造成三相電流的不平衡，此時(shí)三相電壓也不平衡。對三相負(fù)載不平衡運(yùn)行的變壓器，應(yīng)視為最大電流的負(fù)荷，若在最大負(fù)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(shí)，應(yīng)將負(fù)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(guān)健所在。一般情況下配電變壓器的高壓側(cè)(跌落保險(xiǎn))熔絲選擇在1.2～1.5倍高壓側(cè)額定電流以內(nèi)，低壓側(cè)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(yīng)有的保護(hù)作用。