10kV配電變壓器故障分析與診斷技術(shù)研究

蔣守欣 李健

【摘 要】在電網(wǎng)的安全運(yùn)行中，10kV配電變壓器充當(dāng)著重要的角色，它的運(yùn)行是否正常應(yīng)得到更加廣泛的關(guān)注，其中10kV配電變壓器擁有數(shù)量最多，關(guān)系10kV配電網(wǎng)是否可靠運(yùn)行。10kV配電變壓器應(yīng)用于國計(jì)民生的各個領(lǐng)域，遍布城鄉(xiāng)各個角落。但10kV配電變壓器運(yùn)行條件差別較大，保護(hù)措施較少，故障發(fā)生的幾率高于其他供電設(shè)備。因此，需要重視10kV配電變壓器故障分析和診斷技術(shù)方面的研究，通過不斷提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，才能及時準(zhǔn)確排除10kV配電變壓器故障，進(jìn)一步提高10kV配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。基于此，本文就10kV配電變壓器故障分析與診斷技術(shù)做了簡單的探頭，以供相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】變壓器；故障；分析；診斷；10kV配電網(wǎng)

1 10kV配電變壓器的變壓器運(yùn)行結(jié)構(gòu)原理

變壓器必須在正確使用的前提下，做好相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)的了解，如以下數(shù)據(jù)內(nèi)容所示：（1）字母和數(shù)字是型號的必要組成，其中字母表示不同的意思，如三相可以由S表示，單相可以由D表示，防爆可以由K表示，風(fēng)冷可以由F表示。例如我國將一些高效節(jié)能的變壓器進(jìn)行編號，如三程變壓器的系列就可以用S950010，S9表示，它是我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的具有高效節(jié)能性質(zhì)的變壓器。變壓器的容量用500表示，一般單位可以用千伏安（kVA），高壓側(cè)的電壓用10表示，單位為千伏（kV）。（2）三相變壓器的接法可以用聯(lián)接組別表示，高低壓繞組線電壓也可以用聯(lián)接組別表示，兩者具有一定的相位關(guān)系。高壓繞繞組呈星形接法的形式可以用L2，Y表示，低壓繞組呈星形接法且有中線的形式可以用Ya表示，原二次線電壓的相位相同但是卻是可以用12表示。短路電壓是電壓降變壓力器形成的一個繞組短路，形成一個繞組軸人電壓，通過一次或者是二次的繞組，實(shí)現(xiàn)電流的二次繞組，最終將電流分別達(dá)到一定的額定值，短路電壓能夠?qū)崿F(xiàn)輸入電壓的阻抗壓降。

2 10 kV配電變壓器故障案例分析

2.1 故障經(jīng)過

2016 年 1 月 14 日 20：00，某供電所值班人員反饋，某臺區(qū)用戶失去采集數(shù)據(jù)，初步判斷臺區(qū)故障跳閘。搶修人員趕赴現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)該臺區(qū)變壓器箱體發(fā)黑，跌落式熔斷器、進(jìn)出線電纜均無受損跡象。

2.2 故障分析

2.2.1 初步研判

如何根據(jù)變壓器故障現(xiàn)象、發(fā)生的原因，判斷故障類別、故障部位、故障的程度等是變壓器檢修試驗(yàn)人員的基本技能，只有熟練掌握這些技能，才能第一時間判斷故障，才能及時、準(zhǔn)確、無誤地排除故障。下面我結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)粗淺的談一下變壓器的故障判斷方法：運(yùn)行中的變壓器發(fā)生故障，往往是從變壓器的外部情況暴露出來的。這時對變壓器的故障判斷一般要分兩步。第一步：首先觀察運(yùn)行中的變壓器外部異?，F(xiàn)象。因?yàn)樽儔浩靼l(fā)生故障常伴隨著異常溫升、異常氣味、保護(hù)裝置報警聲及閃光，斷路器跳閘以及油箱發(fā)熱嚴(yán)重等異常情況的發(fā)生。用耳聽其聲、用眼觀其色、用鼻嗅其味、用手觸摸變壓器發(fā)熱嚴(yán)重的部位等方法，通過這樣可以估計(jì)故障的嚴(yán)重程度、性質(zhì)和可能發(fā)生的部位。

2.2.2吊芯檢查

變壓器故障原因錯綜復(fù)雜、形式多樣化，為更準(zhǔn)確、更直觀、更深層次地發(fā)現(xiàn)其故障原因，試驗(yàn)人員對該變壓器進(jìn)行吊芯檢查。檢查情況：變壓器油發(fā)黑，有焦糊氣味；變壓器器身上表面存在大量碳化及繞組融化后產(chǎn)生的銅瘤；變壓器低壓繞組B 銅排引線出頭與夾件之間有明顯放電痕跡；變壓器高壓繞組外觀良好，低壓繞組 C 相嚴(yán)重變形。

2.2.3 故障原因分析

根據(jù)吊芯數(shù)據(jù)分析，可以判定變壓器內(nèi)部出現(xiàn)了短路，且短路后變壓器又經(jīng)過了連續(xù)運(yùn)行，直至銅箔在短路電流運(yùn)行下，變形、絕緣大量擊穿而出現(xiàn)了更嚴(yán)重的短路。分析引起變壓器短路的原因可能為以下情況：由變壓器低壓 B 相繞組出頭銅排引線及彎板夾件之間的灼燒痕跡可以看出，該變壓器在運(yùn)行過程中，其負(fù)載線路可能遭受過大氣過電壓（雷電）情況。當(dāng)?shù)蛪狠旊娋€路遭受雷擊時，雷電形成的過電壓會使低壓繞組對地產(chǎn)生放電，同時造成變壓器繞組的絕緣損傷，使變壓器繞組絕緣產(chǎn)生碳化，存在絕緣損傷的變壓器繼續(xù)運(yùn)行，變壓器繞組絕緣會加速碳化，直至放電，最終造成絕緣擊穿、短路，從而引發(fā)故障。如果出現(xiàn)短路的變壓器繼續(xù)運(yùn)行，繞組層間短路電流會非常大，變壓器繞組會發(fā)熱，溫度會急劇升高，繞組絕緣大量燒毀，使變壓器繞組出現(xiàn)更嚴(yán)重的短路。

2.3處理措施

根據(jù)上述情況，運(yùn)維檢修人員迅速調(diào)撥庫存搶修變壓器進(jìn)行搶修，并于次日凌晨 1 時恢復(fù)正常電力供應(yīng)。經(jīng)鑒定，事故變壓器已無再利用價值，返回倉庫列入廢舊物資處置計(jì)劃。城、農(nóng)網(wǎng)中，配電變壓器是高壓電網(wǎng)與用戶端相連的最末級變電設(shè)備，由于其數(shù)量多、分布廣、環(huán)境復(fù)雜，因而配電變壓器遭受損壞的機(jī)會較多。通過智能配電網(wǎng)監(jiān)控平臺的負(fù)荷觀測和對故障變壓器的吊芯試驗(yàn)等技術(shù)手段的結(jié)合，分析、歸納、總結(jié)變壓器故障原因，將隱患排除在故障前，全面提高配電網(wǎng)可靠、安全運(yùn)行水平。

3 10kV配電變壓器故障檢修技術(shù)

3.1 多向不平衡檢修技術(shù)

10kV配電變壓器多向不平衡是當(dāng)前常見的一種故障，要是不及時進(jìn)行修理，會導(dǎo)致變壓器運(yùn)行存在很危險隱患。對于調(diào)整和破損操作要求，事先對容量進(jìn)行設(shè)定。針對10kV配電變壓器破損配件，要減輕10kV配電變壓器對電力系統(tǒng)的負(fù)荷輸出。在10kV配電變壓器操作運(yùn)行安全需的角度入手，以維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行作為基礎(chǔ)，保證維護(hù)管理的有效性，才能保證正常的能源分配輸出，確保人們的日常生產(chǎn)與生活需要，維持經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源恒定傳送。

3.2 10kV配電變壓器檢測技術(shù)

10kV配電變壓器應(yīng)用過程中要是的合理檢查或有其他問題出現(xiàn)，都會導(dǎo)致滲油或者漏油的現(xiàn)象，對10kV配電系統(tǒng)穩(wěn)定性和部件造成嚴(yán)重后果，損害能源設(shè)備。降低油位滲油及油量急劇減少，控制變壓器自身系統(tǒng)功率。針對滲油漏油的特殊性，必須做好基礎(chǔ)檢查工作，長期維護(hù)調(diào)整。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)滲油漏油問題，馬上找到位置擰緊螺絲。對油的濃度質(zhì)量進(jìn)行檢查，并排查油質(zhì)量是否下降或變質(zhì)。如果油質(zhì)量或油溫下降會出導(dǎo)致他類型的運(yùn)行故障。

加強(qiáng)10kV配電變壓器運(yùn)行系統(tǒng)過程中的監(jiān)管操作工作，運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)手段對變壓器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)管，定期維修檢查，從而及時發(fā)現(xiàn)變壓器運(yùn)行中處于的問題，及早地進(jìn)行解決，保證變壓器高效穩(wěn)定運(yùn)行?？梢砸M(jìn)科技設(shè)備，輸入變壓器常見的問題及解決措施，以便發(fā)現(xiàn)變壓器存在的問題，及時給出科學(xué)的解決方案。10kV配電變壓器要合理地分配工作強(qiáng)度，只有合理地優(yōu)化分配并避免超負(fù)荷工作，根據(jù)供電所實(shí)際情況，進(jìn)行科學(xué)合理地數(shù)量優(yōu)化，明確優(yōu)化配置10kV配電變壓器數(shù)量，才能真正地確保變電供電所運(yùn)行順暢。

總之，通過對變壓器故障產(chǎn)生的原因分析，可以幫助我們更好的處理和排除故障，同時為了保證變壓器的安全運(yùn)行，對常見故障發(fā)生的部位進(jìn)行分類分析，有助于依據(jù)不同的故障類型，采取相應(yīng)診斷與處理措施，才能不斷提高10kV配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，進(jìn)而滿足社會生產(chǎn)和生活用電需求。

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（作者單位：國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕭縣供電公司）