干式變壓器常見故障及處理方法

方欽龍

摘? 要：文章以福州西湖公園電氣控制系統(tǒng)為例，結(jié)合近幾年西湖公園發(fā)生的實(shí)際故障案例，分析故障產(chǎn)生原因，提出針對性的故障處理方式，以期為電力系統(tǒng)工作人員對干式變壓器運(yùn)行、檢修和維護(hù)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：干式變壓器;常見故障;處理方法

中圖分類號：TM412 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0106-03

Abstract： Taking the electrical control system of the West Lake Park in Fuzhou as an example， this paper summarizes the actual fault cases occurred in the West Lake Park in recent years， analyzes the causes of the faults， and puts forward the corresponding fault treatment methods. It is expected to provide reference for power system staff in the operation， overhaul and maintenance of dry-type transformers.

Keywords： dry-type transformer; common fault; treatment method

干式變壓器主要為配電類變壓器，主要由硅鋼片組成的鐵芯和環(huán)氧樹脂澆注的線圈組成，電壓等級一般為35kV及以下，容量為40000kVA及以下，干式變壓器具有高效、清潔衛(wèi)生、使用面積大等優(yōu)勢，對維護(hù)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，在西湖公園電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

1 干式變壓器常見故障

1.1 聲音異常

變壓器聲音分為正常聲音和非正常聲音，當(dāng)電壓器能夠發(fā)出“嗡嗡嗡”的正常聲音時(shí)，說明變壓器在正常做功，此時(shí)變壓器的聲音會隨著變壓器負(fù)載的大小產(chǎn)生強(qiáng)弱變化。若在檢修變壓器時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器聲音異常，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)自己的專業(yè)知識及處理異常事故的經(jīng)驗(yàn)，分析判斷變壓器聲音異常來源，檢測變壓器的異常聲音是出現(xiàn)在外部還是內(nèi)部，進(jìn)而根據(jù)變壓器聲音異常狀況做出下一步預(yù)測。以西湖公園電力系統(tǒng)為例，當(dāng)電力系統(tǒng)工作人員在日常的檢測維護(hù)工作中，發(fā)現(xiàn)西湖公園變壓器聲音異常，應(yīng)查找變壓器聲音異常的來源，找出是變壓器外部聲音異常還是內(nèi)部聲音異常。

1.1.1 內(nèi)部聲音異常原因及處理措施

就西湖公園電力系統(tǒng)故障來看，在變壓器出現(xiàn)內(nèi)部聲音異常現(xiàn)象時(shí)，多半是以下幾種原因：（1）鐵心夾件松動(dòng)，進(jìn)而發(fā)出 “叮當(dāng)”和“呼呼”的聲音。（2）線圈震動(dòng)也會導(dǎo)致變壓器內(nèi)部聲音異常，線圈震動(dòng)多半由變壓器工作中負(fù)載電流通過引起，變壓器工作過程中，負(fù)載電流通過變壓器會產(chǎn)生漏磁，繼而引發(fā)線圈震動(dòng)，從而導(dǎo)致變壓器內(nèi)部產(chǎn)生低沉噪音。（3）鐵心不接地也是導(dǎo)致變壓器內(nèi)部聲音異常的重要原因。（4）分接頭接觸不良，變壓器分接頭接觸不良，會隨著負(fù)載的增加而變大，進(jìn)而產(chǎn)生 “吱吱”“噼啪”聲。

處理方式如下：（1）對于變壓器內(nèi)部鐵心夾件松動(dòng)情況，檢修人員應(yīng)在保證自身安全的情況下進(jìn)行檢修，通知西湖電力部門預(yù)先停電，做好相應(yīng)的安全措施后，檢查螺栓松動(dòng)情況，找出螺栓松動(dòng)原因，及時(shí)針對螺栓情況做出應(yīng)急處理。（2）若變壓器接頭未接地導(dǎo)致變壓器聲音異常，應(yīng)停電做好安全措施后將鐵芯可靠接地。（3）對于分頭接觸不良情況，同樣也是先停電處理，停電后檢查變壓器各個(gè)檔位的連接情況，再檢查各檔位電阻，并根據(jù)檢查情況做出相應(yīng)處理。

綜上所述，只要變壓器出現(xiàn)異常聲音，應(yīng)立即停電檢查。

1.1.2 外部聲音異常原因及處理措施

西湖公園電力系統(tǒng)變壓器出現(xiàn)聲音異常，在考慮完變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常聲音之外，還應(yīng)考慮變壓器外部出現(xiàn)的異常聲音，若是變壓器外部出現(xiàn)的異常聲音，應(yīng)從以下原因進(jìn)行相關(guān)分析：（1）變壓器超載運(yùn)行，如果變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，過重的負(fù)荷使得變壓器承受壓力過大，進(jìn)而發(fā)出“嗡嗡”的聲音。（2）變壓器運(yùn)行電壓過高，當(dāng)變壓器運(yùn)行電壓過高，變壓器容易過勵(lì)磁，由此導(dǎo)致變壓器工作時(shí)聲音過大，對變壓器的使用壽命及用電安全造成影響。（3）變壓器缺相運(yùn)行也是導(dǎo)致變壓器外部聲音異常的重要原因，變壓器缺相運(yùn)行時(shí)，變壓器無法正常勵(lì)磁，由此導(dǎo)致變壓器在運(yùn)行中產(chǎn)生非常尖銳的聲音。（4）以西湖公園為例，在西湖公園的電力系統(tǒng)中，變壓器的夾件槽鋼等部位都已噴漆處理，受噴漆影響，各零部件之間接觸不良現(xiàn)象突出，易產(chǎn)生漏磁場，從而導(dǎo)致變壓器各部件之間出現(xiàn)懸浮電位，使得變壓器外部聲音異常。（5）變壓器共振，檢查西湖公園內(nèi)變壓器的安裝是否合格，若變壓器安裝不好，變壓器安裝一個(gè)角懸空或地板太薄，都會產(chǎn)生變壓器共振，進(jìn)而使變壓器出現(xiàn)噪音。

針對西湖公園電力系統(tǒng)變壓器出現(xiàn)異常聲音的原因分析，制定出如下應(yīng)對策略：（1）針對變壓器超載運(yùn)行現(xiàn)象，相關(guān)技術(shù)人員在維修時(shí)，應(yīng)注意觀察西湖公園電力系統(tǒng)整體運(yùn)行情況，適當(dāng)降低變壓器的運(yùn)行負(fù)荷。（2）變壓器電壓運(yùn)行過高時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)西湖公園用電情況，檢測用電電壓是否過高，一旦確定變壓器運(yùn)行電壓超負(fù)荷，應(yīng)立即采取解決對策，參照變壓器上顯示的額定電壓內(nèi)容，適當(dāng)調(diào)壓。（3）對于變壓器缺相運(yùn)行產(chǎn)生的聲音異?，F(xiàn)象，首先將西湖公園的整個(gè)電力系統(tǒng)做停電處理，使用萬能表檢測低壓側(cè)各項(xiàng)電壓是否正常，是否存在斷線、高壓保險(xiǎn)絲熔斷現(xiàn)象，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行合理修復(fù)。（4）出現(xiàn)短路或接地情況也會導(dǎo)致變壓器聲音異常，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)在將西湖電力系統(tǒng)停電處理后，檢查低壓側(cè)回路，從而更加方便的解決變壓器故障（如圖1）。（5）懸浮電位本身不會對變壓器造成影響，只是由于變壓器各部件之間的油漆涂層，影響了變壓器的運(yùn)行聲音，使之出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。（6）變壓器共振對變壓器聲音產(chǎn)生的影響是非常大的，需針對具體故障情況采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。首先檢查變壓器外殼鋼板，查看其是否有出現(xiàn)鋼板松動(dòng)問題，若外殼鋼板松動(dòng)，需緊固變壓器外殼螺絲，使之固定。其次查看各風(fēng)機(jī)有無松動(dòng)，若風(fēng)機(jī)松動(dòng)，也應(yīng)即使緊固各風(fēng)機(jī)螺栓。此外，在判斷變壓器共振部位時(shí)，應(yīng)用手長按變壓外殼，聽變壓器聲音有無變化，若變壓器生音出現(xiàn)變化，則說明變壓器存在共振現(xiàn)狀。在根據(jù)變壓器故障情況采取相對應(yīng)的措施。

1.2 溫度異常

變壓器溫度與變壓器所承受的負(fù)荷關(guān)系緊密，變壓器負(fù)載的負(fù)荷越大，溫度就越高，以西湖公園電力系統(tǒng)為例，受高溫天氣影響，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行過熱，極易引發(fā)電力設(shè)備溫度異?，F(xiàn)象。變壓器分接頭發(fā)熱燒毀現(xiàn)象嚴(yán)重（如圖2）。導(dǎo)致變壓器分接頭發(fā)熱燒毀的原因是變壓器高壓線圈分接端子與分解板接觸不良造成分解板溫度異常，發(fā)熱嚴(yán)重，進(jìn)而燒毀變壓線圈。

1.2.1 事故分析

目前，變壓器分接頭發(fā)熱燒毀現(xiàn)象頻發(fā)，對電力系統(tǒng)的影響巨大，尤其是西湖公園人流量較大，電力系統(tǒng)故障會嚴(yán)重影響西湖公園游客數(shù)量，對游客的人身安全也起不到應(yīng)有保障。變壓器分接頭發(fā)熱燒毀原因還有以下幾種情況：（1）在調(diào)整西湖公園變壓器輸出電壓時(shí)未恢復(fù)好調(diào)整分接板。（2）線圈制造面積不符合要求，當(dāng)線圈出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，受面積不合格的影響，很容易導(dǎo)致線圈發(fā)熱，進(jìn)而出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象。

1.2.2 異常處理

借鑒上文所述的異常處理方式，當(dāng)西湖公園變壓器產(chǎn)生故障時(shí)，首先將西湖公園整個(gè)電力系統(tǒng)停電處理，并對可能導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，有針對性的檢查各部位可能出現(xiàn)的故障情況。溫控器失靈會導(dǎo)致對變壓器運(yùn)行過程中的溫度檢測失誤，溫度計(jì)溫度顯示結(jié)果出現(xiàn)偏差，即便變壓器溫度過高也不能做出相應(yīng)警告，由此導(dǎo)致變壓器分接頭發(fā)熱燒毀現(xiàn)象頻發(fā)。一旦檢測出溫控器失靈現(xiàn)象，需及時(shí)更換。

1.3 繞組過熱

西湖公園電力系統(tǒng)較為復(fù)雜，巨大的供電需求對變壓器的要求更高，但在西湖公園電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，變壓器繞組過熱是經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題（如圖3），變壓器繞組過熱共分為三種情況：發(fā)熱異常型、散熱異常型和異常運(yùn)行過熱。

1.3.1 繞組過熱原因分析

發(fā)熱異常型通常是繞組導(dǎo)體截面設(shè)計(jì)偏小，造成直流電阻增大，導(dǎo)致變壓器負(fù)載損耗較大變壓器發(fā)熱量大;繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，損耗增大內(nèi)部存在局部過熱;產(chǎn)品的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)置不科學(xué)或者導(dǎo)體與絕緣材料的散熱系數(shù)不匹配，變壓器產(chǎn)生的熱量不能有效散發(fā)。

散熱異常型通常原因是環(huán)境溫度高而配電室通風(fēng)不良、變壓器自帶風(fēng)機(jī)風(fēng)量不夠或者風(fēng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，不能發(fā)揮預(yù)期的通風(fēng)散熱效果。

異常運(yùn)行過熱型為變壓器長期負(fù)載過大電壓，加之長期做功，導(dǎo)致變壓器耗損嚴(yán)重，損耗增大自然發(fā)熱量增大，導(dǎo)致變壓器過熱。

1.3.2 繞組過熱處理措施

電路檢修時(shí)用吸塵器清掃變壓器繞組和鐵心上的積灰，定期檢查或者更換變壓器冷卻裝置。利用溫控儀自動(dòng)控制橫流風(fēng)機(jī)給繞組、鐵心散熱。將溫控儀啟停風(fēng)機(jī)出廠整定值調(diào)整到符合實(shí)際的溫度范圍。

1.4 變壓器鐵心接地絕緣異常

變壓器鐵心接地絕緣異常原因有兩種情況，以西湖公園電力系統(tǒng)中的變壓器為例，應(yīng)從外部因素和內(nèi)部因素兩個(gè)角度出發(fā)分析西湖公園變壓器鐵心接地絕緣情況，具體如下：

1.4.1 外部因素

變壓器在運(yùn)行中鐵心的漏磁使附近空間產(chǎn)生弱磁性，吸引了周圍的金屬粉末和粉塵，尤其是西湖公園人流量過大，人群密集容易造成空氣混濁，如果維護(hù)清潔工作不到位會引起鐵心多點(diǎn)接地的發(fā)生。

1.4.2 內(nèi)在因素

導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)問題的因素有很多，具體分析如下：

（1）變壓器材質(zhì)有問題，硅鋼片是變壓器的主要材質(zhì)，若硅鋼片表面出現(xiàn)大面積的銹蝕，對變壓器正常運(yùn)行會產(chǎn)生較大影響，易引發(fā)片間短路。

（2）硅鋼片加工不合理同樣也會導(dǎo)致變壓器問題，如硅鋼片加工過程中毛刺超標(biāo)，也會引發(fā)變壓器片間短路現(xiàn)象。

1.4.3 多點(diǎn)接地處理措施

（1）根據(jù)現(xiàn)場變壓器狀況處理外部因素影響的多點(diǎn)接地故障

干式變壓器因長期停用或密封不好，會積塵、受潮等， 西湖公園空氣污濁，變壓器表面灰塵較多，因此，可先對表面進(jìn)行清潔后采用太陽燈對鐵軛進(jìn)行烘烤，或是采用空載法進(jìn)行自加熱。

（2）采用逐級排查方法處理內(nèi)在因素造成的鐵心接地故障

逐級排查法是電力系統(tǒng)中通用的檢查故障的方法，在西湖電力系統(tǒng)中也能得到有效應(yīng)用，使用直流、交流法對變壓器鐵心多點(diǎn)接地故障點(diǎn)進(jìn)行查找，從上鐵軛開始進(jìn)行逐級排查，從檢測穿心螺桿到檢測鐵心對地絕緣電阻，若期間未檢測出異常現(xiàn)象，則說明故障問題不在穿心螺桿和鐵心對地絕緣電阻處。接著再檢查下鐵軛，下鐵軛檢查難度較大，干式變壓器下鐵軛承托有線圈，拆除起來難度較大，可以采用交流電弧法等方式進(jìn)行檢修。

綜上所述，在處理西湖公園干式變壓器故障問題時(shí)，一定要先切斷電源，再進(jìn)行故障處理，保證施工人員的人身安全。

2 干式變壓器運(yùn)行維護(hù)中的建議

（1）變壓器安裝時(shí)應(yīng)注意，一定嚴(yán)格按照變壓器的安裝規(guī)范進(jìn)行操作，變壓器安裝好后也要按照變壓器后期檢修施工規(guī)范進(jìn)行檢修，對于變壓器的特殊部件也行按照特殊維護(hù)方式進(jìn)行定期檢查維護(hù)。像西湖公園這種大型活動(dòng)場所對電力設(shè)備的要求更高，一旦出現(xiàn)用電故障將會影響整個(gè)公園的運(yùn)營，這就需要定期檢查和維護(hù)變壓器，根據(jù)公園中不同的環(huán)境狀況，制定合適的維修時(shí)間，對于干燥清潔的場所，應(yīng)當(dāng)每年進(jìn)行一次檢查;人流量較大的場所空氣混濁，建議每三到六個(gè)月進(jìn)行一次檢查。

（2）每年至少檢查一次緊固件，檢查內(nèi)容包括：a.重新緊固變壓器上所有的電連接緊固件;b.檢查變壓器上的金屬部件有無生銹或腐蝕現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)有生銹或者腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施，更換金屬部件;c.檢查絕緣體，保證絕緣體的功能，防止觸電事故。

在西湖公園用電安全管理中，一定要注意上述事項(xiàng)，對各電器部件進(jìn)行定期檢查，排除漏電隱患，減少觸電等用電事故的發(fā)生頻率。

3 結(jié)束語

干式變壓器的工作原理和其他變壓器一樣，遵循電和磁耦合的使用所需的電壓技術(shù)的物理原則，當(dāng)電流通過導(dǎo)線的電流流過，它會產(chǎn)生變化的磁場或周圍的“磁”。本文主要就西湖公園變壓器故障案例進(jìn)行了一系列分析，解釋了故障產(chǎn)生的原因，并對故障問題進(jìn)行了及時(shí)處理，保證公園的電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，干式變壓器因其具有運(yùn)行效率高、體積小、低噪音、免維修、抗短路等優(yōu)點(diǎn)，非常適合在像西湖公園這種公園場所中應(yīng)用。

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