关于油浸式电力变压器的故障分析与预防对策探讨张筱琦

关于油浸式电力变压器的故障分析与预防对策探讨张筱琦

张筱琦

福建福清核电有限公司福建福清350318

摘要：随着我国人民的生活水平日益提高，工厂、医院、教学等各行各业对电能的需求也越来越大，电能的生产、传输过程中都离不开电力变压器，变压器主要承担的是转换电压的作用，是电力系统运行中必不可少的设备之一。核能发电厂一般采用的是油浸式电力变压器，变压器的稳定可靠运行对整个电力系统的运行有着举足轻重的影响。影响油浸式变压器的原因有很多，在实际的运行过程中，我们必须提高变压器的生产质量，对变压器的误差进行分析，有效避免故障发生。文章主要简单介绍了油浸式变压器，对运行过程中的常见故障进行了探讨，从电力运行可靠的角度出发，提出了故障的预防对策。

关键词：故障分析；油浸式变压器；预防对策

1变压器的组成及结构

在分析油浸式变压器的故障原因之前，首先要了解变压器的组成以及结构。目前使用的变压器种类很多，主要是以油浸式和干式两种变压器为主，无论是哪种变压器，其内部的基本结构组成，以及工作原理都是相同的。变压器的主要功能是改变电压等级，利用电磁感应原理，通过控制变压器的匝数，从而实现电压的升降，为进一步传输和使用电能做准备。我国目前仍以核能发电为主，核能发电厂通常使用的是油浸式变压器，所以下面主要分析这种变压器的结构配置。（1）铁芯：变压器电磁感应的实现主要就是通过铁芯构成内部磁路，目前我国常用的铁芯是由热轧或冷轧硅钢制成，由铁芯柱和铁轭共同组成，铁轭用于闭合磁路，铁芯上套有绕组。（2）线圈：变压器实现变压功能是通过不同匝数的线圈来完成，其主要材料是由铜导线制成。为了保证绝缘效果，绕线通常用绝缘纸或环氧树脂漆来绝缘。（3）油箱：油浸式变压器的铁芯和绕组组成的器身放置在油箱中，油箱采用钢板焊接而成。与干式变压器不同的地方在于，油浸式变压器会将一些重要的部件存于变压器油中。（4）其他部件：除上述部件外，变压器还设有二次控制和保护装置，如气体继电器、顶油温度计、绕组温度计和压力释放阀等等。

2油浸式变压器常见的故障类型

按照油浸式变压器发生故障的位置所在，可以将常见的类型分为油箱内部故障及油箱外部故障两大类。其中油箱内部故障主要发生在三相绕组短路、绕组接地故障、引出线接地故障、匝间短路等。无论是哪一种故障，对于油浸式变压器而言都十分危险，从整体来看对整个电力系统的运行也存在着很大危害。主要是由于发生这些故障的位置在油箱内部，会导致电弧的出现，绝缘材料也因此受到影响被气化，进而引发压力剧增，最后导致爆炸。按照油箱内发生的故障原因还可以归类为电性及热性故障，电性故障一般是由于变压器设备绝缘性变差导致故障产生，例如低能放电、高能放电和局部放电都是电故障的种类。热性故障则是由于变压器内部某处温度过高或者温度上升过快，按照所产生的温度不同又可分为高温、中温、低温、轻度过热。此外，油箱外故障往往发生在外部绝缘套管的引出线和自身上。相关研究学者对溶解在变压器油当中的气体和变压器发生故障类型之间的关系得出了结论，认为可以从其中溶解的气体判断和预测油浸式变压器的故障类型及部位。

3油浸式电力变压器故障

3.1变压器绝缘受潮故障

（1）电力变压器运行过程中，需要进行定期检查，而在检查的过程中，绝缘件可能会暴露在空气中，长时间的情况下会发生受潮现象，这样就会导致绝缘材料的性能下降，如果变压器在注油之前的真空处理不合格的话，也会致使绝缘水分过多。在制造变压器时，制造商可能为了赶赴交货期，缩短了制造时间，所以对应的绝缘材料在出厂时可能并未进行充分干燥处理，导致变压器内部的含水量过多，并在日后的运行过程中逐渐析出，使得变压器的绕组绝缘强度降低，泄露电流增大，进而出现绝缘受潮故障。（2）对于新投入使用变压器而言，里面的油箱含有大量气体，如氢气，一氧化碳或二氧化碳等，气体中会夹带水分，所以这些水分必须通过干燥处理，但是在真空处理中，氢气会吸附在不锈钢上，不能完全消除，这样就会导致在设备运行期间油中的残余气体释放，使得变压器出现绝缘故障。（3）如果变压器本身的密封性不够，附件与空气接触，就会有水分进入，可能会造成泄漏。在变压器的油箱上，如果橡胶垫圈的厚度不足，则会在壳体中形成空腔，然后水分将会进入变压器的内部，引起绝缘故障。（4）固体纸绝缘故障。固体纸发生绝缘故障是常见的故障之一，固体纸主要包括绝缘压板，线圈绝缘等，受到电磁场环境的影响，热老化会使得固体纸的绝缘性能降低，内部的介电损耗增加，拉伸强度降低，甚至内部的金属材料也被腐蚀。为了保证运行的可靠性，油浸变压器固体绝缘材料应具有良好的绝缘性，要在规定的使用年限内正常使用。（5）液体油绝缘故障。液体油都是从石油中提取的油萃取物，实际上是各种树脂，酸和其他物质的混合物，由于这些物质本身就不够稳定，混合后更加无法保证稳定性，在高温、大磁场、高电流的影响下会发生氧化，正常情况下，绝缘油的氧化过程缓慢进行，如果保存完好可以使用20年，但油浸式变压器的工作场合比较恶劣，金属和其他杂质的渗入会加速氧化的发展，使得油质量下降。

3.2油箱发生泄漏

（1）由于自身的原因，可能是油箱与零件之间的接触密封不良，或者是铸件和焊件的强度不足，变压器运行时的负荷过大等，可能会出现漏油现象。（2）变压器内部出现故障时，可能会导致油箱内的油温升高，油的体积会增加，可能会出现喷油或者漏油的现象。所以有经验的工作人员可以根据标准环境温度判断油位是否正常，如果油位过低可能会导致变压器油泄漏，过高可能是内部冷却装置故障。

4油浸式电力变压器故障预防对策

4.1避免绝缘受潮的现象发生

不可否认，绝缘受潮是变压器经常会遇到的问题，其中绝缘材料是绝缘失效的主要原因之一，必须确保变压器的安装符合规范，对于发生了问题的变压器，要及时进行处理，根据设备的运行工作时间，合理的制定检验周期，测试项目尽可能完整。加强对变压器运行的监控，实时监控变压器油箱的顶部油温，油位，外壳温度等，及时发现错误，通知工作人员进行处理。变压器制造的时候，出厂之前就应该在厂房内的干燥室进行干燥，严格执行干燥工艺标准，彻底清除游离水，并将绝缘材料的含水量作为工厂监督的质量控制点。还应该加强变压器和附件的质量管理，加强对工厂设计、生产、工艺和材料质量的监测。

4.2在线故障诊断法

4.2.1超声波检测

这种方法主要将放电过程中产生的超声波转换为电信号，并且将这种信号录制在磁带上，后续通过磁带分析信号。其主要优势在于具有较高的独立性，能够不受电磁干扰，使得空间定位能够便捷的施展开来，也正得益于此可以进行在线检测。但其不足之处在于信号的保真程度比较低，往往存在失真的情况，会出现不同程度的衰弱。因此，在实际运用的过程中其一般作为辅助技术。

4.2.2电检测法

对油浸式变压器实施电检测法主要是借助局部放电仪、示波仪、无线电干扰仪等相关设备，对油浸式变压器的放电波形或者无线电干扰展开寻找，从而进一步检测故障发生的部位及原因。该方法具有高灵敏度和高准确度等特点。

4.2.3红外线检测法

红外线检测法是红外线成像检测法的简称，主要是借助红外线成像技术对油浸式变压器绝缘部分进行检测和诊断，一般运用在其绝缘故障检测方面，得益于红外线成像的特性该种检测方式往往能找到其他常规检测方法难以发现的故障点。

4.2.4脉冲电流检测法

脉冲电流检测法是利用变压器的阻抗来对其局部放电所产生的脉冲电流信号进行检测，在实际中主要运用于油浸式变压器局部的故障诊断，能够较为清晰的获得该设备局部放电的相关数据，例如放电的次数与放电的电量等。该种检测方式的缺点在于，当被检测的设备电容量较大时，会对检测的灵敏度、准确性产生影响，并且能反映出来的信息量也相应减少。

结语

油浸式电力变压器是电力生产、运输不可或缺的电力设备，变压器也是实现电网灵活传输的重要设备，变压器的生产质量直接影响到电网的运行安全，总之，油浸式变压器故障是由多种因素引起的，需要不断地总结故障原因，为日后的工作提供科学依据，这样有助于提高工作效率和质量，以实现油浸式变压器的稳定运行。

参考文献

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