赵文丰

(1.上海乾恒实业有限公司,上海 201613;2.道康宁(上海)有限公司,上海 201613)

基于10KV变压器的故障研究分析

赵文丰1,2

(1.上海乾恒实业有限公司,上海 201613;2.道康宁(上海)有限公司,上海 201613)

随着我国经济的快速发展,我国电网建设的规模不断扩大,变压器的使用越来越普遍,变压器对整个电力系统的稳定性和可靠性起着重要的作用。在长期使用中,对变压器的维护、检修和故障处理将直接影响变压器的寿命。本文将通过对变压器状态监测和相关故障诊断方法进行深入分析,给变压器的检修工作做出帮助。

变压器 检修 故障 策略

变压器的应用在我国电力系统中起着举足轻重的地位,关系着国民经济的发展。电力系统的运行环境比较复杂,影响其正常运行的条件有很多,涉及到人为因素、设备因素和环境因素等,其中变压器对电网的稳定性和可靠性都有着很重要的影响,在电力系统的发电、变电、输电、配电和用电环节中有各种各样的变压器。因此,变压器的检修和故障分析在常见10KV的供电系统总有着十分重要的意义。

1 10KV变压器的状态监测和故障诊断分析

10KV变压器的状态检修是整个变压器维护中的重要过程,其检修时间较长。在变压器长时间的工作中,需要对其故障进行有效处理,避免在规定检修期未到达之前出现设备安全问题。

近年来,随着我国10KV变压器在质量上和数量上要求的提高,10KV变压器的状态检修已经从传统的定期检查转变成状态检修。随着变压器应用的数量和规模不断变大,以往的定期检修不能满足系统长期运行的需要,采用状态检修可以及时地发现供电设备在工作中存在的不安全因素,有效避免事故发生,减少维修费用的开支。状态检修更有利于保证供电的持续性和稳定性。当前我国提高状态检修质量常用的技术有设备可靠性分析技术、设备状态检测技术、信息管理决策技术等。状态检修在变压器的运行中具有重要意义,不仅能够保障检修的安全性、稳定性和可靠性、还能节省人力物力。

对10KV变压器的状态检测,需要相关理论知识和技术作为支撑,参照一定的步骤和思路,对整个变压系统进行评估,综合考虑设备的影响因素,保证设备的有效性做出详细记录。目前常用的故障检测方法有：局部放电在线检测、频率影响分析、红外测温、振动分析、绕组温度提示等。

2 10KV变压器的故障分析

2.1 变压器常见故障

10KV变压器在电力系统中较为常见,其使用环境较为复杂,变压器故障的发生也较为常见。其故障按照部位可以分为内部故障和外部故障。内部故障包括了相间短路、相线接地、绕组匝间短路等。外部故障包括了变压器单相接地故障和引出线绝缘套筒短路等。常见的故障有：芯体故障、变压器油故障、磁路故障、结构方面故障、开关故障、引线发热故障等。

2.2 变压器绝缘故障分析

2.2.1 变压器绝缘故障发生的原因

在影响变压器绝缘故障发生的原因中,其主要因素有突发短路、温度、湿度的影响、油保护等。

(1)突发短路。变压器在外部出口被短路后,铁芯、绕组、引线等将会承受电动力引起的机械力,当其自身承载力不够时,会出现绕组变形、引线移位等现象,导致绝缘体发热、老化等造成放电短路故障发生。变压器各相之间也要有足够的绝缘裕度,避免相间短路,若将绝缘隔板加入各相间,会导致相间电场强度发生改变,产生树状放电,造成短路。

(2)温度的影响。受限于电力变压器的绝缘结构,在不同温度下,油纸中的含水量会直接影响着绝缘材质,通常温度升高,纸中水分从油中析出,导致油中的含水量加大,反之则反。同时温度也关系着结缘的老化问题,如额定情况下,绕组的平均温度为67℃,最高温升为78℃,若环境平均温度达到20℃时,最高点温度可以达到98℃,在此温度下,其寿命可达30年,当变压器超载工作时,其寿命将会大大减小。

(3)绝缘油的影响。绝缘油在长时间运行中会老化。长时间运行会使绝缘油温度过高,容易形成油泥。油道的设计不合理会导致绝缘油过快流失,使其失去应有的效果。绝缘油被污染也会降低绝缘性能。

(4)过电压的影响。变压器常受到暂时过电压、雷电过电压、操作过电压以及快速瞬变过电压的影响,将绝缘击穿,其损坏主要表现在绕组局部过热。雷电过电压会在绝缘上留下放电痕迹,操作过电压的分布呈线形,易造成绝缘的劣化和损坏。

2.2.2 变压器绝缘故障诊断方法

通常情况下变压器绝缘油中有CO 、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2,这些气体物质在热电作用下会分解,当油中总烃气体超过150uL/L,C2H2的含量超过5uL/L,H2的含量超过150uL/L,均需要对其作出追踪分析,产生的气体会使绝缘材料老化。变压器绝缘故障的诊断方法有特征气体组分法和改良三比值法,通过模糊量来建立总烃CH2、C2H2的隶属函数U1、U2、U3(x为总烃的模糊量)。如下所示：

按照故障性质和其它的特点可分：一般过热性故障(温度低于150℃～300℃),0.5＜A＜0.615,0＜B＜0.5;严重过热性故障(温度高于700℃),0.615≤A≤1,0.5＜B≤1,0.5＜C＜0.615,0≤D＜0.2;局部放电,0≤A＜0.5,0.5＜C≤1,0.20.5≤E≤1,D＜E;电弧放电,0.615≤A,B≤1,0.615≤C≤1,0.2≤D≤1,E＜D;火花放电0≤A＜0.5,B=1,0.5＜C＜0.615。式中A、B、C分别表示为总烃、C2H2和H2,通过转化求其隶属度。D、E表示C2H2、CH4在总烃中所占比例。

2.3 变压器磁路故障分析

变压器的磁路故障是变压器运行中的一个常见故障,其主要故障可以分为夹件对铁芯多点接地故障和穿心螺杆绝缘损坏两种。

2.3.1 夹件对铁芯多点接地

该故障主主要是多为制造原因,夹件和铁芯公差配合较小时,经运输或者其它振动等动作产生多点接地、有其它金属异物等掉进铁芯和夹件之间(如焊渣、金属片等)、或者铁芯硅钢片局部拱起等,造成接地线套管的绝缘效果下降。可以通过对接地套管测量接地电阻以及变压器在运行中测量接地的电流强弱来确定其故障,此外,还可以通过分析色谱是否有发热或裸金属放电现象来检测。

在检查方法和检修方法的研究中,需要先确定变压器外装运输的防震稳钉是否被拆除,若已经拆除则属内部故障,需要考虑对吊芯检修。在检修的同时可以加垫绝缘板,放在夹件和铁芯间,5-6mm厚即可。

2.3.2 穿心螺杆绝缘损坏

该故障主要是穿心螺杆绝缘被烧损,接通铁芯硅钢片发生短路,导致该故障出现的原因可能是穿心螺杆绝缘破损或质量不良、穿心螺杆有毛刺、硅钢片不齐等。在变压器的正常运行中不易察觉,情节严重时可以通过油色谱分析来确定。

3 结语

10KV变压器在运行中的状态检修和故障分析关系着变压器的工作效率和使用寿命,同时还关系着系统设备在运行中的安全状态,及时有效地发现变压器中的故障,可以减少不明因素带来的不安全隐患,保证变压器在工作中的安全性和可靠性。本文只是对变压器在工作中的一两种故障进行深入分析,对其它故障的分析有所忽略,在今后的工作研究中,本人将以此作为重点,深入分析变压器在工作中存在的安全隐患,给电力系统提供一个安全、持续、稳定的运行环境。

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