电力系统配电变压器的故障分析与处理措施探讨

摘 要：在实际运行中，考虑到有发生各种故障和不正常情况的可能性，因此，必须根据变压器的容量和重要程度设置专用的保护装置。本文将主要针对当前变压器故障的现象及原因分析，并提出有效的变压器故障和电网事故的处理措施。

关键词：变压器；检修维护；故障

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.174

1 引言

变压器是电力系统中最昂贵的设备之一，担负着电压变换和电能传输的任务，它的运行状况直接关系到电力系统的安全稳定运行。由于变压器设计时制造质量不良、绝缘老化等各种原因，经常发生故障。发生故障的原因是复杂的，再加上故障特征不明显，要准确判断变压器的故障类型和故障发生部位非常困难。因此，对变压器的故障诊断研究一直被国内外电力部门所重视[1]。

2 变压器故障现象及原因分析

针对电力线载波通信，进行通讯传输之测试，于台电某住商混合地区之配电主站到分歧线，进行长距离载波之通讯测试，分析住宅用户之负载与长距离的高压馈线对于载波讯号传输的影响，并且连结到台电既有馈线终端设备（Feeder Terminal Unit， FTU）与其光纤网络做数据的传送，完成混合式通讯测试之目的。

2.1 绕组故障

（1）故障现象。变压器差动保护、瓦斯保护动作开关跳闸，严重时变压器防爆膜破裂，变压器油喷出。

（2）原因分析。一般变压器构造可分构体、铁芯、线圈和绝缘。构体包含外壳、上盖和夹层，可容纳变压器本体并装满绝缘油，并防止外面湿气与水侵入。铁芯提供磁通道让线圈之间利用电磁效应感应电动势。线圈圈绕于铁芯上，结合了分接头切换器提供所需要的圈数比，用以转换出需要的电压。绝缘部份则有高压套管、低压套管与绝缘油等，套管是做为一次侧、二次侧线圈与引接系统间的有效绝缘，绝缘油为带电部位与外壳或相间的绝缘，另配合冷却系统的运作将变压器铁芯体所产生的热传导出来并冷却，以增加线圈的使用寿命[2]。

2.2 套管故障

（1） 故障现象。变压器差动保护动作开关跳闸，常见的是变压器套管被炸毁、闪落和漏油。

（2）原因分析。①密封不良，绝缘受潮劣化，或有漏油现象；②呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理；③变压器高压侧（110kV及以上）一般使用电容套管，由于瓷质不良，故而有砂眼或裂纹；④电容芯子制造上有缺陷，内部有游离放电；⑤套管积垢严重[3]。

2.3 分接开关故障

（1）故障现象。同变压器绕组故障相似，变压器差动保护、瓦斯保护动作开关跳闸，严重时变压器防爆膜破裂，变压器油喷出。变压器抽芯检查，可发现分接开关表面熔化与灼伤，相间触头放电或各接头有放电痕迹。

（2）原因分析。连接螺栓松动；带负荷调整装置不良和调整不当；分接头绝缘板绝缘不良，接头焊锡不满，接触不良，制造工艺不好，弹簧压力不足；油的酸价过高，使分接开关接触面被腐蚀。

2.4 铁芯故障

（1） 故障现象。变压器温度异常升高；变压器油检发现甲烷（CH4）气体升高；抽芯检查铁芯有直流电阻低。

（2）原因分析。变压器铁芯是用来转换一次侧与二次侧线圈之电能，当电压施加于一次侧线圈时，激磁电流随即流经其线圈，而线圈中的电流会在铁芯中产生磁场；这个磁场就可以将一次侧线圈之电能转换到二次侧线圈中。在这个电能的转换期间，铁芯内部会因为其接缝、结构以及磁场通过铁芯材质本身的一些阻碍而产生损失。

依照线圈和铁芯的相对位置可分为内铁式和外铁式。外铁式的铁芯像是日字型，高低压的线圈都缠绕于中间的铁芯上。内铁式的铁芯像口字型。因高低压线圈的电流大致相反，因此高低压线圈会造成彼此互斥应力，又外铁型的线圈缠绕于铁芯中，故外铁式的铁芯具有良好的制衡作用。

又依照铁芯的形状则可以分为积铁芯与卷铁芯。积铁芯是由导磁系数高的硅钢片堆积而成，因其接缝位置的激磁电流成弯曲状故会增加铁损，目前一般变压器铁芯都采用积铁芯。卷铁芯则是由整卷的硅钢片卷绕而成，其铁损与激磁电流都比积铁芯还来的小。卷铁芯加工容易适合大量生产，但铁芯窗不宜设计成过高。铁芯窗过高时，散热与装配等过程中易使铁芯受到较大的机械应力，影响其特性。

3 变压器故障的检查与处理方法

线圈是变压器传输与转换能量的核心，当一次侧外接电源时，一次测线圈与铁芯产生激磁电流，经由铁芯于二次侧线圈上产生相对应的电压。变压器的线圈由绕线机绕制而成，每绕一层就上一层绝缘纸绝缘。线圈所用的角线，依尺寸大小，规定四隅角所必须具有的圆弧大小。变压器线圈需承受非常高的电压，线圈导体不许有尖锐的端部，须避免刮破绝缘纸或形成尖端放电，破坏线圈绝缘。大型变压器的线圈电流甚大，如使用过粗的导体，卷绕作业困难，且导体的涡流损亦将增大，故必须将导体分割成较细的导体并联使用，但是必须避免各导体长度不同，造成涡流损产生，增加其负载损，所以必须实施换位。

变压器在运转中线圈受潮、受突波、过电压及过电流（过载）的影响，使线圈绝缘受到损伤并导致劣化而引发故障，另由于变压器箱体密封不良，出现漏油，使油箱内油量减少，油面下降，线圈露出油面，外界空气、湿气侵入本体内使线圈及绝缘油受潮、绝缘电阻下降等，此将导致线圈局部放电、及线圈间、匝层间、相间短路击穿等现象，严重时甚至爆炸起火燃烧。

4 结论

因此，对变压器故障处理进行分析和研究，采取必要的、科学的措施，从而遏制此类故障乃至事故的发生，仍是一项长期、重要的课题，必须认真对待。变压器在运转时，为了避免热破坏、突波高压或短路大电流对变压器的冲击，因此需要良好的绝缘效果来保护变压器的安全。

参考文献：

[1]唐颖.节能技术在配电变压器的应用[J].电子技术与软件工程，2016（15）：240.

[2]曹友明.电力系统配电线路运行故障的检修[J].低碳世界，2015（36）：60-61.

[3]黄辉，杜波.无触点有载自动调压配电变压器的研究与应用[J]. 中国电业（技术版），2016（01）：53-55.

[4]周开峰.配电变压器受雷击分析与防雷措施研究[J].中国高新技术企业，2016（12）：116-117.

[5]陈国华，李金河.电力系统配电自动化及其对故障的处理分析[J]. 现代国企研究，2015（24）：122.