论文部分内容阅读
[摘 要]电力变压器是电力系统中的重要组成部分，主要承担着电压变换、电能分配与传输等任务，并且还提供电力服务。受电网运行特点影响，电力变压器需要长时间连续运行，这样就会产生运行故障与事故，为了更好的保证电力变压器的正常运行，必须要做好对其运行故障的分析，确定产生的原因，有的放矢的进行事故处理，降低故障对电网运行造成的影响。本文分析了电力变压器常见故障，并提出了事故处理措施。
[关键词]电力变压器；运行故障；事故处理
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0328-01
在电力变压器长期连续运行过程中，受各种因素影响难免会出现各种故障与事故，对电网的正常运行影响甚大。为降低电力变压器故障以及事故的发生，就需要在结合引发故障的因素分析基础上，确定事故处理措施，在安全、检修以及维护等阶段对隐患进行处理，保证电网的正常运行。
一、电力变压器故障分析
1.短路故障分析
（1）短路引起绝缘过热故障
此类故障主要是变压器发生短路时，高、低压绕组可能会同时通过超过额定值数十倍的短路电流，产生大量的热致使变压器发热[1]。电压器所能承受的短路电流有限，会直接对变压器绝缘材料造成损坏，形成变压器击穿或者损毁事故。在变压器发生短路故障时，通过的短路电流可以表示为：
（1）
式（1）中，（n）为短路类型角标；为比例系数，取值的大小与变压器短路类型相关；为所求短路类型正序电流绝对值。
不同类型短路正序电流绝对值表达式：
（2）
式（2）中，E为电压器故障前相电压；X1为等值正序阻抗；为附加阻抗。
忽略系统阻抗对短路电流的作用，三相短路电流表达式为：
（3）
其中，为三相短路电流；U为变压器加入系统额定电压；Zt为变压器短路阻抗；IN为变压器额定电流；UN为变压器短路电压变分数。
以现在最为常用的220kv三变压器为例，高压对中、低压短路阻抗一般在10%～30%之间，而中压对低压产生的短路阻抗一般<10%。因此，一旦电力变压器发生短路故障，就会有巨大的短路电流通过变压器，而导致绝缘材料受热损坏，形成运行事故。
（2）绕组变形故障
由短路引起的绕组变形故障也是电力变压器运行中比较常见的一种。在变压器发生短路时，如果短路电流比较小，继电保护正确动作，绕组变形情况比较轻；如果短路电流相对较大，继电保护延迟动作甚至是拒动，将会造成绕组变形严重，甚至是损坏。其中，绕组发生轻微变形时，如果不及时对其进行维护管理，在多次短路冲击后，也会造成绕组的损坏影响变压器正常运行。
2.放电故障
（1）局部放电
局部放电即受电压影响，使绝缘结构内部油膜、气隙或导体边缘发生非贯穿性放电现象。变压器局部放电，可以根据绝缘介质不同而分为气泡局部放电与油中局部放电；以绝缘部位来分，包括电极尖端、绝缘中空穴、油角间隙等局部放电。变压器出现局部放电故障的原因，如果变压器绝缘材料中存在空穴或者空腔，以及油中存在气泡等，将会因为气体介电常数小承受的强度高，使其耐压强度低于油和绝缘材料，在气隙中产生放电现象[3]。例如受外界环境影响，对变压器油处理不彻底，环境温度下降而使油中产生气泡引起放电。或者设备制造不良，部分变压器自身制作质量不达标，某些部分存在尖角，存在气泡、杂物等，都会因为承受的电场强度比较高而出现放电现象。
（2）火花放電
火花放电主要分为悬浮电位，火花放电和油中杂质火花放电两种。具有悬浮电位的物体附近场强相对集中，会对周围固体介质产生影响，使之被烧坏甚至被炭化，并且会使绝缘油分解出大量特征气体，使绝缘油色谱分析结果超标。尤其是处于地电位的部件，与地连接部位松动脱落，就会导致悬浮电位放电。另外，变压器高压套管管端部接触不良，也会形成火花放电故障。而对于油中介质引起的火花放电，主要是由于油中介质场强比较高，杂质首先极化，被吸引电极附近，形成“杂质桥”。“杂质桥”导电率与介电常数都要比变压器油大，进而会对油中电场产生影响。杂质成分一般包含水分、纤维质等，而纤维介电常数比较大，使纤维端部油中电场增强，使得变压器放电从含有杂质部分油开始，最后在气泡影响下，使整个油间隙在气体通道中都会发生火花放电。
3.电弧放电
电弧放电是一种高能量放电，并且由于其放电能量大，产气迅速，经常会与电子崩形式冲击电介质，造成绝缘纸穿孔或者烧焦，或者是造成变压器金属才来哦的变形与烧毁，事故严重的甚至会导致设备毁坏或者爆炸等。在变压器出现电弧放电时，气体继电器中含有的H2与C2H等组分含量会高达μL/L，变压器油被炭化变黑。并且油中特征气体主要成分为H2、C2H2、C2H6以及CH4，如果放电故障联系到固体绝缘，其中气体还会含有CO和CO2。
二、电力变压器事故处理分析
1.自动跳闸事故处理
电力变压器自动跳闸后，以保证电网正常运行为中心，由专业人员及时将事故信息报告给值班调度员，要求信息清楚、准确，并要对发生故障的设备进行详细检查，并一一做好记录。在对事故变压器检查完毕后，将详细事故情况向调度员汇报，包括设备表针摆动、电压、频率以及潮流的变化等，然后在调度员的指挥下进行处理。为提升事故效率，并保证事故处理专业人员的安全，应对正在运行但是会威胁操作人员安全的设备进行关闭处理，并把事故不能运行的设备分开，而电压混干起保险熔断或者二次开关掉闸时应关闭保护。另外，要求事故处理人员必须要严格按照规定进行处理，不得违背调度人员安排，如果事态紧急时，现场操作人员可以不必等调度人员安排自行进行处理，但是在事故处理完毕后必须要将过程向值班人员报告，并提交事故处理报告。
对于跳闸后变压器事故处理，首先应确定主变压器跳闸原因，如果在检查时不能确定是否因外部原因而引起瓦斯信号动作，同时也没有发现其他原因，需要将瓦斯保护投入跳闸回路，并做好变压器观察确定其否存在变化。其次，通过对变压器高、低压侧断路器之间设备、引线等进行检查，确定差动保护区内是否存在异常。并要检查差动保护回路是否存在短路、击穿以及人为误碰等情况。随后还需要对变压器进行外部测量，判断变压器内部是否存在故障。在经过全面检查后确定差动保护因为外部原因引起，改变压器则可在重瓦斯保护投跳闸位置重新试投。如果不能判断是否由外部原因引起，需要对变压器进行更为详细的检查分析，例如进行油简化分析、直流电阻的测量以及油色谱分析等。
2.着火事故处理
变压器着火事故一般都是由于自身电气故障引起，因此，第一应做好设备清扫与检查工作，对于存在的缺陷及时进行处理，保证设备绝缘处于良好状态，便产生可引起绝缘油燃烧的电弧。第二，加强对开关管理，保证其运行灵活，并对变压器各类保护定期检查，这样在变电器发生故障时，保证能够正确动作，通过及时切断电源来控制电弧燃烧时间。主动变压器重瓦斯保护与差动保护，如果变压器内部发生放电故障，能够及时关闭电闸，控制弧燃烧时间，将油温控制在燃点前熄灭电弧。第三，如果变压器着火，应立即切断电源，并用沙土、干粉等灭火器灭火。
结束语：
电力变压器是保证电网正常运行的重要设备，如果其出现故障将会产生重大不良影响。为保证变压器正常运行，必须要加强对其常见故障的研究，确定其发生的原因以及影响因素，有的放矢的进行管理，降低故障发生的概率，提高电网运行可靠性。
参考文献
[1] 蒋守军.电力变压器常见故障分析[J].黑龙江科技信息.2010，（10）：32-33
[2] 蒋守军.配电变压器常见故障分析[J].山东煤炭科技.2011，（02）：48-49
[3] 王英.强油冷却式变压器油流带电分析[J].江西电力职业技术学院学报.2012，（01）：59-60
[关键词]电力变压器；运行故障；事故处理
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0328-01
在电力变压器长期连续运行过程中，受各种因素影响难免会出现各种故障与事故，对电网的正常运行影响甚大。为降低电力变压器故障以及事故的发生，就需要在结合引发故障的因素分析基础上，确定事故处理措施，在安全、检修以及维护等阶段对隐患进行处理，保证电网的正常运行。
一、电力变压器故障分析
1.短路故障分析
（1）短路引起绝缘过热故障
此类故障主要是变压器发生短路时，高、低压绕组可能会同时通过超过额定值数十倍的短路电流，产生大量的热致使变压器发热[1]。电压器所能承受的短路电流有限，会直接对变压器绝缘材料造成损坏，形成变压器击穿或者损毁事故。在变压器发生短路故障时，通过的短路电流可以表示为：
（1）
式（1）中，（n）为短路类型角标；为比例系数，取值的大小与变压器短路类型相关；为所求短路类型正序电流绝对值。
不同类型短路正序电流绝对值表达式：
（2）
式（2）中，E为电压器故障前相电压；X1为等值正序阻抗；为附加阻抗。
忽略系统阻抗对短路电流的作用，三相短路电流表达式为：
（3）
其中，为三相短路电流；U为变压器加入系统额定电压；Zt为变压器短路阻抗；IN为变压器额定电流；UN为变压器短路电压变分数。
以现在最为常用的220kv三变压器为例，高压对中、低压短路阻抗一般在10%～30%之间，而中压对低压产生的短路阻抗一般<10%。因此，一旦电力变压器发生短路故障，就会有巨大的短路电流通过变压器，而导致绝缘材料受热损坏，形成运行事故。
（2）绕组变形故障
由短路引起的绕组变形故障也是电力变压器运行中比较常见的一种。在变压器发生短路时，如果短路电流比较小，继电保护正确动作，绕组变形情况比较轻；如果短路电流相对较大，继电保护延迟动作甚至是拒动，将会造成绕组变形严重，甚至是损坏。其中，绕组发生轻微变形时，如果不及时对其进行维护管理，在多次短路冲击后，也会造成绕组的损坏影响变压器正常运行。
2.放电故障
（1）局部放电
局部放电即受电压影响，使绝缘结构内部油膜、气隙或导体边缘发生非贯穿性放电现象。变压器局部放电，可以根据绝缘介质不同而分为气泡局部放电与油中局部放电；以绝缘部位来分，包括电极尖端、绝缘中空穴、油角间隙等局部放电。变压器出现局部放电故障的原因，如果变压器绝缘材料中存在空穴或者空腔，以及油中存在气泡等，将会因为气体介电常数小承受的强度高，使其耐压强度低于油和绝缘材料，在气隙中产生放电现象[3]。例如受外界环境影响，对变压器油处理不彻底，环境温度下降而使油中产生气泡引起放电。或者设备制造不良，部分变压器自身制作质量不达标，某些部分存在尖角，存在气泡、杂物等，都会因为承受的电场强度比较高而出现放电现象。
（2）火花放電
火花放电主要分为悬浮电位，火花放电和油中杂质火花放电两种。具有悬浮电位的物体附近场强相对集中，会对周围固体介质产生影响，使之被烧坏甚至被炭化，并且会使绝缘油分解出大量特征气体，使绝缘油色谱分析结果超标。尤其是处于地电位的部件，与地连接部位松动脱落，就会导致悬浮电位放电。另外，变压器高压套管管端部接触不良，也会形成火花放电故障。而对于油中介质引起的火花放电，主要是由于油中介质场强比较高，杂质首先极化，被吸引电极附近，形成“杂质桥”。“杂质桥”导电率与介电常数都要比变压器油大，进而会对油中电场产生影响。杂质成分一般包含水分、纤维质等，而纤维介电常数比较大，使纤维端部油中电场增强，使得变压器放电从含有杂质部分油开始，最后在气泡影响下，使整个油间隙在气体通道中都会发生火花放电。
3.电弧放电
电弧放电是一种高能量放电，并且由于其放电能量大，产气迅速，经常会与电子崩形式冲击电介质，造成绝缘纸穿孔或者烧焦，或者是造成变压器金属才来哦的变形与烧毁，事故严重的甚至会导致设备毁坏或者爆炸等。在变压器出现电弧放电时，气体继电器中含有的H2与C2H等组分含量会高达μL/L，变压器油被炭化变黑。并且油中特征气体主要成分为H2、C2H2、C2H6以及CH4，如果放电故障联系到固体绝缘，其中气体还会含有CO和CO2。
二、电力变压器事故处理分析
1.自动跳闸事故处理
电力变压器自动跳闸后，以保证电网正常运行为中心，由专业人员及时将事故信息报告给值班调度员，要求信息清楚、准确，并要对发生故障的设备进行详细检查，并一一做好记录。在对事故变压器检查完毕后，将详细事故情况向调度员汇报，包括设备表针摆动、电压、频率以及潮流的变化等，然后在调度员的指挥下进行处理。为提升事故效率，并保证事故处理专业人员的安全，应对正在运行但是会威胁操作人员安全的设备进行关闭处理，并把事故不能运行的设备分开，而电压混干起保险熔断或者二次开关掉闸时应关闭保护。另外，要求事故处理人员必须要严格按照规定进行处理，不得违背调度人员安排，如果事态紧急时，现场操作人员可以不必等调度人员安排自行进行处理，但是在事故处理完毕后必须要将过程向值班人员报告，并提交事故处理报告。
对于跳闸后变压器事故处理，首先应确定主变压器跳闸原因，如果在检查时不能确定是否因外部原因而引起瓦斯信号动作，同时也没有发现其他原因，需要将瓦斯保护投入跳闸回路，并做好变压器观察确定其否存在变化。其次，通过对变压器高、低压侧断路器之间设备、引线等进行检查，确定差动保护区内是否存在异常。并要检查差动保护回路是否存在短路、击穿以及人为误碰等情况。随后还需要对变压器进行外部测量，判断变压器内部是否存在故障。在经过全面检查后确定差动保护因为外部原因引起，改变压器则可在重瓦斯保护投跳闸位置重新试投。如果不能判断是否由外部原因引起，需要对变压器进行更为详细的检查分析，例如进行油简化分析、直流电阻的测量以及油色谱分析等。
2.着火事故处理
变压器着火事故一般都是由于自身电气故障引起，因此，第一应做好设备清扫与检查工作，对于存在的缺陷及时进行处理，保证设备绝缘处于良好状态，便产生可引起绝缘油燃烧的电弧。第二，加强对开关管理，保证其运行灵活，并对变压器各类保护定期检查，这样在变电器发生故障时，保证能够正确动作，通过及时切断电源来控制电弧燃烧时间。主动变压器重瓦斯保护与差动保护，如果变压器内部发生放电故障，能够及时关闭电闸，控制弧燃烧时间，将油温控制在燃点前熄灭电弧。第三，如果变压器着火，应立即切断电源，并用沙土、干粉等灭火器灭火。
结束语：
电力变压器是保证电网正常运行的重要设备，如果其出现故障将会产生重大不良影响。为保证变压器正常运行，必须要加强对其常见故障的研究，确定其发生的原因以及影响因素，有的放矢的进行管理，降低故障发生的概率，提高电网运行可靠性。
参考文献
[1] 蒋守军.电力变压器常见故障分析[J].黑龙江科技信息.2010，（10）：32-33
[2] 蒋守军.配电变压器常见故障分析[J].山东煤炭科技.2011，（02）：48-49
[3] 王英.强油冷却式变压器油流带电分析[J].江西电力职业技术学院学报.2012，（01）：59-60