配電變壓器故障的判斷分析及處理
摘要：電力變壓器是電力系統中最關鍵的設備之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，並提供電力服務。在運行中，配電變壓器經常發生故障。本文針對配電變壓器故障率高這一實際情況，著重分析了配電變壓器常見的故障和異常現象及主要原因，並針對這些故障進行了分析，同時提出了一些具體的防範解決措施，為防止和減少配電變壓故障的發生。
關鍵字：變壓器故障；短路故障；絕緣故障；故障處理。 一、變壓器發生故障的原因
1.1、製造工藝存在缺陷。如設計不合理、材料品質低劣以及加工不精細等。
1.2 、缺乏良好的管理及維護。如檢修後乾燥處理不充分，安裝不細心，以及由於檢測能力有限導致某些故障未能及時發現而繼續發展或故障設備修復不徹底等。
1.3 、絕緣老化。變壓器在正常運行中，由於長期受到熱、電、機械應力以及環境因素的影響，會發生一些不可逆的變化過程，使絕緣老化，通常這一過程非常緩慢，但當設備發生某些異常情況時，則會加速絕緣老化過程，迅速形成故障。
1.4 、惡劣的環境和苛刻的運行條件，以及長期超過技術規定允許的範圍運行，往往是直接導致故障的起因。 二、變壓器故障按嚴酷程度分類
2.1 、類災難性：變壓器爆炸或完全損壞；
2.2 、類致命性：變壓器性能嚴重下降或嚴重受損，必須立即停運； 2.3 、類臨界性：變壓器性能輕度下降或輕度受損； 2.4 、類輕度性：不甚影響變壓器運行但要進行非計畫檢修。 三、變壓器故障按部位分類分析
變壓器故障按部位通常可分為繞組、鐵心、絕緣、引線、分接開關、套管、密封等七類故障。如下圖所示。
3.1 、繞組故障分析
變壓器繞組是變壓器的心臟，構成變壓器輸入，輸出電能的電氣回路，其故障模式可分為：繞組短路、繞組斷路、繞組鬆動、變形、位移、繞組燒損。其中繞組短路又可分為：層間短路、匝間短路、股間短路等。
變壓器繞組故障除外在因素外，大部分是由於繞組本身結構及絕緣不合理所引起，以繞組短路出現率最高，它不僅影響到繞組本身，而且對鐵心、引線、絕緣層等都有極大的影響。這種故障屬致命性的，此時變壓器內部可能出現局部高溫或局部高能量放電現象，如不及時處理會導致變壓器繞組完全損壞，嚴重時其油溫聲速升高，體積膨脹，甚至導致變壓器爆炸，升級為災害性故障。
對於變壓器繞組鬆動、變形、失穩，絕緣損傷現象，變壓器在這種情況下雖能運行，但實質上內部已受損，抗短路能力差，若外部短路或受到雷擊的影響進一步使繞組鬆散，內部場強分佈不均，極易導致局部放電進而損傷導線。另外鬆散導線也易在電磁力作用下產生振動，互相磨擦而劃破絕緣。繞組燒損是指繞組絕緣部分碳化，最終形成繞組短路，發展為致命性故障，因而這類故障屬於監界性故障。對此一般處理方法為： 1 、修得變形部位，必要時應更換繞組； 2 、擰緊壓圈螺訂，緊固松脫的襯墊、撐條； 3 、修復改善結構，提高機械強度，修補絕緣，並作浸漆乾燥處理。
繞組斷路，當高壓側有一相斷路時，變壓器將非在全相狀態下運行，變壓器低壓側三相電壓、電流呈現不平衡，三相直流電阻也不平衡；兩相斷路則變壓器不能運行；當低壓側兩相斷路時，變壓器為單相負載運行，斷路的兩相無電壓輸出，因而變壓器斷路屬於致命性故障，為此須更換或修復繞組。 3.2 、鐵心故障分析
變壓器鐵心和繞組是傳遞、交換電磁能量的主要部件，要使變壓器可靠運行，除繞組品質合格外，鐵心品質好壞是決定正常運行的關鍵。鐵心的故障模式可分為：鐵心多點接地、鐵心接地不良、鐵心片間短路。其中鐵心多點接地可分為：鐵心動態性多點接地和牢靠性多點接地。
變壓器鐵心故障以鐵心多點接地出現較多，伴隨有鐵心局部過熱運行時間過長將會使油紙絕緣老化、絕緣墊塊碳化、鐵心片絕緣層老化，
甚至使鐵心接地引線繞斷，這類故障屬臨界性故障。鐵心片間短路將會在強磁場中形成渦流使鐵心局部過熱，鐵心接地不良也會使鐵心局部過熱，同時出現介損超標現象。局部過熱現象易燒壞鐵心片間絕緣，擴大鐵心故障，因而它們也屬臨界性故障。而鐵心動態性接地情況將有所不同，它主要是由雜質在電場力作用下形成導電小橋（由一些雜質纖維與金屬粉末組成），有時在大電流的衝擊下而摧毀，出現情況不穩定，一般不影響變壓器運行，但不定期的局部過熱會使內部絕緣受傷，屬輕度性故障。
變壓器鐵心應定期測試其絕緣強度，用 1000 伏兆歐表測得絕緣值不應低於 2 兆歐，發現絕緣強度低於標準時，要及時更換螺栓套管和絕緣墊，或對絕緣損壞的矽鋼片進行重刷絕緣處理。 3.3 、分接開關故障分析
有載分接開關內部傳動結構較為複雜，而且經常操作切換，它的故障直接影響到變壓器的正常運行，分接開關由於受高溫和絕緣油影響，極易使觸頭表面氧化，產生氧化膜，使觸頭間接觸電阻增大，由於接觸不良引起局門路高溫，破壞接觸表面。其故障模式主要有簡體爆炸、觸頭燒損、檔序錯亂、齒輪損壞。簡體爆炸甚至會導致變壓器著火，屬致命性故障。開關檔序錯亂、齒輪損壞、觸頭燒損在故障狀態下運行將會擴大故障，它屬臨界性故障。
對此的一般處理方法是： 1 、更換或修整觸頭彈簧； 2 、擰緊鬆動的螺栓； 3 、對分接開關位置錯位要進行糾正； 4 、若屬於有載調壓裝置安裝或調整不當則要對調壓裝置按要求進行調整。
3.4、引線故障分析
引線是變壓器內部繞組出線與外部接線的中間環節，其接頭通過焊接而成，因而焊接品質好壞直接影響到引線故障的發生。其主要故障模式有：引線短路、引線斷路、引線接觸不良。
引線相間短路和不及時處理會導致繞組相間短路，屬致命性故障，事故擴大會發展成為災難性故障。引線接觸不良會產生局部高溫燒斷引線而使變壓器停止運行，屬於臨界性故障。
引線接觸不良有以下原因： 1 、螺栓鬆動； 2 、焊接不牢； 3 、分接開關接點損壞。針對上述原因，應採取如下措施： 1 、在變壓器停運檢修時，應對接觸不良的螺栓都重新緊固； 2 、檢修時在焊接前必須將焊接面清洗乾淨，焊接後認真檢查焊點品質，以防運行時焊點脫落引起事故； 3 、應將開關轉換到位，逐個緊固螺栓，確信一切正確無誤後，才允許投入運行。 3.5 、套管故障分析
套管是變壓器內繞組與油箱外聯結引線的重要保護裝置。它長期遭受電場、風雨、污染等影響，易使瓷釉龜裂，絕緣老化，是變壓器故障多發部位。其故障式主要有：套管炸裂、套管位移、開焊、局部放電。套管爆炸將致使變壓器停運甚至燒毀，故屬於致命性故障；套管位移、開焊將會有水順著套管進入變壓器本體內，極易導致變壓器繞組短路或相間短路，局部放電或易局部過熱，易使套管內部絕緣擊穿，屬臨界性故障。
一般處理方法是： 1 、清除瓷套管外表面的積灰和髒汙； 2 、若套
管密封不嚴或絕緣受潮劣化則應更換套管。 3.6 、絕緣故障分析
變壓器內部絕緣是變壓器品質優劣的關鍵，大部分故障都是因絕緣性能不佳引起，因而絕緣的好壞是變壓器能否長期、安全可靠運行的基本保證。絕緣故障模式可分為：絕緣損傷、介損超標。
絕緣損傷與介損超標在短期內變壓器仍能正常運行，但這些故障會使變壓器內部產生局部放電或局部輕度過熱現象，進一步損傷絕緣將導致變壓器內繞組局部短路、絕緣件碳化等故障，屬輕度性故障。 一般處理方法有： 1 、對絕緣受潮要進行乾燥處理； 2 、若變壓器油劣化則要更換或處理變壓器油； 3 、檢查油道是否堵塞，並清除油道中的雜物； 4 、若油面過低則應檢查有否滲漏及增加油量至油面線。 3.7 、密封不良
變壓器密封不良主要是接頭處處理不好，如焊接品質不良、螺栓亂扣以及法蘭不平等原因造成。其後果是漏油、漏氣，影響範圍大。故障模式有密封圈老化、瓷套脫落或破裂、箱體焊點裂紋、潛油泵處漏氣等。
這類故障通常不易被發現，檢查中要特別注意。發現問題應及時處理： 1 、對密封圈老化要更換密封圈； 2 、屬瓷套破裂要更換瓷套； 3 、箱體焊點有裂紋須補焊； 4 、所有緊固螺栓必須擰緊。 四、從變壓器的異常聲音判斷故障