10kV配電變壓器故障分析與診斷技術研究
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摘要：10kV配電變壓器是電力系統和工業用戶使用最廣泛的電氣設備，在電力輸送、分配和使用過程中發揮著重要的作用。其故障發生后，如果不及時排除故障，恢復配電變壓器的正常運行，對配電網供電可靠性造成嚴重影響。為了提高配電變壓器故障處理技術，需要對變壓器發生故障的原因進行認真分析，并不斷提高故障診斷技術，才能更好的保障配電網的安全運行。
關鍵詞：變壓器;故障;分析;診斷;配電網
中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.082
在我國電力配電網中，配電變壓器作為直接面向用電終端客戶供電的電力設備，也是電力公司電力供應的主要設備，其中10kV配電變壓器擁有數量最多，關系配電網是否可靠運行。10kV配電變壓器應用于國計民生的各個領域，遍布城鄉各個角落。但10kV配電變壓器運行條件差別較大，保護措施較少，故障發生的幾率高于其他供電設備。因此，需要重視10kV配電變壓器故障分析和診斷技術方面的研究，通過不斷提高設備運行維護技術，才能及時準確排除10kV配電變壓器故障，進一步提高配電網運行的安全性和可靠性。
1變壓器的用途
電力變壓器（簡稱變壓器）是用于改變交流電壓大小的電氣設備。其根據電磁感應原理，能夠實現將某一級別的交流電壓變換到另一級交流電壓，以滿足不同場所的用電需求，所以，變壓器在電力系統和供電系統中起著非常重要的作用。另一方面，由于受發電機的絕緣水平，發電機工作的輸出電壓通常為6.3KV，10.5KV或者20KV。這樣的低電壓很難滿足電能長距離傳輸的要求。因為對功率一定的電能進行傳輸時，電壓越低，電流越大，過高的電流會導致輸送電能產生巨大的傳輸消耗。因此，只有通過升壓變壓器將發電機的端電壓提高到數萬伏到數十萬伏，以降低電力輸送中電流，減少傳輸線上的能量損失，實現在不增加傳輸導線的橫截面情況完成電能的長距離傳輸，最大限度降低電能傳輸消耗。
2配電變壓器發生故障原因分析
配電變壓器因多種原因會導致其無法安全運行，通過對工作總結也可以發現，導致故障發生的主要原因有以下幾點。
2.1絕緣性能降低
通過對過去的10年中在造成故障的起因分析，絕緣性能下降是導致配電變壓器故障的重要主因之一。由于變壓器絕緣老化，絕緣性能降低，極易因外部原因導致故障的產生與擴大。通常情況下，變壓器的正常運行時間應為30-40年，有資料顯示，因絕緣性能降低，導致變壓器平均的使用壽命為17年左右，如果變壓器使用時間超過20年，其因絕緣性能降低導致故障發生明顯增加，無法保證供電網供電的可靠性與安全性。
2.2配電線路涌流
線路涌流也常稱為線路干擾，產生的主要原因是誤操作、有載調壓分接頭拉弧、變壓器解并列等因素導致的閃絡、線路故障、操作過電壓、電壓峰值、其他輸配方面影響等配電網異常狀況產生，進而導致變壓器產生故障。通過相關數據分析也可以看出，在變壓器故障中，這類起因在變壓器故障中占有很大一部分的比例，因此，必須加以重視。
2.3潮濕
潮濕導致的變壓器故障主要是由于變壓器安裝和使用環境出現改變，如頂蓋滲漏、積水浸入、管道滲漏、水分沿配件或套管進入油箱或者絕緣油中存在水分等。
2.4雷電波沖擊
變壓器遭受雷電波，常見于雷電多發季節或區域，現在通常情況下，除非產生十分明顯的雷擊現象，一般都是會此類沖擊產生的故障按“線路涌流”進行處理。
2.5維護、保養工作不到位
維護、保養工作不到位，也易導致變壓器產生故障，這方面產生原因主要有變壓器初始安裝存在缺陷、變壓器保護裝置缺失、冷卻劑泄漏、腐蝕、污垢未及時清查等。
2.6過載
如果變壓器長期工作于超過其設計功率的狀態，就會出現“小馬拉大車”現象，而過負荷又會導致變壓器出現溫度升高，超出其設計運行溫度，過高的溫度對變壓器的絕緣產生破壞，進而降低其絕緣性能，導致變壓器發故障。
2.7連接不牢固
連接不牢固可能產生于變壓器生產工藝和安裝的某一個環節，也可能因維護不到位所導致，也有的是因為變壓器不同性質金屬之間的不當配合，有的是螺栓連接間的緊固不恰當。而隨著電力設備生產工藝和安裝工藝不斷提升，此類現象在近些年有了很大改善，但仍需要給予充分的重視，尤其是重視設生產質量的檢驗、安裝驗收、設備維護等諸多環節。
310kV配電變壓器的常見故障類型
3.1引線部位故障
10kV配電變壓器故障發生的部位來分析，引線部位故障在10kV配電變壓器故障中占有最大比重。這方面故障主要是由于引線之間焊接不牢、軟銅片焊接不良、引線與接線銅柱下部連接不緊等導致變壓器出現局部過熱或者開焊等現象。引線部位常常導致變壓器不能正常運行，也極易因為三相電壓不平衡導致相關配電、用電設備燒毀，對配電安全運行產生惡劣影響。
3.2線圈故障
這類故障，常常是因為設備制造工藝存在缺陷，有的是檢修工作不到位，有的則是因為油質劣化、變壓器進水受潮、絕緣性能下降等原因導致。線圈故障一旦出現，往往伴隨出現油味焦臭、油枕噴油等現象。線圈故障一般發生在高壓側，有匝間短路、層間短路、線圈對地放電等故障現象。
3.3鐵芯故障
配電網中正常運行中的變壓器在維護過程中不易發現鐵芯故障，但鐵芯故障如果不能及時排除，易導致油質劣化，進而導致變壓器無法正常工作，鐵芯故障多因鐵軛穿芯螺桿的絕緣損壞而致。
3.4分接開關故障
分接開關故障伴隨觸頭部位過熱甚至產生電弧，
進而導致絕緣油出現強烈焦糊氣味。其故障主要分為觸頭燒壞、觸頭對地放電、接觸不良、觸頭間短路等。其產生原因主要由于觸頭結垢、受潮或操作不當等導致，有的則是分接開關本身制造質量存在問題。 410kV配電變壓器的常見故障診斷
通過對10kV配電變壓器常見故障類型產生原因進行分析，結合相關電工知識，可以很準確的診斷變壓器故障。
4.1引線部位故障診斷
10kV配電變壓器發生故障后，通過對變壓器三相間直流電阻測量，如果發現三相直流電阻不平衡值超過4%或者三相中某一相電阻值無限大，基本可以確定是引線部分故障。
4.2線圈故障診斷
10kV配電變壓器發生故障后，通過對變壓器直流電阻和絕緣電阻分別進行測量，如果測量結果顯示直流電阻變大且不穩定，同時絕緣電阻為零時，可以確定為線圈故障。
4.3鐵芯故障
在10kV配電變壓器的鐵芯故障中，最常見的是鐵芯多點接地，其故障發生后，導致變壓器鐵芯局部短路過熱，有的甚至導致鐵芯局部燒損，從而釀成變壓器更換鐵芯硅鋼片的重大事故發生。再者，因為鐵芯的正常接地線也易產生環流，進而導致10kV變壓器局部過熱，產生放電性故障。鐵芯多點接地故障的診斷相對比較復雜，需要維護人員通過以下技術進行診斷判別：第一，對鐵芯絕緣電阻進行測量，如果測量的電阻值接近0或者等于0時，基本確定是鐵芯接地導致的故障。第二，對變壓器接地線中環流進行監視，主要是針對鐵芯或夾件通過小套管所導致的變壓器接地，通過對變壓器接地線有無環流進行測量、觀察，如果發現存在環流，則需要進一步停運變壓器，對鐵芯的絕緣電阻進行測量來加以判別。第三，通過氣相色譜進行分析診斷。此種診斷技術主要是利用對油中含氣量的分析，作為變壓器鐵芯接地故障的診斷依據。發變壓器發生鐵芯接地故障時，依據“變壓器油中溶解氣體和判斷導則”（GB7252 87）規定，油色譜分析數據有以下特征：總烴含量超過150μL/L的注意數值，同時，甲烷（C2H2）和乙烯（C2H4）均未達到規定 5μL/L注意值，含量極低或者不出現。如果發現乙炔超出注意值，依據相關技術分析，變壓器鐵芯接地故障很可能是動態接地。為了更準確診斷和判定鐵芯是否為多點接地，則需要將氣相色譜分析法與前面兩種方法相結合，才更具有科學性，也更準確。
4.4分接開關故障診斷
10kV配電變壓器發生故障時，為了更準確判定是否為分接開關故障，對分接開關的分接頭直流電阻進行測量，分接頭直流電阻出現不平衡，可判定為個別觸頭燒壞。若分接頭直流電阻為無限大，可判定為分接頭全部燒壞。
5結語
通過對變壓器故障產生的原因分析，可以幫助我們更好的處理和排除故障，同時為了保證變壓器的安全運行，對常見故障發生的部位進行分類分析，有助于依據不同的故障類型，采取相應診斷與處理措施，才能不斷提高配電網運行的可靠性，進而滿足社會生產和生活用電需求。
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