配電干式變壓器幾種損壞分析

到1983年底，我縣共有干式變壓器2350臺，總容量為126300干伏安。做好配電干式變壓器的運行維護，分析配電干式變壓器的故障和損壞原因，并采取相應的對策，是我們一項非常重要的任務(wù)。信息來(lái)自：輸配電設備網(wǎng)絡(luò )。1.我配電干式變壓器的損壞及運行狀況

(一)、我縣配電干式變壓器損壞

據蓋州和熊岳兩個(gè)農電試修所1983年不完全統計，全年因各種原因移交檢修的干式配電變壓器有210臺。其中因絕緣受潮不合格線(xiàn)圈86個(gè)。有13套套管被外力破壞，其他四川套是由于各種缺陷。隱患損壞。損壞率為每100臺5.3次，根據損壞原因可分為以下幾種情況：

1.由于缺少油、油中的水分和雜質(zhì)，44套線(xiàn)圈因絕緣潮濕和油抗壓強度降低而損壞，占損壞總數的39.6%。

2.由于累計過(guò)載，溫升超過(guò)規定值，使絕緣介質(zhì)變脆老化，19套干式變壓器油因過(guò)熱分解損壞，占總損壞的17%。1%;

3.因未安裝避雷器或避雷器故障遭雷擊損壞的有15臺，占總損壞臺數的13.5%；

4.11臺因架設不合格、外力或年久失修造成二次側混線(xiàn)短路而損壞，占總損壞臺數的9.9%；5.因過(guò)載、短路，一次、二次未裝合格熔斷器，7臺因失去保護而損壞，占損壞機組總數的6.3%；

6.因高壓套管污染和損壞(裂紋和裂紋)而損壞的油箱有5個(gè)，占損壞總數的4.5%。

配電干式變壓器的損壞不僅造成了嚴重的經(jīng)濟損失，還造成了嚴重的觸電傷亡。我們縣在這方面的教訓是慘痛的。

為了及時(shí)發(fā)現配電干式變壓器的缺陷，今年3月以來(lái)，我局在蓋州和熊岳安排了兩個(gè)試修中心，對全縣農村用戶(hù)的配電干式變壓器進(jìn)行了測試。測試結果表明，相當一部分干式配電變壓器存在運行故障。比如蓋州試修院已檢測的535臺，缺油105臺，占檢測總數的19.6%，耐油壓合格38臺，占檢測總數的7.1%；不合格的有50個(gè)，占檢測總數的9%。3%;交流耐壓不合格單位30個(gè)，占總檢測單位的5.6%。來(lái)源：http://tede.cn

二、干式變壓器損壞原因分析

經(jīng)驗證明，配電干式變壓器的內部損壞，無(wú)論程度如何，大多是由絕緣結構和絕緣介質(zhì)(電纜紙、干式變壓器油等)損壞造成的。)由許多因素(如溫度、電、化學(xué)和機械，等)引起。).

溫度是配電干式變壓器運行中較常見(jiàn)的因素。它是由干式變壓器的介質(zhì)損耗和銅鐵損引起的。短路時(shí)除正常工作溫度外，還會(huì )有過(guò)載、過(guò)流引起的突然溫升(短路時(shí)短路電流達到額定電流的25~30倍)。所以銅損會(huì )達到額定電流的幾百倍，繞組溫度上升非?？?。

干式變壓器的固體絕緣介質(zhì)在溫度的作用下會(huì )失去水分，變脆，降低機械強度。如果溫度繼續升高，熱值會(huì )繼續升高，形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步熔化、開(kāi)裂、燒焦絕緣介質(zhì)，直至完全破壞。這叫熱擊穿。熱擊穿發(fā)生緩慢，通常需要幾個(gè)小時(shí)。然而，當突然短路時(shí)，經(jīng)過(guò)的時(shí)間I #p#分頁(yè)標題#e#

干式變壓器油在溫度的作用下會(huì )過(guò)熱分解，使其性能變差。瓷絕緣，如套管，在溫度作用下也會(huì )有空隙，造成損壞。來(lái)源：http://tede.cn

電氣動(dòng)作也是干式配電變壓器運行中經(jīng)常容許的一個(gè)因素。干式變壓器的絕緣不僅長(cháng)期承受工作電壓，而且短期或瞬間承受內部過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓。工作電壓的作用是長(cháng)期的，主要來(lái)自局部放電的弱絕緣部分，發(fā)展為電化學(xué)擊穿。過(guò)電壓主要產(chǎn)生積累效應，逐漸放大還原程度，較終導致電擊穿。電擊穿的形成機制是絕緣介質(zhì)中的自由電子，在強電場(chǎng)的作用下，加速其運動(dòng)速度，增加其動(dòng)能，離解形成電子坍縮，構成放電形成階段。如果放電通道進(jìn)一步發(fā)展，電流急劇增大，電介質(zhì)被破壞，電壓降至零，構成放電完成階段，即主放電階段。主放電時(shí)間很快，十分之幾秒就可以完成。

化學(xué)作用也是干式配電變壓器運行中不可避免的因素?；瘜W(xué)作用主要是指氧化、水解和沉淀形成的過(guò)程。例如，固體絕緣介質(zhì)和干式變壓器油接觸空氣后，在溫度的共同作用下，會(huì )引起氧化沉淀、腐蝕，影響絕緣，使其發(fā)生化學(xué)變化；它導致老化，較終以故障的形式損壞?；瘜W(xué)變化主要是由絕緣介質(zhì)中電場(chǎng)不均勻的地方局部放電引起的。我們稱(chēng)之為局部放電和老化引起介質(zhì)化學(xué)變化的全過(guò)程，直至較終發(fā)展為熱擊穿電化學(xué)擊穿。電化學(xué)擊穿通常需要很長(cháng)時(shí)間，有時(shí)需要幾個(gè)小時(shí)到幾年。在干式變壓器的運行中，經(jīng)常會(huì )遇到機械力的影響，如電動(dòng)勢。特別是突然短路，會(huì )有很大的電動(dòng)勢(因為電

力與電流的平方成正比，突發(fā)短路時(shí)干式變壓器繞組受到的電動(dòng)力可達額定時(shí)的幾百倍)，往往使絕緣遭到機械破。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

根據上述各種擊穿的機理，通過(guò)對損壞的配電干式變壓器修試分析，說(shuō)明配電干式變壓器的損壞大都是由于電擊穿和電化學(xué)擊穿而引起擊而熱擊穿損壞的數量相對要少一些)絕緣結構絕緣介質(zhì)存在的某些缺陷，是造成前兩種的穿的內在原因，這可從下述在修試中總結擊各種缺陷情況得到證明。

1、絕緣介質(zhì)中存在氣隙，浸漆不佳，其中形成一定空腔，在一定的電場(chǎng)強度下而擊穿。

2、絕緣結構中存在簿弱部位，如線(xiàn)圈端部、引線(xiàn)、線(xiàn)圈間、匝間等電場(chǎng)強度分布不均，在較高外施電壓作用下而擊穿。例如高頻雷電沖擊波浸入配電干式變壓器高壓線(xiàn)圈，其端部可能出現很大的電壓梯度，如下列圖中曲線(xiàn)①在發(fā)生電磁振蕩時(shí)電壓分布如曲線(xiàn)②由圖可見(jiàn)，這時(shí)，某些部位的線(xiàn)圈，它的對地主絕緣甚至承受比沖擊放電壓的還要高的電壓。 信息來(lái)自:

3、絕緣結構工藝不良。如導線(xiàn)表面有角、毛刺，油箱及金屬構件中有尖角，紙筒與墊塊間、線(xiàn)匝與墊塊間有楔形油隙，在較高的電場(chǎng)作用下而擊穿。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) #p#分頁(yè)標題#e#

4、浸漆工藝不好，在浸漆的絕緣件中，形成含有氣體的漆瘤、漆泡。其中氣體的擊穿強度低;發(fā)生放電而擊穿。

5、金屬部件和導體間的電氣連接不良絕緣處理不好，于該處發(fā)生放電而擊穿。  6、干式變壓器油中含有氣體、雜質(zhì)、水份使擊穿電壓大為降低。例如當油中存在氣泡時(shí)，其在電壓作用下的場(chǎng)強與介質(zhì)的介電系數成反比

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故氣泡中的場(chǎng)強遠比油低，故氣泡極易放電。而水份在電場(chǎng)作用下易發(fā)生極化，形成沿電場(chǎng)方向的雜質(zhì)“小橋”，因其泄電漏電流較大，引起雜質(zhì)發(fā)熱，使水份氣化，較后導致放電擊穿。

三、防止配電干式變壓器損壞的對策

由上所述，我們知道配電干式變壓器的損壞一是由于運行管理不善，二是技術(shù)上的問(wèn)題解決不好而造成的。因此必須從這兩方面采取措施。 信息來(lái)源:http://tede.cn

(一)、關(guān)于技術(shù)方面的措施：配電干式變壓器的損壞在技術(shù)上主要是由于在溫度、電氣化學(xué)和機械等因素作用下，致使絕緣老化、變質(zhì)，較后發(fā)生熱擊穿、電擊穿或電化學(xué)擊穿而造成的。損壞時(shí)，可能是因為其中的一種擊穿穿而作用的結果，也可能是其中的兩種或兼而有之而作用的結果。為了有效地防止各種擊穿損壞干式變壓器，我們有必要再來(lái)分析一下影響它們的因素，并提出解決的辦法。

1. 關(guān)于溫度 信息來(lái)源:

溫度是影響熱擊穿、電化學(xué)擊穿的一種重要的因素。

實(shí)驗證明，擊穿電壓隨周?chē)劫|(zhì)溫度增加而顯著(zhù)下降，與溫度成指數反比關(guān)系。在運行中要防止干式變壓器的溫升超過(guò)規定的數值，以免降低其使用壽命和導致?lián)舸┢茐?。眾所周知，配電干式變壓器絕緣材料使用壽命與周?chē)鷾囟瘸芍笖岛瘮店P(guān)系，可用下列經(jīng)驗公式來(lái)確定。

T=A

其中T～使用壽命，年，

A～常數，對油浸干式變壓器約為7.15×104

～系數，約為0.088， 信息來(lái)源:http://tede.cn

～絕緣的溫度，℃，

從上式可見(jiàn)，當絕緣的長(cháng)期耐受溫度為90～95℃時(shí)，其正常損壞期為20年左右。而當度每增加3℃，絕緣材料的壽命將減少一半。為防止溫度過(guò)高，可采取下列措施： 信息來(lái)源:

①限制干式變壓器不應長(cháng)期過(guò)載和防止短路，根據焦耳一楞次定律Q=0.24I2Rt可知，決定發(fā)熱量的主要因素是I，I越大，I2增值越快，在比較短的℃時(shí)間內就有可能燒毀干式變壓器。特別是短路時(shí)的情況更為嚴重。其次，雖然電流超過(guò)不甚大，但過(guò)負荷時(shí)間很長(cháng)，由于熱量積累的關(guān)系也會(huì )燒毀干式變壓器。一般過(guò)負荷燒毀的干式變壓器多半發(fā)生二次繞組。

⑨一、二次安裝合格的熔絲，以便一旦短路和過(guò)載時(shí)，熔絲熔斷，使干式變壓器得到保護但要注意下列問(wèn)題。 #p#分頁(yè)標題#e#

(1)高壓熔絲不要裸露在外面，要安裝在熔絲管里，這樣做便于滅弧，防止弧光短路。

(2)高低壓熔絲不能以其它金屬導體代替，也不能以低壓熔絲代替高壓熔絲。因為在同樣的額定電流下，由低熔點(diǎn)高電阻系數的鉛鋅制成的低壓熔絲，耍比用高熔點(diǎn)低電阻系數的銅銀等制成的高壓熔絲具有較大的截面因此熔斷時(shí)，金屬蒸氣多，對滅弧不利。

3、關(guān)于絕緣

絕緣介質(zhì)質(zhì)量的好壞，絕緣結構完善程程度與否，對各種擊穿的影響很大，如絕緣介質(zhì)導熱性能好，熱導大，則不易發(fā)生熱擊穿。如絕緣介質(zhì)均勻致密，則其擊穿強度相對要高擊穿的可能性就要減少。若不夠均勻致密，其中含有氣孔時(shí)，會(huì )使電場(chǎng)發(fā)生畸變，擊穿電壓大大降低。如運行中絕緣受潮‘使介質(zhì)損失增加，有時(shí)也會(huì )發(fā)生熱擊穿，若絕緣結構存在某些弱點(diǎn)，如電纜紙質(zhì)量不佳，墊層厚度不夠，導線(xiàn)有毛刺、尖角，層間絕緣處理不當時(shí)，極易從這些地方擊穿。若干式變壓器油中含有水份，雜質(zhì)時(shí)，其擊穿強度也會(huì )大大降低。為防止上述情況，可解決下列幾個(gè)問(wèn)題。在設計制造時(shí)要保證絕緣材料的質(zhì)量，盡量均勻致密，墊足層數，包扎均勻，去掉導線(xiàn)上的毛刺、尖角繞制線(xiàn)圈時(shí)，防止用力錘打，在檢修時(shí)，可適當提高有關(guān)部位的絕緣強度或加大絕緣間隔如對層間絕緣簿弱的干式變壓器可，將端部線(xiàn)圈匝間的絕緣(約為全部線(xiàn)圈的5%)適當予以加強。在浸漆烘于時(shí)，要設法防止產(chǎn)生漆泡和漆瘤，消除絕緣中的水份氣泡在運行中，要防止線(xiàn)圈受潮，絕緣性能劣化，要加強對干式變壓器的油務(wù)監督。防止干式變壓器滲漏油、缺油，空氣水份、進(jìn)入干式變壓器，防止油中有雜質(zhì)。

3、關(guān)于過(guò)電壓過(guò)電流

如前所述，過(guò)電壓過(guò)電流對干式變壓器的破壞作用也很大，也必須加以防止和限制。

過(guò)電流的作用有兩方面：即發(fā)熱和機械力作用。發(fā)熱會(huì )導致熱擊穿。機械力的作用會(huì )使線(xiàn)圈發(fā)生位移磨損絕緣，使絕緣結構、整個(gè)線(xiàn)圈遭到破壞。

過(guò)電壓對干式變壓器的危害很大，以大氣醒過(guò)電壓為例，因為它的幅值很高(高達十幾倍相于電壓)，持續時(shí)間很短(不超過(guò)幾十微秒)所以其危害性較大，其性質(zhì)也較特殊。它一方面可將線(xiàn)圈與鐵芯或油箱間的絕緣或高壓線(xiàn)圈與低壓線(xiàn)圈間的絕緣擊穿，造成線(xiàn)圈接地故障，使主絕緣遭到破壞;另一方，它可使同一線(xiàn)圈內匝與匝間或一段線(xiàn)圈與另一段線(xiàn)圈間的絕緣擊穿，造成匝間，短路故障，使縱絕緣遭到破壞。這兩種情況都必須設法防止。除了加強干式變壓器絕緣薄弱的部位外，還必須對大氣過(guò)電壓加以限制。其方法是在高低壓出口側安裝伐型避雷器。但在安裝運行中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。 信息來(lái)源: #p#分頁(yè)標題#e#

(1)高壓伐型避雷器要盡量靠近干式變壓器安裝，距離越近，效果越好，一般安裝在跌落開(kāi)關(guān)內側。這樣便于試驗，維修和退出運行。值得注意的是，不要安裝在干式變壓器的外殼上，以防避雷器爆炸時(shí)斌毀干式變壓器。 (2)避雷器的地應與干式變壓器外殼和低壓側中性點(diǎn)連在一起共同接地，如下圖。這樣，當高壓側落雷，避雷器放電時(shí)，干式變壓器絕緣上承受的即是避雷器的殘壓。而接地裝置上的電壓降并沒(méi)有作用在干式變壓器的絕緣上這對干式變壓器的保護是十分有利的能夠減少變壓帶高低壓繞組間和高低壓繞組對干式變壓器外殼間發(fā)生絕緣擊穿的危險。我縣曾發(fā)生過(guò)因避雷器接地與兩線(xiàn)一地運行的干式變壓器的一次工作接地線(xiàn)相連而未與外殼連在一起，避雷器放電時(shí)對外殼而擊穿。

(3)為防止低壓側落雷和反變換波的影響，應在低壓側出口處，安裝一組低壓伐型避雷器Fs一0.25或MY—400壓敏電阻及氧化鋅避雷器。

(4)為了限制雷電波侵入陡度與幅度，在配電干式變壓器和避雷器之間，增設一組電感線(xiàn)圈。其構造，線(xiàn)圈直徑20厘米，30匝左右，長(cháng)度24厘米，電感量為100微亨。

(5)兩線(xiàn)一地制運行的配電干式變壓器，為了使雷擊后較易切斷工頻續流，較好選用15KV的伐型避雷器。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

(二)關(guān)于運行管理方面的措施 信息來(lái)自:

1.搞好配電干式變壓器的現場(chǎng)試驗，特別要開(kāi)展配電干式變壓器感應耐壓試驗，及早發(fā)現匝間，層間的局部放電缺陷。這對運行年限較長(cháng)，維護管理不善的農村配電干式變壓器尤其必要。

2.加強巡視檢查

農村配電干式變壓器絕大部分安裝在室外。它經(jīng)常受著(zhù)變化著(zhù)的氣候條件(如溫度、雷雨、雪霧、污染等)的影響。另外，它還受到經(jīng)常變化的負荷的影響作用。有時(shí)它還要受到外力的破壞。為了掌握其運行狀況，及時(shí)發(fā)現缺陷，必須定期巡視，較好一月一次。

巡視內容主要有：

(一)聲音是否正常

(1)發(fā)出的聲音較正常的嗡嗡聲大，沉重而無(wú)雜音。是過(guò)負荷。過(guò)電征過(guò)電流穿越短路引起的。

(2)發(fā)出放電的劈裂聲，可能是缺芯接地線(xiàn)斷裂：發(fā)出間斷性放電的吱一吱聲，可能是鐵芯接地接觸不好。 信息來(lái)自:

(3)發(fā)出連續的或間歇的撞擊聲和清脆的唰唰聲，可能是干式變壓器外殼與其它外物(大小不同)接觸(接觸程度不同)時(shí)，因鐵芯振動(dòng)而引起外物振動(dòng)所致。

(4)發(fā)出叮叮當當的聲音，可能是鐵芯夾件松動(dòng)，在電磁力作用下，各部件互相撞擊所致。

(5)發(fā)出咕嚕的開(kāi)鍋聲可能是匝間短路，發(fā)熱，使干式變壓器油局部沸騰。

(二)油位是否正常

當氣溫和干式變壓器溫度發(fā)生變化時(shí)，油位會(huì )隨之升降，當滲漏油，取抽樣時(shí)都會(huì )使油位下降。因為油的主要作用是絕緣和冷卻。油面過(guò)低，將會(huì )失去絕緣，易引起放電，使線(xiàn)圈受潮。另外，也影響散熱。應注意隨時(shí)補油。 信息來(lái)源: #p#分頁(yè)標題#e#

(三)濕度是否正常

當干式變壓器過(guò)負荷，分接開(kāi)關(guān)接觸不良，線(xiàn)圈匝間短路硅鋼片絕緣不好。干式變壓器缺油，穿芯螺絲與鐵芯間絕緣不好等都會(huì )使溫度升高。一般干式變壓器大概上有瘟度計插孔，可用溫度計直接檢查。如無(wú)插孔，可用水限溫度計貼在干式變壓器外殼上測量溫度。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

(四)負荷是否正常 根據負荷的變化情況，可隨時(shí)測量，防止過(guò)載。 信息來(lái)自:

(五)其它項目 如連接線(xiàn)接觸情況，套管是否清潔無(wú)損，在高負荷時(shí)還要進(jìn)行夜巡視，雷雨、大霧、大風(fēng)、雨雪、冰雹發(fā)生后要進(jìn)行特巡。

3、加強運行管理

加強管理，主要是保證干式變壓器在額定情況下進(jìn)行。要設法保證干式變壓器在額定電壓、額定容量下進(jìn)行。防止銅鐵損耗增加。搞好熔絲監察。加強絕緣電阻的監視。新投運干式變壓器油的管理，要按周期搞好油簡(jiǎn)化試驗。

來(lái)源：遼寧省蓋縣農電局