大功率干式變壓器故障案例統計分析

從干式變壓器故障模式的損壞程度來(lái)區分干式變壓器的故障機理，是電力干式變壓器可靠性分析和風(fēng)險評估的必要前提。通過(guò)對110千伏及以上電壓等級的干式變壓器故障案例進(jìn)行隨機抽樣，對獲得的數據進(jìn)行總結分析，初步形成干式變壓器故障模式與故障嚴重程度及原因的關(guān)系。[關(guān)鍵詞]電力干式變壓器；故障模式；大型干式電力變壓器是輸電樞紐和電網(wǎng)運行的主要設備，其安全性和可靠性是保證電力系統可靠運行的必要門(mén)檻。隨著(zhù)電力系統規模和干式變壓器單機容量的不斷增加，其故障給民經(jīng)濟造成的損失越來(lái)越大，因此對干式變壓器進(jìn)行可靠性分析和風(fēng)險評估變得越來(lái)越重要。1干式變壓器故障分類(lèi)根據統計分析的需要，可以對干式變壓器故障進(jìn)行相應的分類(lèi)。1.1干式變壓器故障按零件分類(lèi)。干式變壓器故障通?？煞譃槔@組故障、鐵芯故障、分接開(kāi)關(guān)故障、引線(xiàn)故障、套管故障、絕緣故障和密封故障。1.2干式變壓器故障分類(lèi)根據原因，干式變壓器故障的原因基本可以分為：(1)制造：制造工藝不好，設計不合理，材料質(zhì)量差，異物進(jìn)入，雜質(zhì)；(2)維修：維修不當、受潮、誤操作、振動(dòng)；(3)環(huán)境：外部短路、雷擊、自然損壞；(4)其他。1.3干式變壓器故障按嚴重程度分類(lèi)。不同故障模式按嚴重程度分類(lèi)：(1)一級災害：干式變壓器爆炸或完全損壞；(2)二級殺傷力：干式變壓器性能?chē)乐赝嘶驀乐負p壞，必須立即停機；(3)三級臨界：干式變壓器性能輕度退化或輕度損壞；(4)四級輕度：對干式變壓器運行影響不大，但需要不定期維護。2干式變壓器故障定位分析2.1繞組故障干式變壓器的繞組是干式變壓器的心臟，它構成了干式變壓器輸入輸出功率的電路。其故障模式可分為：繞組短路、繞組開(kāi)路、繞組松動(dòng)、變形、位移和繞組燒損。繞組短路可分為層間短路、匝間短路、餅間短路和股間短路。干式變壓器的繞組故障除了各種因素外，大部分是由于繞組結構和絕緣不合理造成的，繞組短路的發(fā)生率較高，不僅影響繞組本身，而且對鐵芯、引線(xiàn)和絕緣屏的影響也很大。這種毛病是致命的。此時(shí)，干式變壓器可能會(huì )發(fā)生局部高溫或局部高能放電。如果不及時(shí)處理，干式變壓器的繞組會(huì )完全損壞。在嚴重的情況下，它的油溫會(huì )迅速上升，體積會(huì )擴大，甚至導致干式變壓器爆炸，升級為災難性故障。對于干式變壓器繞組絕緣松動(dòng)、變形、不穩定和損壞的現象，雖然干式變壓器在這種情況下可以運行，但其內部本質(zhì)上已經(jīng)損壞，短路電阻差。如果外部短路或受雷擊影響，繞組會(huì )進(jìn)一步松動(dòng)，內部場(chǎng)強分布不均勻，容易導致局部放電，損壞導線(xiàn)。此外，松散的導線(xiàn)在電磁力的作用下容易振動(dòng)，相互摩擦，切斷絕緣。繞組燒損是指繞組的絕緣部分碳化，較終形成繞組短路，發(fā)展成致命故障，所以這種故障是臨界故障。當繞組斷開(kāi)時(shí)，干式變壓器將運行在非全相狀態(tài)，干式變壓器的低壓三相電壓和電流不平衡，三相DC電阻也不平衡；兩相開(kāi)路干式變壓器不能運行；當低壓側開(kāi)路時(shí)，干式變壓器在單相負載下運行，開(kāi)路的兩個(gè)p #p#分頁(yè)標題#e#

鐵芯的故障模式可分為鐵芯多點(diǎn)接地、鐵芯接地不良和鐵芯片間短路。鐵芯多點(diǎn)接地可分為動(dòng)態(tài)鐵芯多點(diǎn)接地和可靠多點(diǎn)接地。干式變壓器的鐵芯故障往往是由鐵芯多點(diǎn)接地引起的，并伴隨著(zhù)鐵芯的局部過(guò)熱。運行時(shí)間過(guò)長(cháng)，油紙絕緣老化，絕緣墊碳化，芯片絕緣層老化，甚至芯的接地線(xiàn)燒壞。這種錯誤是嚴重的錯誤。鐵心片間短路會(huì )在強磁場(chǎng)中形成渦流，使鐵心局部過(guò)熱。鐵芯接地不良也會(huì )使鐵芯局部過(guò)熱。同時(shí)，介質(zhì)損耗也會(huì )超標。局部過(guò)熱容易燒壞鐵心片間的絕緣，擴大鐵心故障，所以也是臨界故障。但鐵芯的動(dòng)態(tài)接地會(huì )有所不同，主要是雜質(zhì)在電場(chǎng)力的作用下形成，由一些雜質(zhì)纖維和金屬粉末形成，有時(shí)會(huì )在大電流的沖擊下被破壞，情況不穩定，一般不影響干式變壓器的運行，但會(huì )因不規則的局部過(guò)熱而損傷內部絕緣，屬于輕度故障。2.3分接開(kāi)關(guān)故障有載分接開(kāi)關(guān)內部傳動(dòng)結構復雜，經(jīng)常操作和切換，其故障直接影響干式變壓器的正常運行。由于高溫和絕緣油的影響，分接開(kāi)關(guān)容易氧化接觸面，產(chǎn)生氧化膜，增加觸點(diǎn)間接觸不良的電阻，造成局部高溫，損壞接觸面。主要失效模式為汽缸爆炸、接觸燒傷、齒輪紊亂、齒輪損壞。氣缸的爆炸甚至可能導致干式變壓器著(zhù)火，這是一個(gè)致命的故障。開(kāi)關(guān)檔位順序混亂、檔位損壞和觸點(diǎn)燒壞會(huì )使故障擴大為嚴重故障。2.4引線(xiàn)故障引線(xiàn)是干式變壓器內部繞組出口與外部接線(xiàn)之間的中環(huán)連接，其接頭由焊接而成，因此焊接質(zhì)量直接影響引線(xiàn)故障。主要失效模式為引線(xiàn)短路、引線(xiàn)開(kāi)路和引線(xiàn)接觸不良。如果引線(xiàn)間短路不及時(shí)處理，會(huì )導致繞組短路，這是一種致命的故障，事故會(huì )發(fā)展成災難性的故障。引線(xiàn)接地短路和接觸不良會(huì )導致引線(xiàn)局部高溫燒壞，導致干式變壓器停運，這是一種嚴重故障。2.5套管故障套管是干式變壓器內繞組與油箱外引線(xiàn)連接的重要保護裝置。長(cháng)期受電場(chǎng)、風(fēng)雨、污染等影響，容易裂瓷釉

絕緣老化，是干式變壓器故障多發(fā)部位。其故障模式主要有：套管炸裂、套管位移、開(kāi)焊、局部放電。套管爆炸致使干式變壓器停運甚至燒毀，故屬于致命性故障；套管位移、開(kāi)焊將會(huì )有水順著(zhù)套管進(jìn)入干式變壓器本體內，極易導致干式變壓器繞組短路或相間短路，局部放電或局部過(guò)熱，易使套管內部絕緣擊穿，屬臨界性故障。

2.6絕緣故障

干式變壓器內部絕緣是干式變壓器質(zhì)量?jì)?yōu)劣的關(guān)鍵，大部分故障都是因絕緣性能不佳引起，因而絕緣的好壞是干式變壓器能否長(cháng)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 短期內干式變壓器仍能正常運行，但這些故障會(huì )使干式變壓器內部產(chǎn)生局部放電或局部輕度過(guò)熱現象，進(jìn)一步損傷絕緣導致干式變壓器內繞組局部短路、絕緣件碳化等故障，屬輕度性故障。#p#分頁(yè)標題#e#

2.7密封不良

干式變壓器密封不良主要是接頭處處理不好，如焊接質(zhì)量不良、螺栓亂扣以及法蘭不平等原因造成。其后果是漏油、漏氣，故障時(shí)不易發(fā)現，影響范圍大。故障模式有密封圈老化、瓷套脫落或破裂、箱體焊點(diǎn)裂紋、潛油泵處漏氣等。

3干式變壓器故障分類(lèi)統計

3.1干式變壓器故障按部位分類(lèi)統計

通過(guò)對1990-2000年110kV及以上電壓等級電力干式變壓器故障實(shí)例進(jìn)行隨機抽樣整理分析，其故障按部位分類(lèi)統計如表1所示。

3.2干式變壓器故障按原因分類(lèi)統計

對上述299次干式變壓器故障按故障原因來(lái)分，其統計結果如表2所示。

由統計數字可以看出，干式變壓器產(chǎn)品質(zhì)量不良是干式變壓器故障的較主要原因，因而必須加強干式變壓器出廠(chǎng)、安裝及檢修的驗收，嚴格把關(guān)。其次，運行維護不當也是干式變壓器故障的一個(gè)重要原因，要努力提高運行人員的專(zhuān)業(yè)水平，以便有效地減小故障率。

3.3干式變壓器故障按嚴酷程度分類(lèi)統計

上述干式變壓器故障按不同嚴酷程度的分布如表3所示。

從故障嚴酷程度的統計可以看出，干式變壓器故障以臨界性故障出現較多，災難性故障出現率較低但危害程度較大，致命性故障出現率較高，輕度性故障率不高；嚴酷程度低的故障進(jìn)一步發(fā)展可能逐級或越級成為嚴酷度高的故障，因而在干式變壓器運行維護時(shí)要堅決杜絕Ⅰ類(lèi)故障、加強防范Ⅱ類(lèi)故障，密切注意Ⅲ類(lèi)，時(shí)刻提防Ⅳ類(lèi)故障。對于輕度性故障也不可掉以輕心，若不及時(shí)處理，故障將會(huì )擴大，如干式變壓器滲漏，長(cháng)期下去，一旦干式變壓器缺油，繞組露出油面，將會(huì )導致相間短路，甚至干式變壓器燒毀；又如密封不嚴會(huì )使干式變壓器絕緣性能下降，可能誘發(fā)繞組短路、鐵心多點(diǎn)接地等故障。

4結語(yǔ)

大型電力干式變壓器災難性故障或致命性故障不僅給自身帶來(lái)巨大的損失，同時(shí)也嚴重地影響到電網(wǎng)的安全運行。因此，對電力干式變壓器應建立在線(xiàn)監測裝置，密切注視其臨界狀態(tài)，確定是否需要進(jìn)行檢修，能有效地防止故障狀態(tài)的轉化，減少或避免電力干式變壓器故障發(fā)展帶來(lái)的損失，提高電力干式變壓器運行的可靠性。

來(lái)源：中電站集控運行技術(shù)網(wǎng)