低压配电变压器常见故障及检测排除方法

低压配电变压器常见故障及检测排除方法

张宁博

广东电网有限责任公司湛江廉江供电局广东湛江524400

摘要：作为一次配电系统中的核心设备，低压配电变压器的稳定运行在我国电力系统中占有重要的一环。特别是随着我国经济的快速发展，对电力的需求量越来越大，对稳定性的要求也越来越高。因此，对于低压配电变压器的常见故障的检测及排除方法的研究十分有意义。本文着重介绍了低压配电变压器的常见故障及应对方法，期望实现我国电网事业的稳定和健康发展。

关键词：配电系统；变压器；电网；常见故障

引言

低压配电变压器是电力系统的重要组成部分，自2000年以来，由于受到城乡电网改造工程的拉动，配电变压器得到了迅速的发展，由此对配电变压器的常见故障及检测排除方法的研究迫在眉睫。这不仅关系到各级电力公司的日常工作，更关系到我国配电系统的稳定运行。接下来，本文将会以配电变压器的工作原理、研究意义、常见故障分类和应对方法展开。

1.工作原理

配电变压器是指用于配电系统中的一种静止设备，它是根据电磁感应定律变换交流电压和电流来传输交流电能的，主要由绕组、铁芯、油箱、散热片构成，一般用于电压和电流的变换、阻抗变换、隔离和稳压等。配电变压器一般是指运行在配电网电压等级为10-35kV、容量为6300kVA及以下直接面向终端用户的电力变压器。依据其冷却方式可以分为：干式变压器和油浸式变压器。

2.研究意义

低压配电变压器是我国电网产业发展的基础性设备，目前已经覆盖到全国农村、城市电网的各个角落，应用和分布广。在另一方面，低压配电变压器是电能转换和传输的关键设备，是我国电力系统安全稳定运行的重要保障。低压配电变压器的常见保护较为简单，主要是接地线、熔断器、避雷器等，能在一定程度上保障低压配电变压器的安全运行。

但低压配电变压器故障一旦发生，不仅会造成设备损坏，还会中断人民群众的电力供应，影响人民群众的生产生活，给社会造成一定的经济损失。因此，对于低压配电变压器的故障检测诊断和排除具有重要的研究意义。

3.配电变压器常见故障

3.1配电变压器故障分类

配电变压器常见的故障种类繁多，根据不同角度来划分，故障内容各不相同。通常来说，故障可以被分为内部故障和外部故障。内部故障分为变压器油箱内发生的故障和油箱外部的故障。

其中油箱内故障主要类型有：绕组的相间短路、接地短路、匝间短路、铁芯烧损等故障。变压器内部故障按其性质不同又可以分为热故障和电故障两大类。热故障一般是变压器内部局部温度过高导致发热，根据温度的高低不同，可以分为轻度过热（小于150摄氏度）、低温过热（150-300摄氏度）、中温过热（300-700摄氏度）、高温过热（高于700摄氏度）。电故障通常是指变压器内部处于高电场作用下，造成绝缘性能下降而导致的放电故障。放电故障又可以分为局部放电、火花放电和高压电弧放电三种。

油箱外部故障主要类型有：套管和引出线上发生的相间短路和接地短路故障。

变压器故障按照其他方式还可以分为不同类型，具体内容见表1.

表1变压器故障分类

3.2配电变压器故障造成的危害

根据不同的故障原因，会给变压器造成不同程度的危害，一般来说可以归纳成短路危害和绝缘危害。

变压器短路会产生很大的短路电流，在短路电磁力的作用下会造成绕组变形，绕组变形会产生以下几种危害：

（1）绕组变形导致匝间绝缘破裂，从而引起匝间短路烧损线圈；

（2）绕组变形导致绝缘受损，绝缘强度降低会造成绝缘击穿事故；

（3）绕组变形导致抗短路能力差，若外部短路或者受到雷击会进一步使绕组松散，使内部场强分布不均，很容易导致局部放电进而损伤导线。

短路损害变压器按照损坏程度的不同，可以分为轻度损坏、中度损坏和重度损坏。轻度损坏指设备的绕组变形、引线被烧毁，但绝缘未损坏。中度损坏是指绕组明显变形，绕组或者引线被烧断，绝缘受到了一定程度的损坏。重度损坏指绕组严重变形、压板被冲断、绕组被烧断、绝缘被击穿或烧毁，严重的甚至引起爆炸起火，最终导致变压器烧毁。

变压器绝缘降低会造成很严重的后果，危害主要分为内部危害和外部危害两种。变压器内部绝缘的降低主要造成绕组间或相间短路、局部放电和涡流等现象，在长时间运行后会导致变压器内部温度急剧升高，烧毁绕组。特别是在变压器油位异常时，油位过低会使油与空气接触增加，使导线对地绝缘程度降低，变压器绕组裸露在空气中，无法起到消弧作用。当变压器油位持续降低时，会造成变压器内部放电，出现铁芯和绕组烧毁等重大事故。当有绝缘击穿和油中含有气体或水时很容易产生火灾，此时变压器内部绝缘油燃烧，压力急剧增大，最终导致油箱爆裂、设备损坏。

外部绝缘损害主要是因为变压器绝缘受损导致外部产生了局部放电，此时会造成周边线路和设备的短路或者损坏，对于区域供电造成了很大的危害。

4.低压配电变压器故障检测及排除方法

4.1低压配电变压器故障检测技术

为了配电系统运行的稳定，对低压配电变压器故障的检测技术进行研究十分必要。变压器故障有些可以直接通过外表的一些特征和现象进行判断，然而有些从外部观察不出来，这就需要我们运用一些技术手段进行检测。

当变压器发生某些故障后，会产生相应的现象及特征，主要包括判断声音、气味、颜色、体表、渗漏油及其温度等。

接下来我们分别从这些方面具体介绍判断的过程：

（1）声音。变压器正常工作时，会发出连续且均匀的“嗡嗡”声，声音清晰而有规律，但是当变压器负载发生显著变化时或运行异常时，变压器运行的声音将会变大且有连续的杂音或有粗狂声。针对不同的故障情况，变压器出现的声音特点也会不同：①电网发生过电压时，比如说系统中性点不接地电网发生单相接地短路或电磁共振时，变压器声音变得比平常更尖锐。②变压器过载运行时，音调高、音量大。③个别零件（比如铁芯的穿芯螺丝）有松动或者有零件遗漏在铁芯上，变压器会发出强烈而不均匀的“噪音”，或者有“锤击”和“吹风”之声。④变压器高压套管脏污或表面釉质脱落可听到“嘶嘶”声。⑤变压器铁芯接地断线会产生噼啪声。⑥变压器内部发生局部放电或接触不良，会发出“吱吱”声或“噼啪声”，且声音随距离故障点远近变化。

（2）气味、颜色。变压器内部故障及部件过热会引起一系列气味和颜色的变化：①瓷套管端子松动导致接触面热氧化，会引起套管外部变色并产生异常气味。②变压器断磁能力不好及磁场分布不均，引起涡流使邮箱局部过热导致油漆变色。③瓷套管污损从而产生电晕、闪络，发出奇臭。④冷却风扇或油泵烧毁会发出烧焦味。⑤吸潮过度、垫圈损坏等原因会造成吸湿计变色。

（3）体表。变压器故障一般出现的体表现象主要有：①呼吸口不灵或故障导致防爆膜龟裂、破损。②大气过电压、内部过电压等会引发瓷件、瓷套表面龟裂并有放电痕迹。

（4）渗漏油。渗漏油出现主要原因有：①油箱与零部件密封不好，焊件或铸件存在缺陷或运行中受到震动等。②油温升高引起的油体积膨胀，从而发生漏油或喷油现象。（5）温度。变压器很多故障多会导致温度升高，主要有：①涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺栓。②过负载、环境温度升高、冷却风扇故障或散热器阀门没打开都会造成变压器温度不正常。

对于那些没有明显外表特征的故障，我们针对不同方面一般可以通过各种检测法进行检测。在检测变压器内部故障时，我们可以采用局部放电在线检测法。当变压器内部出现故障时，其内部会因为局部磁场过强而产生局部放电现象。在检测变压器绕组变形或者移位时，我们可以采用频率响应分析法。当绕组发生变形或者移位时，该部分零件的电感或电容会发生极其微小的变化，频率响应分析法正是通过检测这种微小的改变来达到检测变压器绕组的目的。

随着科技的进步，越来越先进的变压器故障检测技术被开发出来，特别是信息技术的发展，智能信息技术也用在了变压器故障的检测技术上面，比如有基于CBR（案例推理技术）的变压器故障检测技术、基于遗传算法的小波网络变压器故障诊断技术等。

4.2低压配电变压器故障排除方法

根据故障在线检测的特征，在变压器日常维护的过程中，我们可以利用变压器在线监测设备对变压器进行综合监测，特别是在过负荷运行中，我们可以缩短监测周期，定期巡视监测变压器的电压、电流、油温，并对变压器外观进行检查。在日常维护的过程中，我们对于故障只是一种初步的判断，最终的故障类型涉及多种因素。因此，我们需要再结合监测设备、油质检测、电气检测、运行分析等进行综合分析最终得到结果。

5.结语

在配电系统中，低压配电变压器的重要性是不言而喻的，针对配电变压器的常见故障，我们进行了分类并分析了其原因，接着我们介绍了综合排除的步骤。在日常工作中，我们要根据实际情况，综合各方面确定故障并进行专门处理。

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