截至八三年年末統(tǒng)計(jì)，我縣有配電變壓器2350臺(tái)，總?cè)萘繛?26300干伏安。搞好配電變壓器的運(yùn)行維護(hù)，分析配電變壓器的故障和損壞原因，采取相應(yīng)的對(duì)策，這是擺在我們面前的一個(gè)十分重要的課題。 信息來(lái)自:輸配電設(shè)備網(wǎng)
一、我縣配電變壓器的損壞情況和運(yùn)行現(xiàn)狀
(一)、我縣配電變壓器的損壞情況
根據(jù)一九八三年蓋州和熊岳兩個(gè)農(nóng)電試修所的不完全統(tǒng)計(jì)，全年因各種原因而交接修理的配電變壓器有210臺(tái)。其中因線圈受潮絕阻不合格的有86臺(tái)。外力破壞打碎套管的有13臺(tái)其余川臺(tái)則是由于各種缺陷。隱患而遭到損壞的。損壞率為每百臺(tái)5.3次按損壞原因可分下列各種情況：
1、因缺油、油中含有水份、雜質(zhì)，使線圈絕緣受潮和油耐壓強(qiáng)度降低而損壞的有44臺(tái)，占總損壞臺(tái)數(shù)的39.6%;
2、因累計(jì)過(guò)負(fù)荷，溫升超過(guò)規(guī)定值，使絕緣介質(zhì)變脆老化，變壓器油過(guò)熱分解而損壞的有19臺(tái)，占總損壞數(shù)的17。1%;
3、因沒(méi)安裝避雷器或避雷器失效雷擊而損壞的有15臺(tái)，占總損壞臺(tái)數(shù)的13.5%;
4、因架設(shè)不合格，外力因素或失修造成二次側(cè)混線短路而損壞的有11臺(tái)，占總損壞臺(tái)數(shù)的9.9%;
5、因過(guò)載、短路時(shí)，一、二次沒(méi)有安裝合格的熔絲，失去保護(hù)而損壞的有7臺(tái)，占總損壞臺(tái)數(shù)的6.3%;
6、因高壓套管受污、，受損(裂紋、破解)對(duì)油箱擊穿放電而損壞的有5臺(tái)，占總損壞臺(tái)數(shù)的4.5%;
配電變壓器的損壞，不僅造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且，有的還造成了重大觸電傷亡事故。我縣在這方面的教訓(xùn)是慘痛的。
為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電變壓器存在的缺陷，自今年三月份開(kāi)始，我局安排了蓋州、熊岳兩個(gè)試修所，對(duì)全縣各農(nóng)村用戶配電變壓器著手進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，有相當(dāng)數(shù)量的一部分配電變壓器是帶病運(yùn)行的。例如，僅就蓋州試修所現(xiàn)已試驗(yàn)完的535臺(tái)的情況來(lái)看，其中缺油的有105臺(tái)，占試驗(yàn)總數(shù)的19.6%，油耐壓合格的有38臺(tái)，占試驗(yàn)總合數(shù)的7.1%;不合格的有50臺(tái)，占試驗(yàn)總臺(tái)數(shù)的9。3%;交流耐壓不合格的有30臺(tái)，占試驗(yàn)總臺(tái)數(shù)的5.6%。
二、配電變壓器損壞原因分析
經(jīng)驗(yàn)證明，配電變壓器內(nèi)損壞，不管程度如何，大都是絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣介質(zhì)(電纜紙、變壓器油等)在很多因素(如溫度、電氣、化學(xué)和機(jī)械等，的作用下，而遭到損壞的。
溫度是配電變壓器運(yùn)行中最常遭到因素。它是由介質(zhì)損失和變壓器的銅鐵損而引起的。除正常運(yùn)行溫度外，還會(huì)碰到過(guò)載和短路時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電流引起的溫度驟升(短路時(shí)短路電流達(dá)到額定電流的25~30倍。因而，銅損將達(dá)到額定電流時(shí)幾百倍，使繞組溫度上升非常迅速)。
變壓器的固體絕緣介質(zhì)在溫度作用下，將會(huì)失去水份、變脆、機(jī)械強(qiáng)度下降。若溫度持續(xù)上升，使發(fā)熱量不斷增加，形成惡性循環(huán)使絕緣介質(zhì)進(jìn)一步燒熔、燒裂、燒焦，直至完全破壞。這就是所謂的熱擊穿。發(fā)生熱擊穿的時(shí)間較慢，一般要經(jīng)歷數(shù)小時(shí)的時(shí)間。但當(dāng)突發(fā)短路時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間比較短，當(dāng)有適合的保護(hù)時(shí)，不會(huì)發(fā)生熱擊穿。如果我們以繞組溫度達(dá)到250℃不燒毀為限，所需時(shí)間為：
式中：ZK一變壓器漏阻抗標(biāo)么值，
jcp一變壓器平均電流密度。
如果取ZK=0.055， jcp=3.0A/mm2
(設(shè)為銅導(dǎo)線)，則
t≈2·5 秒
根據(jù)熔絲的安一秒特性，熔絲會(huì)提前熔斷。
變壓器油在溫度作用下會(huì)發(fā)生過(guò)熱分解，使性能劣化。瓷質(zhì)絕緣如套管在溫度作用下也將會(huì)出現(xiàn)空隙，以致?lián)p壞。
電氣作用也是配電變壓器運(yùn)行中經(jīng)常耐受的因素。變壓器的絕緣，除了長(zhǎng)期承受工 作電壓外，而且還將短時(shí)或瞬時(shí)承受內(nèi)部過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓的作用。工作電壓的作用是長(zhǎng)期的，主要從絕緣簿弱的部位局部放電，從而發(fā)展為電化學(xué)擊穿。而過(guò)電壓的時(shí)作用，主要是產(chǎn)生積累效應(yīng)，使少化程度逐步擴(kuò)大，最后導(dǎo)致電擊穿。電擊穿的形成機(jī)理是絕緣介質(zhì)中的自由電子，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，使其運(yùn)動(dòng)速度加快，動(dòng)能劇增，發(fā)生游離，形成電子崩，構(gòu)成放電形成階段。如放電通道進(jìn)一步發(fā)展，電流劇增，介質(zhì)破壞，電壓降為零，構(gòu)成放電完成階段，即主放電階段。主放電時(shí)間很快，一般在零點(diǎn)幾秒內(nèi)就可完成。
化學(xué)作用通常也是配電變壓器運(yùn)行中往往不可避免的因素?；瘜W(xué)作用主要是指氧化，水解和生成沉淀物的過(guò)程。例如固體絕緣介質(zhì)、變壓器油接觸空氣后，在溫度的共同作用下，可引起氧化析出沉淀物，腐蝕、影響絕緣，使其發(fā)生化學(xué)變化;導(dǎo)致老化最后以擊穿的形式而破壞?；瘜W(xué)變化主要是由于在絕緣介質(zhì)中電場(chǎng)不均勻的地方，發(fā)生局部放電而引起的。我們把局部放電引起介質(zhì)的化學(xué)變化，使之老化直至最后發(fā)展成熱擊穿的全部過(guò)程叫做電化學(xué)擊穿。電化學(xué)擊穿的時(shí)間一般較長(zhǎng)，有時(shí)要經(jīng)歷數(shù)小時(shí)到數(shù)年。機(jī)械力的作用，往往也是變壓器運(yùn)行中可能遇到的，如電動(dòng)力。尤其是突發(fā)短路，將出現(xiàn)很大電動(dòng)力(因?yàn)殡妱?dòng)力與電流的平方成正比，突發(fā)短路時(shí)變壓器繞組受到的電動(dòng)力可達(dá)額定時(shí)的幾百倍)，往往使絕緣遭到機(jī)械破。
根據(jù)上述各種擊穿的機(jī)理，通過(guò)對(duì)損壞的配電變壓器修試分析，說(shuō)明配電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(shù)量相對(duì)要少一些)絕緣結(jié)構(gòu)絕緣介質(zhì)存在的某些缺陷，是造成前兩種的穿的內(nèi)在原因，這可從下述在修試中總結(jié)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(qiáng)度下而擊穿。
2、絕緣結(jié)構(gòu)中存在簿弱部位，如線圈端部、引線、線圈間、匝間等電場(chǎng)強(qiáng)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變壓器高壓線圈，其端部可能出現(xiàn)很大的電壓梯度，如下列圖中曲線①在發(fā)生電磁振蕩時(shí)電壓分布如曲線②由圖可見(jiàn)，這時(shí)，某些部位的線圈，它的對(duì)地主絕緣甚至承受比沖擊放電壓的還要高的電壓。
3、絕緣結(jié)構(gòu)工藝不良。如導(dǎo)線表面有角、毛刺，油箱及金屬構(gòu)件中有尖角，紙筒與墊塊間、線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(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)
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(qiáng)度低;發(fā)生放電而擊穿。
5、金屬部件和導(dǎo)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、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(dāng)油中存在氣泡時(shí)，其在電壓作用下的場(chǎng)強(qiáng)與介質(zhì)的介電系數(shù)成反比
故氣泡中的場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)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，最后導(dǎo)致放電擊穿。
三、防止配電變壓器損壞的對(duì)策
由上所述，我們知道配電變壓器的損壞一是由于運(yùn)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。
(一)、關(guān)于技術(shù)方面的措施：配電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(jī)械等因素作用下，致使絕緣老化、變質(zhì)，最后發(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?yàn)槠渲械囊环N擊穿穿而作用的結(jié)果，也可能是其中的兩種或兼而有之而作用的結(jié)果。為了有效地防止各種擊穿損壞變壓器，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
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(yàn)證明，擊穿電壓隨周圍媒質(zhì)溫度增加而顯著下降，與溫度成指數(shù)反比關(guān)系。在運(yùn)行中要防止變壓器的溫升超過(guò)規(guī)定的數(shù)值，以免降低其使用壽命和導(dǎo)致?lián)舸┢茐?。眾所周知，配電變壓器絕緣材料使用壽命與周圍溫度成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。
T=A
其中T～使用壽命，年，
A～常數(shù)，對(duì)油浸變壓器約為7.15×104
～系數(shù)，約為0.088， 信息來(lái)源:
～絕緣的溫度，℃，
從上式可見(jiàn)，當(dāng)絕緣的長(zhǎng)期耐受溫度為90～95℃時(shí)，其正常損壞期為20年左右。而當(dāng)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:
?、傧拗谱儔浩鞑粦?yīng)長(zhǎng)期過(guò)載和防止短路，根據(jù)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(nèi)就有可能燒毀變壓器。特別是短路時(shí)的情況更為嚴(yán)重。其次，雖然電流超過(guò)不甚大，但過(guò)負(fù)荷時(shí)間很長(zhǎng)，由于熱量積累的關(guān)系也會(huì)燒毀變壓器。一般過(guò)負(fù)荷燒毀的變壓器多半發(fā)生二次繞組。
?、嵋?、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，使變壓器得到保護(hù)但要注意下列問(wèn)題。
(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(dǎo)體代替，也不能以低壓熔絲代替高壓熔絲。因?yàn)樵谕瑯拥念~定電流下，由低熔點(diǎn)高電阻系數(shù)的鉛鋅制成的低壓熔絲，耍比用高熔點(diǎn)低電阻系數(shù)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(duì)滅弧不利。
3、關(guān)于絕緣
絕緣介質(zhì)質(zhì)量的好壞，絕緣結(jié)構(gòu)完善程程度與否，對(duì)各種擊穿的影響很大，如絕緣介質(zhì)導(dǎo)熱性能好，熱導(dǎo)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(qiáng)度相對(duì)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(yùn)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(jié)構(gòu)存在某些弱點(diǎn)，如電纜紙質(zhì)量不佳，墊層厚度不夠，導(dǎo)線有毛刺、尖角，層間絕緣處理不當(dāng)時(shí)，極易從這些地方擊穿。若變壓器油中含有水份，雜質(zhì)時(shí)，其擊穿強(qiáng)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(shè)計(jì)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(shù)，包扎均勻，去掉導(dǎo)線上的毛刺、尖角繞制線圈時(shí)，防止用力錘打，在檢修時(shí)，可適當(dāng)提高有關(guān)部位的絕緣強(qiáng)度或加大絕緣間隔如對(duì)層間絕緣簿弱的變壓器可，將端部線圈匝間的絕緣(約為全部線圈的5%)適當(dāng)予以加強(qiáng)。在浸漆烘于時(shí)，要設(shè)法防止產(chǎn)生漆泡和漆瘤，消除絕緣中的水份氣泡在運(yùn)行中，要防止線圈受潮，絕緣性能劣化，要加強(qiáng)對(duì)變壓器的油務(wù)監(jiān)督。防止變壓器滲漏油、缺油，空氣水份、進(jìn)入變壓器，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(duì)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(jī)械力作用。發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致熱擊穿。機(jī)械力的作用會(huì)使線圈發(fā)生位移磨損絕緣，使絕緣結(jié)構(gòu)、整個(gè)線圈遭到破壞。
過(guò)電壓對(duì)變壓器的危害很大，以大氣醒過(guò)電壓為例，因?yàn)樗姆岛芨?高達(dá)十幾倍相于電壓)，持續(xù)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。它一方面可將線圈與鐵芯或油箱間的絕緣或高壓線圈與低壓線圈間的絕緣擊穿，造成線圈接地故障，使主絕緣遭到破壞;另一方，它可使同一線圈內(nèi)匝與匝間或一段線圈與另一段線圈間的絕緣擊穿，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(shè)法防止。除了加強(qiáng)變壓器絕緣薄弱的部位外，還必須對(duì)大氣過(guò)電壓加以限制。其方法是在高低壓出口側(cè)安裝伐型避雷器。但在安裝運(yùn)行中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。
(1)高壓伐型避雷器要盡量靠近變壓器安裝，距離越近，效果越好，一般安裝在跌落開(kāi)關(guān)內(nèi)側(cè)。這樣便于試驗(yàn)，維修和退出運(yùn)行。值得注意的是，不要安裝在變壓器的外殼上，以防避雷器爆炸時(shí)斌毀變壓器。
(2)避雷器的地應(yīng)與變壓器外殼和低壓側(cè)中性點(diǎn)連在一起共同接地，如下圖。這樣，當(dāng)高壓側(cè)落雷，避雷器放電時(shí)，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)有作用在變壓器的絕緣上這對(duì)變壓器的保護(hù)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(duì)變壓器外殼間發(fā)生絕緣擊穿的危險(xiǎn)。我縣曾發(fā)生過(guò)因避雷器接地與兩線一地運(yùn)行的變壓器的一次工作接地線相連而未與外殼連在一起，避雷器放電時(shí)對(duì)外殼而擊穿。
(3)為防止低壓側(cè)落雷和反變換波的影響，應(yīng)在低壓側(cè)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，在配電變壓器和避雷器之間，增設(shè)一組電感線圈。其構(gòu)造，線圈直徑20厘米，30匝左右，長(zhǎng)度24厘米，電感量為100微亨。
(5)兩線一地制運(yùn)行的配電變壓器，為了使雷擊后較易切斷工頻續(xù)流，最好選用15KV的伐型避雷器。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)
(二)關(guān)于運(yùn)行管理方面的措施
1.搞好配電變壓器的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，特別要開(kāi)展配電變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，及早發(fā)現(xiàn)匝間，層間的局部放電缺陷。這對(duì)運(yùn)行年限較長(zhǎng)，維護(hù)管理不善的農(nóng)村配電變壓器尤其必要。
2.加強(qiáng)巡視檢查農(nóng)村配電變壓器絕大部分安裝在室外。它經(jīng)常受著變化著的氣候條件(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(fù)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(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，必須定期巡視，最好一月一次。
巡視內(nèi)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(fù)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。
(3)發(fā)出連續(xù)的或間歇的撞擊聲和清脆的唰唰聲，可能是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(dāng)當(dāng)?shù)穆曇?，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，使變壓器油局部沸騰。
(二)油位是否正常
當(dāng)氣溫和變壓器溫度發(fā)生變化時(shí)，油位會(huì)隨之升降，當(dāng)滲漏油，取抽樣時(shí)都會(huì)使油位下降。因?yàn)橛偷闹饕饔檬墙^緣和冷卻。油面過(guò)低，將會(huì)失去絕緣，易引起放電，使線圈受潮。另外，也影響散熱。應(yīng)注意隨時(shí)補(bǔ)油。
(三)濕度是否正常
當(dāng)變壓器過(guò)負(fù)荷，分接開(kāi)關(guān)接觸不良，線圈匝間短路硅鋼片絕緣不好。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。一般變壓器大概上有瘟度計(jì)插孔，可用溫度計(jì)直接檢查。如無(wú)插孔，可用水限溫度計(jì)貼在變壓器外殼上測(cè)量溫度。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)
(四)負(fù)荷是否正常 根據(jù)負(fù)荷的變化情況，可隨時(shí)測(cè)量，防止過(guò)載。
(五)其它項(xiàng)目 如連接線接觸情況，套管是否清潔無(wú)損，在高負(fù)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(qiáng)運(yùn)行管理
加強(qiáng)管理，主要是保證變壓器在額定情況下進(jìn)行。要設(shè)法保證變壓器在額定電壓、額定容量下進(jìn)行。防止銅鐵損耗增加。搞好熔絲監(jiān)察。加強(qiáng)絕緣電阻的監(jiān)視。新投運(yùn)變壓器油的管理，要按周期搞好油簡(jiǎn)化試驗(yàn)。
（轉(zhuǎn)載）
