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險評估的必要前提。通過對110千伏及以上電壓等級的干式變壓器故障案例進行隨機抽樣，對獲得的數據進行總結分析，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系。[關鍵詞]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檻。隨著電力系統規模和干式變壓器單機容量的不斷增加，其故障給民經濟造成的損失越來越大，因此對干式變壓器進行可靠性分析和風險評估變得越來越重要。1干式變壓器故障分類根據統計分析的需要，可以對干式變壓器故障進行相應的分類。1.1干式變壓器故障按零件分類。干式變壓器故障通?？煞譃槔@組故障、鐵芯故障、分接開關故障、引線故障、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，材料質量差，異物進入，雜質；(2)維修：維修不當、受潮、誤操作、振動；(3)環境：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。不同故障模式按嚴重程度分類：(1)一級災害：干式變壓器爆炸或完全損壞；(2)二級殺傷力：干式變壓器性能嚴重退化或嚴重損壞，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、繞組開路、繞組松動、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，繞組短路的發生率較高，不僅影響繞組本身，而且對鐵芯、引線和絕緣屏的影響也很大。這種毛病是致命的。此時，干式變壓器可能會發生局部高溫或局部高能放電。如果不及時處理，干式變壓器的繞組會完全損壞。在嚴重的情況下，它的油溫會迅速上升，體積會擴大，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、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，但其內部本質上已經損壞，短路電阻差。如果外部短路或受雷擊影響，繞組會進一步松動，內部場強分布不均勻，容易導致局部放電，損壞導線。此外，松散的導線在電磁力的作用下容易振動，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，發展成致命故障，所以這種故障是臨界故障。當繞組斷開時，干式變壓器將運行在非全相狀態，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；兩相開路干式變壓器不能運行；當低壓側開路時，干式變壓器在單相負載下運行，開路的兩個p #p#分頁標題#e#

鐵芯的故障模式可分為鐵芯多點接地、鐵芯接地不良和鐵芯片間短路。鐵芯多點接地可分為動態鐵芯多點接地和可靠多點接地。干式變壓器的鐵芯故障往往是由鐵芯多點接地引起的，并伴隨著鐵芯的局部過熱。運行時間過長，油紙絕緣老化，絕緣墊碳化，芯片絕緣層老化，甚至芯的接地線燒壞。這種錯誤是嚴重的錯誤。鐵心片間短路會在強磁場中形成渦流，使鐵心局部過熱。鐵芯接地不良也會使鐵芯局部過熱。同時，介質損耗也會超標。局部過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。但鐵芯的動態接地會有所不同，主要是雜質在電場力的作用下形成，由一些雜質纖維和金屬粉末形成，有時會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，但會因不規則的局部過熱而損傷內部絕緣，屬于輕度故障。2.3分接開關故障有載分接開關內部傳動結構復雜，經常操作和切換，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，分接開關容易氧化接觸面，產生氧化膜，增加觸點間接觸不良的電阻，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火，這是一個致命的故障。開關檔位順序混亂、檔位損壞和觸點燒壞會使故障擴大為嚴重故障。2.4引線故障引線是干式變壓器內部繞組出口與外部接線之間的中環連接，其接頭由焊接而成，因此焊接質量直接影響引線故障。主要失效模式為引線短路、引線開路和引線接觸不良。如果引線間短路不及時處理，會導致繞組短路，這是一種致命的故障，事故會發展成災難性的故障。引線接地短路和接觸不良會導致引線局部高溫燒壞，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連接的重要保護裝置。長期受電場、風雨、污染等影響，容易裂瓷釉

絕緣老化，是干式變壓器故障多發部位。其故障模式主要有：套管炸裂、套管位移、開焊、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、開焊將會有水順著套管進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量優劣的關鍵，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，但這些故障會使干式變壓器內部產生局部放電或局部輕度過熱現象，進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，故障時不易發現，影響范圍大。故障模式有密封圈老化、瓷套脫落或破裂、箱體焊點裂紋、潛油泵處漏氣等。

3干式變壓器故障分類統計

3.1干式變壓器故障按部位分類統計

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

3.2干式變壓器故障按原因分類統計

對上述299次干式變壓器故障按故障原因來分，其統計結果如表2所示。

由統計數字可以看出，干式變壓器產品質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、安裝及檢修的驗收，嚴格把關。其次，運行維護不當也是干式變壓器故障的一個重要原因，要努力提高運行人員的專業水平，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一步發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要堅決杜絕Ⅰ類故障、加強防范Ⅱ類故障，密切注意Ⅲ類，時刻提防Ⅳ類故障。對于輕度性故障也不可掉以輕心，若不及時處理，故障將會擴大，如干式變壓器滲漏，長期下去，一旦干式變壓器缺油，繞組露出油面，將會導致相間短路，甚至干式變壓器燒毀；又如密封不嚴會使干式變壓器絕緣性能下降，可能誘發繞組短路、鐵心多點接地等故障。

4結語

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巨大的損失，同時也嚴重地影響到電網的安全運行。因此，對電力干式變壓器應建立在線監測裝置，密切注視其臨界狀態，確定是否需要進行檢修，能有效地防止故障狀態的轉化，減少或避免電力干式變壓器故障發展帶來的損失，提高電力干式變壓器運行的可靠性。

來源：中電站集控運行技術網