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關(guān)鍵詞：高頻；開關(guān)電源；變壓器；優(yōu)化設(shè)計(jì)；

電源變壓器間接起著使電子設(shè)備正常工作的作用，如何對(duì)電源變壓器進(jìn)行優(yōu)化，使開關(guān)電源的高頻化與高功率密度化得到有效體現(xiàn)，這是相關(guān)人員應(yīng)該研究的。本文主要針對(duì)高頻開關(guān)電源變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

一.高頻開關(guān)電源變壓器的主要概況

1、高頻開關(guān)電源的形成

開關(guān)轉(zhuǎn)換器就是借助于開關(guān)管，對(duì)其的開合狀態(tài)進(jìn)行高頻控制，主要目的是使電能的形態(tài)適用于開關(guān)，開關(guān)管一般來(lái)說(shuō)具備的是半導(dǎo)體功率。開關(guān)電源是將電源轉(zhuǎn)換器作為關(guān)鍵構(gòu)件，將其輸出電壓控制在一定范圍內(nèi)，并對(duì)電路起到一定的保護(hù)作用。在開關(guān)電源進(jìn)行工作時(shí)，可以借助于高頻DC/DC轉(zhuǎn)換器，使開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器具備高頻化，這就形成了高頻開關(guān)電源。

2、高頻開關(guān)電源的主要構(gòu)成

有四部分，分別是開關(guān)型功率變換器，整流濾波電路，交流直線轉(zhuǎn)換電路以及控制電路[1]。

3、變換器的分類方式

分類方式有五種，其一是按驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分類，主要是自激式和他激式。其二是依據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，主要是隔離式和非隔離式。而隔離式又分為正、反激式，全、半橋式，推免式，非隔離式又分為升、降壓型。其三是根據(jù)輸入輸出間的電器隔離有無(wú)情況，分為隔離式和非隔離式。其四是按照DC轉(zhuǎn)換器和開關(guān)條件分為軟、硬開關(guān)兩種。其五根據(jù)電路組成可以分為諧振型和非諧振型。

4、變壓器的主要構(gòu)成

變壓器的主要結(jié)構(gòu)就是磁芯和繞組。磁芯的工作狀態(tài)有兩種，一種是雙極性，一種是單極性，這兩種工作狀態(tài)的出現(xiàn)和輸入高頻開關(guān)電源變壓器的波形有關(guān)[2]。磁芯在變壓器中發(fā)揮作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生損耗，經(jīng)研究，這些損耗分別是磁滯損耗，渦流損耗以及剩余損耗。繞組的損耗則主要是直流和交流狀態(tài)下的損耗。為了減小繞組的損耗，就要對(duì)組成繞組的繞線材料進(jìn)行選擇，避免選擇細(xì)導(dǎo)線，將電流密度控制在滿足要求的范圍內(nèi)，對(duì)導(dǎo)線直徑也應(yīng)嚴(yán)格要求，使其大小適中。

二.高l開關(guān)電源變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)參數(shù)選取

在變壓器發(fā)揮作用前，要對(duì)其的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些參數(shù)之間存在制約，并不能同時(shí)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，比如變壓器的規(guī)模大小和功率、漏感和分布電容等，所以在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，先要考慮適合此種場(chǎng)合的相關(guān)參數(shù)，對(duì)于其他相互依存的參數(shù)稍后考慮。高頻變壓器需要設(shè)計(jì)的參數(shù)有很多，文章主要選取影響力比較大的參數(shù)進(jìn)行分析，主要有三方面。

其一溫升。變壓器長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，會(huì)使得內(nèi)部的鐵芯不能保持原有的性能，使繞組有燒焦的味道，這是因?yàn)檫@些部件在運(yùn)行時(shí)會(huì)摩擦生熱，傳遞給變壓器，使其本身成為熱源，還會(huì)通過(guò)輻射和對(duì)流，使周圍的環(huán)境受到溫升的影響，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使變壓器產(chǎn)生熱擊穿問(wèn)題，對(duì)變壓器的使用周期造成威脅[3]。相關(guān)人員在意識(shí)到溫升的后果，就要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化控制，將相關(guān)部件產(chǎn)生的熱量集中到一起，對(duì)其進(jìn)行集中處理，使優(yōu)化處理后的熱量得到有效分散，不會(huì)對(duì)變壓器本身以及周圍的環(huán)境產(chǎn)生熱影響。

其二是分布參數(shù)。分布參數(shù)主要包括漏感和分布電容，這兩者對(duì)于高頻開關(guān)電源變壓器產(chǎn)生不同程度的損壞。不同種類的變換器，對(duì)于分布參數(shù)的處理方式不同，可以將開關(guān)式的變換器作為研究對(duì)象，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，漏感能使電路中的電壓在短時(shí)間內(nèi)急劇增大，一直到峰值，作用于電路中的相關(guān)器件，這些器件沒(méi)有充足的反應(yīng)時(shí)間，從而導(dǎo)致其不能維持原有的功能；分布電容會(huì)在短時(shí)間內(nèi)，促使電流急劇增大到峰值，在降低充電效率的同時(shí)，使開關(guān)和二極管的使用壽命遭到威脅，并不能完全發(fā)揮原有的功能[4]。所以為了使變壓器的質(zhì)量受到的影響小一些，要對(duì)分布參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，可以使其盡可能地減小，兩者在實(shí)際的變壓器運(yùn)行中，屬于相互作用和相互制約的，不能同時(shí)減小，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要慎重選擇要減小的參數(shù)值。對(duì)于諧振式變換器，就可以直接對(duì)分布參數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@種變換器可以將分布參數(shù)吸收為諧振參數(shù)的一部分，會(huì)對(duì)其進(jìn)行利用。

其三是損耗與效率。變壓器在正常工作時(shí)，會(huì)消耗部分功率，這就是輸入功率和輸出功率不對(duì)等的原因，損耗的功率主要作用于磁芯和繞組，組成變壓器的金屬有鐵和銅，在不同的條件下，產(chǎn)生的損耗變化也有所差異。通過(guò)變壓器的短路試驗(yàn)和空載試驗(yàn)就可證明這一結(jié)論，為鐵損提供額定電壓，測(cè)量這個(gè)條件下，鐵損的變化，發(fā)現(xiàn)其和負(fù)載電流無(wú)關(guān)，不會(huì)發(fā)生損耗程度的變化，相反，銅在額定負(fù)載條件下，其損耗會(huì)因負(fù)載不同，產(chǎn)生不同程度的損耗，一般和電流的平方呈正相關(guān)。

2、優(yōu)化目標(biāo)

對(duì)高頻開關(guān)電源變壓器進(jìn)行優(yōu)化，主要目的就是使其原有的性能得到完善，使其整體規(guī)模變小，重量減輕，高頻化和高功率密度化性能更顯著，還要使變壓器的各種相關(guān)參數(shù)得到合理的設(shè)置，總之就是使變壓器在開關(guān)電源中的核心地位得到體現(xiàn)，使其對(duì)開關(guān)電源的作用力更大。確立了具體的優(yōu)化目標(biāo)，就要充分考慮影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的因素，分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。比如為了使其效率達(dá)到最大，就要使變壓器的繞組初次發(fā)揮作用時(shí)的損耗程度得到控制，銅損和鐵損是等同的。為了使變壓器的體積和重量便于攜帶，對(duì)組成變壓器的結(jié)構(gòu)磁芯與繞組要慎重合理選擇。

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

磁芯和繞組作為變壓器的主要構(gòu)件，不同的表現(xiàn)形態(tài)對(duì)于變壓器的性能影響不同，為了使變壓器得到有效優(yōu)化，就要對(duì)不同狀態(tài)下的構(gòu)件進(jìn)行比較選擇。首先是磁芯結(jié)構(gòu)，磁芯結(jié)構(gòu)主要有矩形和環(huán)形兩種，在這兩種形態(tài)的基礎(chǔ)上，結(jié)合變壓器作用的電子設(shè)備種類，對(duì)初級(jí)繞組匝數(shù)和繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)置選擇，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懼判窘孛娣e的大小，繞組尺寸以及磁芯窗口面積的控制情況[5]。所以在進(jìn)行變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，在保證進(jìn)行繞組的匝數(shù)和層數(shù)不同的前提條件下，比較變壓器的體積、重量和損耗程度，選出最優(yōu)方案。

三.高頻開關(guān)電源變壓器的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)矩形磁芯相比環(huán)形磁芯在等同的條件下，會(huì)有不同的表現(xiàn)，前者表現(xiàn)更為緊湊，原因有兩方面。其一是變壓器在作用時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行固定，環(huán)形磁芯組成的變壓器會(huì)占用部分磁芯，而矩形變壓器則是借助于下側(cè)磁芯。其二兩種形態(tài)的變壓器的繞組內(nèi)側(cè)長(zhǎng)度對(duì)于磁芯窗口的影響不同，環(huán)形變壓器因?yàn)橛休^大的冗余空間，使得磁芯窗口不能完全發(fā)揮它的功能，而矩形變壓器的磁芯窗口則不受影響，還是會(huì)得到有效利用。

結(jié)語(yǔ)

信息化時(shí)代，各種功能的電子設(shè)備層出不窮，而這些電子設(shè)備的正常運(yùn)行，需要借助高頻開關(guān)電源，如何使開關(guān)電源更加高頻化和高功率密度化，如何使其更加便于攜帶，就要對(duì)電源開關(guān)的變壓器的各種參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)組成變壓器的磁芯與繞組進(jìn)行材料和形態(tài)的選擇，以使變壓器得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，為開關(guān)電源的質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)：

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篇2

關(guān)鍵詞：35 kV變電站 過(guò)電壓 供電側(cè) 受電側(cè)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-00-01

電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過(guò)工作電壓的異常電壓升高的現(xiàn)象稱為過(guò)電壓。過(guò)電壓屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象，通常是負(fù)荷投切的結(jié)果。電工設(shè)備的絕緣需長(zhǎng)期耐受工作電壓，同時(shí)必須能夠承受一定幅度的過(guò)電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，但此耐受幅度是很有限的，日常實(shí)踐中極易出現(xiàn)超出此幅值的過(guò)電壓現(xiàn)象，危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

變電站過(guò)電壓就是變電站系統(tǒng)出現(xiàn)電壓異常升高的現(xiàn)象，是指由于種種原因造成的變壓器電壓超過(guò)額定電壓的現(xiàn)象，集中表現(xiàn)在變壓器直流母線的直流電壓的異常升高上。當(dāng)變壓器正常工作時(shí)，變壓器直流部分電壓為三相全波整流后的平均值。若以380 V線電壓計(jì)算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513 V。當(dāng)過(guò)電壓發(fā)生時(shí)，直流母線上的儲(chǔ)能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至700 V左右時(shí)（因機(jī)型而異），甚至更高。

變電站過(guò)電壓是危害電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要因素之一，過(guò)電壓一旦發(fā)生往往造成電器設(shè)備損壞和大面積停電事故[1]，甚至引起意外傷亡，造成人身和財(cái)產(chǎn)損失。過(guò)電壓產(chǎn)生的原因主要有兩個(gè)方面：雷擊引起的外部過(guò)電壓和事故引起的內(nèi)部過(guò)電壓[2]。無(wú)論外過(guò)電壓還是內(nèi)過(guò)電壓，都受許多隨機(jī)因素的影響，需要結(jié)合電力系統(tǒng)具體條件進(jìn)行具體分析。

為合理預(yù)防和制止電力系統(tǒng)的過(guò)電壓現(xiàn)象，保證居民和企事業(yè)單位安全供電，研究過(guò)電壓的事故起因，采取合理措施加以限制，是確定電力系統(tǒng)絕緣配合的前提，對(duì)于電工設(shè)備制造和電力系統(tǒng)運(yùn)行都具有重要意義。

筆者對(duì)西峽縣石界河35 kV變電站過(guò)電壓的故障進(jìn)行了分析，最后找出了故障原因，基于故障原因的分析結(jié)果，指出了預(yù)防該變電站過(guò)電壓的措施，保障了供電安全。

1 故障現(xiàn)象

近期，西峽局檢修工區(qū)對(duì)35 kV石界河變電站進(jìn)線隔離開關(guān)蛇河2甲刀閘進(jìn)行觸頭過(guò)熱故障處理。在站內(nèi)設(shè)備操作完畢等待線路停電做安全措施時(shí)，35 kV站用變發(fā)生了過(guò)電壓現(xiàn)象。站內(nèi)照明設(shè)備發(fā)出刺眼的白光，帶電設(shè)備發(fā)出異常聲響，持續(xù)幾秒鐘后，聲響消失，帶電設(shè)備失電。此過(guò)電壓現(xiàn)象造成站內(nèi)直流屏充電模塊、數(shù)臺(tái)電視及電腦等多臺(tái)用電設(shè)備損壞。

35 kV石界河變電站是一座末端站，僅一回進(jìn)線（蛇河線），由35 kV蛇尾變電站供電。35 kV站用變直接接在蛇河線上，在35 kV蛇河線上還同時(shí)連接有3座35 kV上網(wǎng)水電站（十八盤水電站、夫子岈水電站、后河水電站）。

2 故障原因分析

在正常方式運(yùn)行下，蛇尾變電站為供電側(cè)，石界河變電站為受電側(cè)，3座上網(wǎng)水電站同時(shí)向蛇河線供電，如圖1所示。不論蛇河線哪一側(cè)設(shè)備停電（沒(méi)有失去負(fù)載情況下），3座上網(wǎng)水電站均可向另一座變電站供電。當(dāng)蛇河線兩側(cè)變電站突然發(fā)生停電故障時(shí)，上網(wǎng)水電站的水輪發(fā)電機(jī)就會(huì)因突然失去負(fù)載發(fā)生飛車事故，發(fā)電機(jī)就像一根被壓縮了的彈簧瞬間放松彈出去一樣。發(fā)電機(jī)飛車后，短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電壓突然升高，而站用變沒(méi)有退出運(yùn)行，突然過(guò)高的電壓施加在蛇河線上，直接作用于站用變，就會(huì)造成站用變過(guò)電壓，進(jìn)而導(dǎo)致連接在站用變上的低壓用電設(shè)備損壞。

3 預(yù)防方法及措施

由于變電站過(guò)電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的措施也不相同。過(guò)電壓引起的水輪發(fā)電機(jī)飛車不僅會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成損壞，也可能造成水電站值班人員人身傷害，并且飛車產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象會(huì)使連接在同一電網(wǎng)上的用電客戶設(shè)備損壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。所以需要找到一種行之有效的方法來(lái)遏制和避免過(guò)電壓的產(chǎn)生。

1）對(duì)于在停車過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象，如果對(duì)停車時(shí)間或位置無(wú)特殊要求，那么可以采用延長(zhǎng)變壓器減速時(shí)間或自由停車的方法來(lái)解決。如果對(duì)停車時(shí)間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動(dòng)。直流制動(dòng)是將電機(jī)減速到一定頻率后，在電機(jī)定子繞組中通入直流電，形成一個(gè)靜止的磁場(chǎng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個(gè)磁場(chǎng)而產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動(dòng)能變成電能以熱量的形式消耗于電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，這種制動(dòng)又稱作能耗制動(dòng)。由于將能量消耗于電機(jī)中會(huì)使電機(jī)過(guò)熱，所以制動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。直流制動(dòng)的開始頻率、制動(dòng)時(shí)間及制動(dòng)電壓的大小均為人為設(shè)定，不能根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而直流制動(dòng)不能用于正常運(yùn)行中產(chǎn)生的過(guò)電壓，只能用于停車時(shí)的過(guò)電壓制動(dòng)。對(duì)于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車）時(shí)因負(fù)載的飛輪轉(zhuǎn)矩過(guò)大而產(chǎn)生的過(guò)電壓，可以采取適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間的方法來(lái)

解決。

2）對(duì)蛇河線路的過(guò)電壓情況，應(yīng)將35 kV變電站用變壓器停運(yùn)解備，防止因線路兩側(cè)變電站設(shè)備停電，發(fā)電機(jī)沒(méi)有停運(yùn)解備突然失去負(fù)載而飛車造成過(guò)電壓。

3）在進(jìn)行線路檢修時(shí)，應(yīng)提前通知水電站，將連接在需要停電線路上的水輪發(fā)電機(jī)停運(yùn)解備；同時(shí)還需要提前做好停電應(yīng)對(duì)措施。

4）在進(jìn)行倒閘操作時(shí)，電源側(cè)變電站值班運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)站內(nèi)設(shè)備巡視檢查，在發(fā)現(xiàn)有反送電的情況下應(yīng)立即停止操作，并向上級(jí)匯報(bào)情況，防止發(fā)電機(jī)飛車，避免過(guò)電壓現(xiàn)象產(chǎn)生。

5）建議水電站能使用帶有飛車保護(hù)裝置的水輪發(fā)電機(jī)，并加強(qiáng)水電站值班人員過(guò)電壓危害知識(shí)培訓(xùn)，能在發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)及時(shí)將水輪發(fā)電機(jī)緊急停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

篇3

發(fā)電機(jī)1F的出口電壓為10.5kV。由于它離變壓器的距離較遠(yuǎn)，考慮了線路上存在壓降，所以變壓器10kV側(cè)的額定電壓取10kV。變壓器0.4kV側(cè)的額定電壓取發(fā)電機(jī)的出口電壓0.4kV。輸出端的電壓則按照普通的升壓變壓器選取，考慮到變壓器阻抗壓降和線路壓降等因素，該電壓取38.5kV。由于現(xiàn)在的電網(wǎng)電壓較穩(wěn)定，該變壓器采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，電壓調(diào)整范圍為38.5±2×2.5%kV。根據(jù)線路連接的要求和變壓器的電磁特性，35kV側(cè)采用Y接，10kV側(cè)采用d接，0.4kV側(cè)采用y接；同時(shí)為滿足站用電和中性點(diǎn)接地的要求，在0.4kV側(cè)加了零線輸出，于是變壓器的整體聯(lián)結(jié)組別為Yd11yn0。2.3變壓器的阻抗電壓2.3.1阻抗電壓選取根據(jù)水電站技術(shù)部門的要求，以及為了盡量降低兩個(gè)電源之間的相互影響，變壓器每相3個(gè)繞組排列成如圖3所示，從鐵心柱往外，依次套裝著繞組1、繞組2、繞組3。經(jīng)過(guò)測(cè)算，暫定變壓器的各個(gè)繞組間的阻抗電壓如下所示：UK12=11%，UK13=30%，UK23=14%。其中，UK12為繞組1和繞組2之間的阻抗電壓，UK13為繞組1和繞組3之間的阻抗電壓，UK23為繞組2和繞組3之間的阻抗電壓。這樣變壓器3個(gè)繞組及其連接的線路的電氣關(guān)系可以等效成如圖4所示的線路圖。繞組1通過(guò)線路1連接發(fā)電機(jī)2F形成支路1；繞組2通過(guò)線路2連接電網(wǎng)形成支路2；繞組3通過(guò)線路3連接發(fā)電機(jī)1F形成支路3。

2變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

變壓器采用油浸自冷式結(jié)構(gòu)，與普通中小型無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓油浸式三繞組變壓器比較，在器身結(jié)構(gòu)、出線套管布置、低壓引線、油箱等方面存在特殊性。3.1器身結(jié)構(gòu)變壓器鐵心為常規(guī)的三相三柱疊鐵心結(jié)構(gòu)。全部繞組為層式結(jié)構(gòu)，繞組1由于電流很大，采用銅箔繞制；繞組2、繞組3采用紙包銅線繞制。內(nèi)部器身各相繞組和鐵心的相對(duì)位置如圖3排列。這樣布置有兩個(gè)好處：一是能滿足變壓器整體的阻抗需要，加大一二次側(cè)繞組的耦合程度，減小一次側(cè)兩個(gè)繞組之間的相互影響；二是利用0.4kV側(cè)電壓低優(yōu)勢(shì)，縮小繞組和鐵心之間的距離，提高鐵心窗口側(cè)的填充系數(shù)。繞組間絕緣具體如圖5所示。由于35kV側(cè)繞組排列中間，又有分接抽頭從繞組上引出，為了保證分接引線對(duì)外側(cè)繞組的絕緣強(qiáng)度，同時(shí)又縮小兩個(gè)繞組之間的主空道尺寸，在繞組2、繞組3之間加了絕緣角環(huán)，形成了油道、紙板、角環(huán)、油道的復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)。而繞組1、繞組2之間由于阻抗計(jì)算的需要主空道已經(jīng)很大，所以只用紙板加油道絕緣。3.2外部平面布置由于水電站處在一個(gè)小峽谷中，地域狹小，無(wú)法平行排列下10kV和0.4kV兩路進(jìn)線，所以它們呈90°轉(zhuǎn)角排列。為了滿足水電站的整體布置的方便，文中突破了變壓器套管平行于油箱長(zhǎng)軸中心線雙面布置的傳統(tǒng)習(xí)慣，根據(jù)水電站的線路布置把三個(gè)電壓等級(jí)的套管分為三個(gè)方向布置。變壓器平面布置如圖6所示。由于0.4kV側(cè)電流較大，采用兩個(gè)套管并聯(lián)，但是對(duì)于升壓變壓器來(lái)說(shuō)，三相電流比較平衡，通過(guò)零線的電流很小，所以零線只用一個(gè)套管。這樣，發(fā)電機(jī)出線可以直接通過(guò)母排和變壓器連接，減少了中間的轉(zhuǎn)向。同時(shí)為了山區(qū)道路運(yùn)輸方便，采用了可拆卸的片式散熱器和儲(chǔ)油柜。3.3低壓(0.4kV側(cè))引線和油箱的結(jié)構(gòu)從圖6中可以看出，類似于常規(guī)的變壓器，套管A、B、C、Am、Bm、Cm和繞組位置相對(duì)應(yīng)，因此它們的引線布置和常規(guī)變壓器相同，這里將不再贅述。由于套管a、b、c和三相繞組排列不對(duì)應(yīng)，所以必須如圖7采用銅排把套管和相應(yīng)繞組引出線連接起來(lái)。按照用戶的意思，零線套管布置在a相側(cè)，也就是圖7中圓圈O處。為了連接方便和縮短繞組到套管a、b、c的引線距離，把所有的低壓引線銅排集中布置在油箱上半部。這樣在油箱右端只有上半部的套管和連接銅排，下半部沒(méi)有任何部件。為了減少變壓器油和鋼板的重量，參考了有載分接變壓器的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采用了如圖8所示的上大下小的油箱。油箱右端突出一塊，專門用于套管和引線排的布置，油箱下半部以B相中心線對(duì)稱。該油箱為桶式油箱，最上端的箱沿法蘭，用于和箱蓋連接；最下邊的底座，用于和變壓器基礎(chǔ)的連接。采用了這種油箱，和上下大小一樣的油箱箱壁，可以節(jié)省了280kg變壓器油和35kg鋼板，降低了變壓器的成本。常規(guī)的中小型變壓器在箱頂上安裝一個(gè)帶吸濕器的儲(chǔ)油柜，當(dāng)油箱內(nèi)的變壓器油熱脹冷縮時(shí)通過(guò)吸濕器進(jìn)行呼吸。由于水電站處于峽谷當(dāng)中，濕度非常大，吸濕器中吸濕硅膠很容易因?yàn)樗诛柡投?。為了避免變壓器油受到水汽的污染，改變了以往通過(guò)吸濕器進(jìn)行干燥空氣的結(jié)構(gòu)，采用了全密封的膠囊儲(chǔ)油柜，油的熱脹冷縮通過(guò)膠囊進(jìn)行補(bǔ)償，從而完全隔絕了變壓器油和空氣的接觸，保證了油長(zhǎng)期保持在極低的含水量。并在儲(chǔ)油柜上安裝了一個(gè)具有反映油位高低遠(yuǎn)距離報(bào)警功能的油位計(jì)，防止了膠囊的過(guò)度收縮或膨脹帶來(lái)的損害。

3兩個(gè)方案的比較

如果該梯級(jí)水電站采用方案1，則也選擇了相應(yīng)的變壓器，圖1中變壓器2B為S9-4500/35，變壓器1B為S9-2900/10。經(jīng)過(guò)測(cè)算方案1和方案2的部分參數(shù)比較如表1所示。表1中僅僅是變壓器部分的參數(shù)。從表1中可以看出，方案2比方案1空載損耗低了3.9kW，負(fù)載損耗低了8.1kW?，F(xiàn)在假定水電站一年滿負(fù)荷運(yùn)行4560h，那么每年僅變壓器部分就可以降低損耗71100度。水電站賣給電力公司一度電為0.35元，那么每年多賣的電費(fèi)約2.5萬(wàn)元。方案2比方案1光變壓器就節(jié)省了11萬(wàn)元，其它省掉的設(shè)備還沒(méi)有統(tǒng)計(jì)進(jìn)去。特別是方案2比方案1變壓器的凈占地面積節(jié)省了3.7m2，加上其它輔助設(shè)備，以及各個(gè)設(shè)備之間的安全間距等等，占地面積大約能節(jié)省20m2，這對(duì)地域狹窄的水電站來(lái)說(shuō)是極為重要的。從兩個(gè)方案的比較中可以看出方案2比方案1少用了一臺(tái)變壓器，簡(jiǎn)化了水電站的整體布置，節(jié)約了大量的土地，特別適合于地域狹小、陡峭的峽谷中的水電站。方案2在水電站的初期投資和后期運(yùn)行費(fèi)用比方案1都有可觀的節(jié)省，提高了水電站的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能效果。

4結(jié)語(yǔ)

篇4

【關(guān)鍵詞】電力變壓器 故障原因 處理方法

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009―914X（2013）35―376―01

電力變壓器在電力系統(tǒng)中有著最核心的地位，電力系統(tǒng)能安全運(yùn)行的關(guān)鍵部位，若電力變壓器發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致電力的供應(yīng)發(fā)生中斷，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)等一系列安全事故，將會(huì)對(duì)社會(huì)生活以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的損失。所以，加強(qiáng)電力變壓器的故障分析處理，才能夠保障電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。

一、常見(jiàn)故障的分析處理

1.變壓器油質(zhì)異常

變壓器中的油，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中若受到雨水和潮氣的浸入，以及故障電流沖擊等使油溫過(guò)熱異常，容易造成油質(zhì)的變壞，導(dǎo)致變壓器的絕緣性能受到了很大的影響，這種情況就非常容易引起變壓器的故障產(chǎn)生。如果巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)油色開始變黑，為了防止外殼與繞組之間或線圈繞組間發(fā)生電流擊穿，就要立刻對(duì)變壓器油進(jìn)行取樣化驗(yàn)分析，化驗(yàn)結(jié)果若合格則繼續(xù)使用，若不合格就應(yīng)對(duì)變壓器油進(jìn)行過(guò)濾或再生處理，讓變壓器油的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到合格要求和再進(jìn)行使用。

2.內(nèi)部聲音異常

變壓器運(yùn)行正常，產(chǎn)生的電磁交流聲的頻率會(huì)相當(dāng)穩(wěn)定，而變壓器的運(yùn)行異常，就會(huì)偶爾產(chǎn)生不規(guī)律的聲音顫動(dòng)。而變壓器聲音產(chǎn)生異常的主要原因：變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，內(nèi)部就會(huì)有沉重的聲音；變壓器本體零件產(chǎn)生松動(dòng)時(shí)，運(yùn)行時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而不均勻的噪聲；變壓器的鐵芯最外層硅鋼片未夾緊，在變壓器運(yùn)行時(shí)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)及產(chǎn)生噪音；變壓器的內(nèi)部電壓過(guò)高時(shí)，鐵芯接地線會(huì)出現(xiàn)斷路或外殼閃絡(luò)，外殼和鐵芯感應(yīng)出高電壓，變壓器內(nèi)部同樣會(huì)發(fā)出噪音；變壓器內(nèi)部產(chǎn)生接觸不良和擊穿，會(huì)因?yàn)榉烹姸l(fā)出異響；變壓器中出現(xiàn)短路和接地時(shí)，繞組中出現(xiàn)較大的短路電流，會(huì)發(fā)出異常的聲音；變壓器產(chǎn)生諧波和連接了大容量的用電設(shè)備時(shí)，由于產(chǎn)生的啟動(dòng)電流較大，以后造成異響。

3.自動(dòng)跳閘故障

變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)自動(dòng)跳閘時(shí)，要進(jìn)行外部檢查，查明分析跳閘原因，如果是發(fā)生了差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，就要對(duì)保護(hù)范圍中的電氣設(shè)備進(jìn)行全面、徹底細(xì)致的檢查。若變壓器有可能造成火災(zāi)，甚至有可能造成爆炸，需立刻停止變壓器相關(guān)電源，進(jìn)行撲救火情準(zhǔn)備。

4.油位過(guò)高或過(guò)低

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，油位應(yīng)保持在油位計(jì)的1/3左右。假如變壓器的油位過(guò)低，油位低于變壓器上蓋，則可能導(dǎo)致瓦斯保護(hù)及誤動(dòng)作，在情況嚴(yán)重的時(shí)候，甚至有可能使變壓器引線或線圈從油中露出，造成絕緣擊穿。若是油位過(guò)高，則容易產(chǎn)生溢油。影響變壓器油位變化的因素有很多種，如冷卻裝置運(yùn)行狀況的變化、殼體滲油、負(fù)荷的變化以及周圍環(huán)境的變化等。這就要求值班人員要經(jīng)常對(duì)變壓器的油位計(jì)的指示狀況做出檢查，如果出現(xiàn)油位過(guò)低，就要查明其原因并實(shí)施相應(yīng)措施，而如果出現(xiàn)油位過(guò)高，就適當(dāng)?shù)胤庞?，讓變壓器能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

5.瓦斯保護(hù)故障

瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，其中輕瓦斯作用于信號(hào)，而重瓦斯則作用于跳閘。瓦斯保護(hù)的動(dòng)作靈敏可靠，因此能有效監(jiān)視變壓器內(nèi)部大部分故障，針對(duì)引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作原因：要對(duì)變壓器內(nèi)部的氣體進(jìn)行收集并做出分析，然后進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障性質(zhì)鑒定，在檢修完成和經(jīng)測(cè)驗(yàn)合格后，才能再次投入使用。

6.變壓器油溫過(guò)高

變壓器油溫突增，其引起的主要原因是：內(nèi)部緊固螺絲接頭松動(dòng)、冷卻裝置運(yùn)行不正常、變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行以及內(nèi)部短路閃絡(luò)放電等。在正常的情況下，變壓器上層油溫必須要在85℃以下，如果沒(méi)有在變壓器的本身配置溫度計(jì)，則可用水銀溫度計(jì)在變壓器的外殼上測(cè)量溫度，正常溫度要保持在80℃以下。如果油溫過(guò)高，要對(duì)變壓器是否過(guò)負(fù)荷以及冷卻裝置的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查。若變壓器在進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)行，要立刻對(duì)變壓器的負(fù)荷進(jìn)行減輕，如果變壓器的負(fù)荷減輕后，溫度依然如此，就要立刻停止變壓器運(yùn)行，對(duì)其故障原因進(jìn)行查找。

7.繞組故障

繞組故障中主要包括相間短路、繞組接地、匝間短路等。輕微的匝間短路，可引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作，而匝間短路嚴(yán)重則可造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或者電源側(cè)的過(guò)流保護(hù)，而匝間短路常常會(huì)引起更嚴(yán)重的單相接地或相間短路等故障，因此如果發(fā)生匝間短路要盡快停電處理。

三、電力變壓器日常維護(hù)

變壓器日常維護(hù)工作中，要做到實(shí)時(shí)監(jiān)視變壓器的運(yùn)行狀況，特別是在過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，更是要縮短監(jiān)控的周期。定期巡視變壓器的電壓、電流、上層油溫等，并經(jīng)常對(duì)變壓器的外部進(jìn)行檢查。對(duì)套管、磁裙的清潔程度進(jìn)行檢查并及時(shí)做好清理工作，冷卻裝置運(yùn)行時(shí)，要確認(rèn)冷卻器進(jìn)油管和出油管的蝶閥，保證入口干凈無(wú)雜物，散熱器通暢進(jìn)風(fēng)；風(fēng)扇在運(yùn)行中運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無(wú)明顯振動(dòng)及異音，潛油泵的轉(zhuǎn)向是否正確，冷卻器有無(wú)滲漏油現(xiàn)象，有無(wú)異常聲音及振動(dòng)，分路電源自動(dòng)開關(guān)閉合是否良好。此外，定期檢查分接開關(guān)，包括接觸的定位、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性、緊固等。還要定期測(cè)試變壓器的線圈、避雷器、套管，避雷器接地必須可靠。通過(guò)變壓器的溫度、聲音、外觀、油位以及其他現(xiàn)象對(duì)電力變壓器故障進(jìn)行的判定，只能作為變壓器故障的初步判定。變壓器的內(nèi)部故障涉及諸多因素，甚至有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)假象。因此在判斷故障時(shí)，必須結(jié)合電氣試驗(yàn)、油質(zhì)分析以及設(shè)備檢修、運(yùn)行等情況進(jìn)行綜合分析，對(duì)故障的原因、部位、部件或絕緣的損壞程度等做出準(zhǔn)確判定，才能制定出合理的處理方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)家電網(wǎng)《油浸式變壓器絕緣老化判斷導(dǎo)則 》中國(guó)電力出版社

[2]中華人民共和國(guó)家電網(wǎng)《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》中國(guó)電力出版社

[3]中華人民共和國(guó)家電網(wǎng)《變壓器分接開關(guān)運(yùn)行維修導(dǎo)則》中國(guó)電力出版社

篇5

在廣大農(nóng)村，配電變壓器時(shí)常損壞，特別是在農(nóng)村用電高峰期和雷雨季節(jié)更是時(shí)有發(fā)生，筆者通過(guò)長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致配電變壓器損壞的主要原因有以下幾個(gè)方面。

一、過(guò)電流燒損

1.過(guò)負(fù)荷。過(guò)負(fù)荷管理一直是基層農(nóng)村供電所的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，每當(dāng)春節(jié)、農(nóng)忙、抗旱、排灌時(shí)節(jié)，配電變壓器燒損可以說(shuō)是常有的事?，F(xiàn)在雖然實(shí)行了“四到戶”管理，但是農(nóng)電工的管理水平有待提高，農(nóng)村電力負(fù)荷的增長(zhǎng)快，季節(jié)性強(qiáng)，缺乏計(jì)劃性管理，長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷造成配電變壓器燒損。

再就是隨著農(nóng)民收入的大幅度提高，家用電器負(fù)荷增長(zhǎng)過(guò)快，以家庭為主的農(nóng)村個(gè)體加工業(yè)也發(fā)展很快，電力負(fù)荷增長(zhǎng)很大。配電設(shè)備投資較多，受資金限制配電變壓器更換跟不上負(fù)荷的增長(zhǎng)，造成配電變壓器因過(guò)負(fù)荷過(guò)大而燒損。

另外，農(nóng)村用電負(fù)荷難以管理，計(jì)劃用電意識(shí)淡薄，越是負(fù)荷緊張的灌溉、農(nóng)忙及生活用電高峰時(shí)間，越是容易出現(xiàn)爭(zhēng)用電問(wèn)題，也是造成配電變壓器燒損的一個(gè)原因。

2.三相負(fù)荷不平衡。如果三相負(fù)荷不平衡，將會(huì)造成三相電流的不對(duì)稱，零線中將出現(xiàn)零序電流，而零序電流產(chǎn)生的零序磁通在配電變壓器繞組中感應(yīng)出零序電勢(shì)，使中性點(diǎn)電位發(fā)生位移。其中電流大的一相過(guò)負(fù)荷，使繞組絕緣損壞，而小的一相則達(dá)不到額定值，影響了變壓器的出力。 配電變壓器過(guò)負(fù)荷的繞組的低壓接線柱以及中性線接線柱如果壓接不好就會(huì)引起發(fā)熱， 造成膠珠和油墊老化變形漏油和燒蝕接線柱。

3.短路故障。無(wú)論是單相接地短路還是相間短路，由于配電變壓器低壓繞阻阻抗很小，都會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流。特別是近距離短路故障，短路電流數(shù)值可以達(dá)配電變壓器額定電流的 20 倍以上。強(qiáng)大的短路電流產(chǎn)生很大的電磁沖擊力和熱量會(huì)損壞配電變壓器， 短路故障對(duì)配電變壓器的損害最大。

當(dāng)前造成短路故障的主要原因：一是低壓配電線路通道不好，樹木砸斷線路，及機(jī)動(dòng)車輛碰斷電桿造成短路故障；二是低壓斷路器安裝、 使用及維修人員操作不當(dāng)，造成低壓路器進(jìn)出線處短路事故；三是安裝在配電變壓器上的低壓計(jì)量箱安裝處理不好或維修、維護(hù)不當(dāng)，造成近距離短路事故。

二、過(guò)電壓損壞

1.雷擊損壞。配電變壓器的高低壓線路是由架空線路引入的。雷雨季節(jié)雷電流的襲擊常常使配電變壓器損壞，特別是雷電較多的地區(qū)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)配電變壓器遭雷擊損壞比例占到了配電變壓器損壞總數(shù)的 30%以上。當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，會(huì)在變壓器繞組上產(chǎn)生高于額定電壓幾十倍的高電壓。 如果配電變壓器的防雷裝置不能有效地起到保護(hù)作用，雷擊損壞將是不可避免的。

2.發(fā)生鐵磁諧振過(guò)電壓。鐵磁諧振過(guò)電壓可以造成配電變壓器內(nèi)部絕緣擊穿，也可以造成配電變壓器套管閃絡(luò)。發(fā)生這種情況的主要原因：一是系統(tǒng)內(nèi)誘發(fā)，如諧波設(shè)備增多，電焊機(jī)增多，樹木碰線引起間歇放電，以及網(wǎng)絡(luò)電壓的波動(dòng)的誘發(fā)，引起鐵磁諧振。二是由于配電變壓器和配電設(shè)備疏于維護(hù)管理，瓷絕緣油泥塵封，線路較亂，具備了造成諧振的條件。三是補(bǔ)償電容器配置不合理，負(fù)荷變化較大時(shí)不能及時(shí)切除，出現(xiàn)臨界補(bǔ)償狀態(tài)，造成鐵磁諧振。

3.檢修維護(hù)不當(dāng)造成的損壞。

（1）調(diào)節(jié)電壓分頭不當(dāng)引發(fā)的配電變壓器燒損事故。由于農(nóng)村負(fù)荷變化較大，線路電壓變化也較大，農(nóng)電工常常要調(diào)節(jié)配電變壓器電壓分接開關(guān)來(lái)改變輸出電壓值。農(nóng)電工調(diào)節(jié)電壓分接開關(guān)時(shí)完全靠經(jīng)驗(yàn)，一般不使用儀器來(lái)測(cè)量調(diào)整后的接觸電阻值，同時(shí)還有很大的隨意性，很容易造成電壓分接開關(guān)不到位和損壞，因而造成電壓分接開關(guān)燒壞。

（2）拆、裝配電變壓器高低壓引線不當(dāng)造成配電變壓器損壞。檢修和測(cè)試人員在拆裝配電變壓器高低壓引線時(shí)用扳手?jǐn)Q銅螺桿上的螺絲，操作不當(dāng)，螺桿跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，容易造成繞組和銅螺桿連接斷開或短路，造成配電變壓器燒損。

（3）配電變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于農(nóng)電工對(duì)其并聯(lián)的要求認(rèn)識(shí)不清，往往核相不準(zhǔn)，或者配電變壓器電壓分接開關(guān)位置不對(duì)，并聯(lián)后造成環(huán)流較大，燒毀配電變壓器。

三、應(yīng)采取的防范措施

1.加強(qiáng)農(nóng)村配電變壓器負(fù)荷的計(jì)劃管理。定期測(cè)量配電變壓器負(fù)荷電流和三相負(fù)荷電流的平衡情況，及時(shí)調(diào)整配電變壓器負(fù)荷，使三相負(fù)荷平衡經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。特別是在抗旱澆地、農(nóng)忙和春節(jié)等用電負(fù)荷高峰季節(jié)，要經(jīng)常測(cè)量配電變壓器負(fù)荷電流，做好配電變壓器調(diào)荷工作。同時(shí)，還要加強(qiáng)低壓新增負(fù)荷的管理，及時(shí)增加配電變壓器容量，保持合理的用電和配電變壓器容量比，確保配電變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行。針對(duì)農(nóng)村負(fù)荷變化較大的特點(diǎn)， 合理地選用“子母變壓器和變壓器并聯(lián)運(yùn)行，從而有效地應(yīng)對(duì)負(fù)荷的變化，確保配電變壓器安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.做好配電線路通道的清理和線路維護(hù)工作。加大電力法規(guī)知識(shí)的普及和宣傳力度， 提高人們對(duì)電力法規(guī)的認(rèn)識(shí)水平， 自覺(jué)地維護(hù)電力設(shè)施的健康安全運(yùn)行環(huán)境。

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關(guān)鍵詞：航天一院；電力變壓器；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；有功損耗；降耗措施 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM41 文章編號(hào)：1009-2374（2015）35-0013-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.007

電站主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行屬于電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的范疇，是在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行并在滿足用電需要的前提下，變壓器采取最合理的方式運(yùn)行，最大限度地合理使用和節(jié)約能源，使用電企業(yè)取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要包括變壓器額定容量選擇和變壓器運(yùn)行方式的選擇，目的是使企業(yè)年支出費(fèi)用（包括建設(shè)投資的等年值、損失電量等運(yùn)行費(fèi)用）最低。本文主要研究?jī)膳_(tái)變壓器時(shí)，應(yīng)該如何選擇經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。

3 結(jié)語(yǔ)

第一，本文中提到的變壓器效率η實(shí)際上是指變壓器的有功功率輸出與輸入的比值百分?jǐn)?shù)，η值越高，說(shuō)明輸出有功的效率越高，但并不代表變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果在此時(shí)最佳，畢竟效率和利用率有本質(zhì)區(qū)別?？紤]到變壓器的投資成本、自身運(yùn)行性能等因素，在正常運(yùn)行條件下，變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷率應(yīng)當(dāng)在75%左右。如果按照負(fù)荷率的要求研究本文中的變壓器實(shí)例，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果更不理想。

第二，配電變壓器的容量及臺(tái)數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小、對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的要求及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件進(jìn)行選擇。結(jié)合本文的研究，根據(jù)設(shè)計(jì)原則和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，提出以下三點(diǎn)看法供參考：（1）計(jì)算負(fù)荷是變壓器容量設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須科學(xué)并且可靠。充分預(yù)計(jì)負(fù)荷的發(fā)展很重要，但是要有依據(jù)、有規(guī)劃。如果將可能的甚至想象的負(fù)荷計(jì)算進(jìn)去，難免造成計(jì)算負(fù)荷失真，這樣不僅影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也沒(méi)有對(duì)變壓器的最佳使用年限做出充分考慮；（2）變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)滿足N-1原則，即兩臺(tái)及以上變壓器，其中一臺(tái)停止運(yùn)行后，其余變壓器應(yīng)滿足一、二級(jí)負(fù)荷用電；（3）針對(duì)具有特殊負(fù)荷的設(shè)備，如電焊或其他沖擊性負(fù)荷較大的試驗(yàn)設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)專用變壓器。

第三，結(jié)合前文和一院地區(qū)電力變壓器安裝與運(yùn)行現(xiàn)狀，可以采取以下措施改進(jìn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能并得出結(jié)論：（1）安裝兩臺(tái)變壓器的站點(diǎn)，按照N-1原則，一臺(tái)變壓器能夠滿足運(yùn)行要求；（2）如本文所述，科學(xué)調(diào)整變壓器的運(yùn)行方式，能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的，但會(huì)大幅度提高值班運(yùn)行人員和電氣試驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加；（3）考慮現(xiàn)狀，類似本文舉例的站點(diǎn)，可以采取一臺(tái)運(yùn)行、一臺(tái)冷備的運(yùn)行方式，按照設(shè)備定期輪換和試驗(yàn)制進(jìn)行定期調(diào)整，同時(shí)遵守變壓器的試驗(yàn)規(guī)程，在必要時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)；（4）如有大負(fù)荷設(shè)備臨時(shí)啟動(dòng)，造成一臺(tái)變壓器容量不足時(shí)，應(yīng)充分考慮：變壓器允許一定時(shí)間、一定程度的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行；可以將冷備變壓器在特定時(shí)間內(nèi)作為特殊設(shè)備的專用變壓器使用，但前提是規(guī)劃好現(xiàn)有負(fù)荷和電氣布局；大負(fù)荷設(shè)備可能對(duì)系統(tǒng)的局部產(chǎn)生沖擊，可能會(huì)影響運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此對(duì)于使用頻率不高的該類設(shè)備，在需啟用時(shí)，應(yīng)當(dāng)提前辦理用電申請(qǐng)。

第四，此種研究方法，能夠進(jìn)行一定的延伸?？山栌么朔N方法對(duì)航天一院南苑地區(qū)的所有變壓器運(yùn)行方式進(jìn)行分析，包括對(duì)100#變電站科研生產(chǎn)區(qū)未來(lái)的三臺(tái)變壓器如何經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行分析，以期提出合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳雪峰，李愛(ài)國(guó).運(yùn)行方式變化對(duì)供電損耗的影響

[J].農(nóng)村電氣化，2009，（4）.

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電力變壓器作為一種能量的轉(zhuǎn)化的設(shè)備，它在電壓的轉(zhuǎn)變以及電流的運(yùn)輸過(guò)程中有著不可取代的地位，在電力系統(tǒng)中有著最核心的地位。如果電力變壓器發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致電力的供應(yīng)發(fā)生中斷，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)等一系列安全事故，將會(huì)對(duì)社會(huì)生活以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的損失。所以，加強(qiáng)電力變壓器的故障分析，成為一種必要，它能為電力系統(tǒng)提供一個(gè)安全的、穩(wěn)定的、高效的運(yùn)作環(huán)境，確保生產(chǎn)的井然有序。

一、常見(jiàn)故障的分析處理

1.變壓器油質(zhì)變壞 變壓器中的油，由于長(zhǎng)時(shí)間使用而沒(méi)有更換，其中漏進(jìn)了雨水和浸入了一些潮氣，再加上其中的油溫經(jīng)常過(guò)熱，這就容易造成油質(zhì)的變壞。而油質(zhì)變壞則導(dǎo)致變壓器的絕緣性能受到了很大的影響，這種情況就非常容易引起變壓器的故障產(chǎn)生。如果是新近投運(yùn)的變壓器，它的油色會(huì)呈淺黃色，在使用一段時(shí)間以后，油色將會(huì)變成淺紅色。而如果發(fā)現(xiàn)油色開始變黑，這種情況下為了防止外殼與繞組之間或線圈繞組間發(fā)生電流擊穿，就要立刻進(jìn)行取樣化驗(yàn)。經(jīng)化驗(yàn)后，若油質(zhì)合格則繼續(xù)使用，若不合格就對(duì)絕緣油進(jìn)行過(guò)濾和再生處理，讓油質(zhì)達(dá)到合格要求和再進(jìn)行使用。

2.內(nèi)部聲音異常 變壓器如果運(yùn)行正常，其中產(chǎn)生的電磁交流聲的頻率會(huì)相當(dāng)穩(wěn)定，而如果變壓器的運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，在變壓器中就會(huì)偶爾產(chǎn)生不規(guī)律的聲音，表現(xiàn)出異?，F(xiàn)象。這種情況產(chǎn)生的幾種主要原因是：變壓器進(jìn)行過(guò)載運(yùn)行，這種情況變壓器內(nèi)部就會(huì)有沉重的聲音產(chǎn)生；變壓器中的零件產(chǎn)生松動(dòng)時(shí)，在變壓器運(yùn)行時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而不均勻的噪聲；變壓器的鐵芯最外層硅鋼片未夾緊，在變壓器運(yùn)行時(shí)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，同樣會(huì)產(chǎn)生噪音；變壓器頂蓋的螺絲產(chǎn)生松動(dòng)，變壓器在運(yùn)行時(shí)也發(fā)出異響；變壓器的內(nèi)部電壓如果太高時(shí)，鐵芯接地線會(huì)出現(xiàn)斷路或外殼閃絡(luò)，外殼和鐵芯感應(yīng)出高電壓，變壓器內(nèi)部同樣會(huì)發(fā)出噪音；變壓器內(nèi)部產(chǎn)生接觸不良和擊穿，會(huì)因?yàn)榉烹姸l(fā)出異響；變壓器中出現(xiàn)短路和接地時(shí)，繞組中出現(xiàn)較大的短路電流，會(huì)發(fā)出異常的聲音；變壓器產(chǎn)生諧波和連接了大容量的用電設(shè)備時(shí)，由于產(chǎn)生的啟動(dòng)電流較大，以后造成異響。

3.自動(dòng)跳閘故障 在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，突然出現(xiàn)自動(dòng)跳閘時(shí)，要進(jìn)行外部檢查，查明跳閘原因。如果在檢查后確定是因?yàn)椴僮魅藛T的操作不當(dāng)或者是因?yàn)橥獠抗收显斐傻?，就可越過(guò)內(nèi)部檢查環(huán)節(jié)，進(jìn)行直接投入送電。如果是發(fā)生了差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，就要對(duì)保護(hù)范圍中的設(shè)備進(jìn)行全面、徹底檢查。在其中要注意變壓器中有不少可燃性的物質(zhì)，而內(nèi)部故障有可能造成火災(zāi)，如果沒(méi)有得到及時(shí)的處理，甚至有可能造成爆炸?？赡軐?dǎo)致變壓器著火的因素有下面幾種：內(nèi)部故障導(dǎo)致變壓器散熱器和外殼破裂，有油燃燒著從變壓器中溢出；在油枕的壓力下，變壓器中的油流出然后在變壓器頂蓋上燃燒；變壓器套管的破損和閃絡(luò)等。這些事故發(fā)生時(shí)，變壓器就會(huì)自發(fā)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，斷路器就會(huì)自動(dòng)斷開。若斷路器因某些原因而沒(méi)有自動(dòng)斷開，就要通過(guò)手動(dòng)來(lái)完成，立刻停止冷氣設(shè)備并關(guān)上電源，進(jìn)行撲救火情。變壓器的滅火要使用泡沫滅火器，在火勢(shì)緊急時(shí)還可以使用砂子滅火。

4.油位過(guò)高或過(guò)低 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，油位應(yīng)保持在油位計(jì)的1/3到1/4 之間。假如變壓器的油位過(guò)低，油位低于變壓器上蓋，則可能導(dǎo)致瓦斯保護(hù)及誤動(dòng)作，在情況嚴(yán)重的時(shí)候，甚至有可能使變壓器引線或線圈從油中露出，造成絕緣擊穿。若是油位過(guò)高，則容易產(chǎn)生溢油。長(zhǎng)期漏油、溫度過(guò)低、滲油檢修變壓器放油之后沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)油等就是產(chǎn)生油位過(guò)低的主要原因。

5.瓦斯保護(hù)故障 瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，其中輕瓦斯作用于信號(hào)，而重瓦斯則作用于跳閘。瓦斯保護(hù)的動(dòng)作靈敏可靠，因此能有效監(jiān)視變壓器內(nèi)部大部分故障。一般來(lái)講，引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作有下面幾種原因： （1）在變壓器進(jìn)行加油或?yàn)V油時(shí)，帶入變壓器內(nèi)部的空氣沒(méi)有及時(shí)排出，導(dǎo)致油溫在變壓器運(yùn)行時(shí)升高，并逐漸排出內(nèi)部空氣，從而引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（2）變壓器發(fā)生了穿越性短路或內(nèi)部故障產(chǎn)生氣體，都會(huì)讓瓦斯保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，如果檢查中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常狀況，就要立刻收集瓦斯繼電器中產(chǎn)生的氣體，并經(jīng)過(guò)分析試驗(yàn)。 （3）變壓器內(nèi)部有嚴(yán)重故障發(fā)生而發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作。 （4）變壓器保護(hù)裝置中的二次回路發(fā)生了故障而引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。 （5）新近安裝投入使用或者大修后運(yùn)行的變壓器，有可能會(huì)因?yàn)樽儔浩饔椭械目諝猱a(chǎn)生過(guò)快分離而形成保護(hù)動(dòng)作以及跳閘。 （6）變壓器內(nèi)部的油位下降速度過(guò)快而引起瓦斯的保護(hù)動(dòng)作。在變壓器發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作或者跳閘后，工作人員應(yīng)立即停止變壓器的運(yùn)行，并對(duì)變壓器做出外部檢查。檢查變壓器中油位是否正常、防爆門是否完整、絕緣油是否有噴濺現(xiàn)象、外殼是否鼓起等。然后還要對(duì)變壓器內(nèi)部的氣體進(jìn)行收集并做出分析，然后進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障性質(zhì)鑒定，在檢修完成和經(jīng)測(cè)驗(yàn)合格后，才能再次投入使用。

6.變壓器油溫突增 變壓器油溫突增，其引起的主要原因是：內(nèi)部緊固螺絲接頭松動(dòng)、冷卻裝置運(yùn)行不正常、變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行以及內(nèi)部短路閃絡(luò)放電等。在正常的情況下，變壓器上層油溫必須要在85℃以下，如果沒(méi)有在變壓器的本身配置溫度計(jì)，則可用水銀溫度計(jì)在變壓器的外殼上測(cè)量溫度，正常溫度要保持在80℃以下。如果油溫過(guò)高，要對(duì)變壓器是否過(guò)負(fù)荷以及冷卻裝置的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查。若變壓器在進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)行，要立刻對(duì)變壓器的負(fù)荷進(jìn)行減輕，如果變壓器的負(fù)荷減輕后，溫度依然如此，就要立刻停止變壓器運(yùn)行，對(duì)其故障原因進(jìn)行查找。

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關(guān)鍵詞：絕緣故障；故障診斷；電力變壓器

1 電力變壓器絕緣故障的意義

電氣設(shè)備的數(shù)量和種類隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展也越來(lái)越多，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)說(shuō)如何保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全十分重要。所以為了避免事故的發(fā)生，就必須把早期的故障巡查到位，這要求加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的力度。在電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)是十分重要的，是安全運(yùn)行和生命安全的基礎(chǔ)保障之一，所以及時(shí)檢測(cè)和診斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)是電力工作人員的首要任務(wù)。隨著生產(chǎn)過(guò)程的逐步現(xiàn)代化，電力設(shè)備事故的預(yù)防和減少十分重要，對(duì)于電力工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展也有很重要的意義。

2 變壓器絕緣材料的化學(xué)組成

構(gòu)成電力設(shè)備的主要有導(dǎo)電體、結(jié)構(gòu)體、絕緣體以及導(dǎo)磁體的材料。而絕緣體材料基本上都是有機(jī)物質(zhì)，例如絕緣紙或者礦物油等有機(jī)的合成材料。絕緣礦物油主要是以天然石油為原料，經(jīng)過(guò)蒸餾和精煉等過(guò)程形成的。絕緣紙主要有芳綸、聚酰胺或者其他復(fù)合型材料等。

3 電力變壓器絕緣故障的原因

在電力變壓器的絕緣材料中主要會(huì)出現(xiàn)下面幾種原因的故障：（1）制造的變壓器設(shè)計(jì)的油道較小或者采用的絕緣材料較薄，造成使用壽命較短；（2）變壓器要求內(nèi)部有很高的清潔度，哪怕殘留的金屬雜質(zhì)極少，也會(huì)在很大程度上影響到爬電的距離，造成局部放電現(xiàn)象延伸為表面漏電；（3）變壓器的相間絕緣在裕度上要足夠大，如果過(guò)小就會(huì)導(dǎo)致相間短路現(xiàn)象發(fā)生。然而在相間加入隔板進(jìn)行絕緣的方法是不可取的，一旦發(fā)生短路就會(huì)使相間的電場(chǎng)強(qiáng)度分布遭到破壞，隔板或者油間隙的電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，隔板材料就會(huì)形成樹枝狀放電現(xiàn)象；（4）制造的絕緣成型件如果存在導(dǎo)電質(zhì)的污染，就會(huì)造成局部放電以至于絕緣件表面漏電，絕緣便失去了效用；（5）制造的變壓器在油道的設(shè)計(jì)上不合理可能會(huì)產(chǎn)生較高的油流速度，也會(huì)造成油流放電現(xiàn)象；（6）制造的變壓器中絕緣油受到污染會(huì)使整體的絕緣性能降低。

4 電力變壓器絕緣故障診斷技術(shù)

4.1 絕緣油硫腐蝕故障診斷

變壓器的線圈材料很容易受到硫的腐蝕，因?yàn)閲?guó)際上發(fā)生過(guò)很多重大的油流腐蝕故障案例，所以電力工業(yè)的工程技術(shù)人員近年來(lái)十分重視這個(gè)問(wèn)題。特別是高壓變壓器很容易出現(xiàn)油流腐蝕，因?yàn)楦邏鹤儔浩鞯娜萘枯^大、油溫過(guò)高、負(fù)荷較大，其電壓在500KW以上并且?guī)в忻芊庥驼?。大部分的高壓繞阻絕緣紙和裸銅線是直接接觸的，變壓器運(yùn)行中的溫度因素有著很大的影響。我們針對(duì)深圳、華北、華東和福建等地區(qū)電網(wǎng)的變壓器故障進(jìn)行了剖析，在500KW以及220KW變壓器的絕緣紙和繞阻上發(fā)現(xiàn)有沉積的化合物，有的是藍(lán)紫色，有的是淺灰色，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)這種沉淀物為硫化亞銅。硫化亞銅的導(dǎo)電性很強(qiáng)，在污染和滲透絕緣紙后，就會(huì)使絕緣體的絕緣性能大幅度下降，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)擊穿變壓器匝間的絕緣體并燒毀絕緣線圈。

4.2 絕緣油中溶解氣體分析診斷

一般的變壓器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)載和運(yùn)行，會(huì)滲入一定的水分和氧氣，再加上電應(yīng)力和熱量的交叉作用，就會(huì)大大的降低絕緣材料的性能。比如說(shuō)絕緣紙的老化和絕緣油的分解問(wèn)題，絕緣油在其化學(xué)、電氣和物理性能上都會(huì)大幅度下降，無(wú)法滿足變壓器對(duì)絕緣油的質(zhì)量要求。變壓器的內(nèi)部很多時(shí)候也會(huì)存在高溫?zé)狳c(diǎn)和電弧，這時(shí)產(chǎn)生的大量熱能就會(huì)破壞絕緣材料的烴類分子結(jié)構(gòu)，釋放出 CO、CO2等氣體和低分子烴。如果放電性或者熱類故障潛伏在變壓器中，一氧化碳和二氧化碳的產(chǎn)生則會(huì)越來(lái)越多。當(dāng)產(chǎn)生的氣體足夠多并形成氣泡時(shí)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的擴(kuò)散和對(duì)流作用，就會(huì)在絕緣油中進(jìn)行溶解。氣體的產(chǎn)生根據(jù)電類或者熱類故障的不同也會(huì)有不同的種類，故障程度也影響著氣體的釋放量。所以說(shuō)變壓器的故障和老化程度可以根據(jù)氣體在絕緣油中的溶解含量和組分來(lái)判斷。

4.3 人工智能在變壓器故障中診斷

對(duì)于變壓器的故障可以采用人工智能方式來(lái)解決，通過(guò)對(duì)人類思維的模仿對(duì)變壓器中絕緣油的氣體溶解數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，變壓器故障的產(chǎn)生和絕緣油中氣體溶解量之間的關(guān)系是十分復(fù)雜的，通過(guò)分析可以找到其中的規(guī)律并自動(dòng)的對(duì)判斷規(guī)則進(jìn)行調(diào)整來(lái)適應(yīng)環(huán)境的不斷變化。人工智能技術(shù)對(duì)于分析絕緣油中氣體溶解的分析十分有效，可以很快的診斷出變壓器的故障原因；人工智能技術(shù)的應(yīng)用也可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，有利于變壓器的維護(hù)和運(yùn)行安全。對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，通過(guò)人工智能技術(shù)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定是一項(xiàng)重點(diǎn)的研究方向，現(xiàn)有的研究熱點(diǎn)主要包括模糊數(shù)學(xué)、信息融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家診斷等方式。

5 結(jié)語(yǔ)

在電力變壓器中內(nèi)部絕緣系統(tǒng)十分的復(fù)雜。絕緣材料所處的位置不同其所受的電應(yīng)力就不一樣，就算是同樣的位置因?yàn)闀r(shí)間不同所受的電應(yīng)力也不一樣，所以絕緣材料老化程度的評(píng)估不能依靠單一特征的參數(shù)。變壓器絕緣材料的老化過(guò)程同樣也不能通過(guò)單一的模型來(lái)描述，需要長(zhǎng)期地開展和調(diào)查多個(gè)特征的參數(shù)并從縱向上進(jìn)行比較才是合適的方式。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的復(fù)雜性單一化的技術(shù)很難診斷出實(shí)際的故障，需要開發(fā)出多種技術(shù)并加以融合來(lái)使故障診斷的正確率得到提升?？偟膩?lái)說(shuō)，在變壓器絕緣材料故障問(wèn)題的研究上還有很多地方是空白的，需要不斷的進(jìn)行完善。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

論文關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；原因；處理方法

電力變壓器作為一種能量的轉(zhuǎn)化的設(shè)備，它在電壓的轉(zhuǎn)變以及電流的運(yùn)輸過(guò)程中有著不可取代的地位，在電力系統(tǒng)中有著最核心的地位。如果電力變壓器發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致電力的供應(yīng)發(fā)生中斷，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)等一系列安全事故，將會(huì)對(duì)社會(huì)生活以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成重大的損失。所以，加強(qiáng)電力變壓器的故障分析，成為一種必要，它能為電力系統(tǒng)提供一個(gè)安全的、穩(wěn)定的、高效的運(yùn)作環(huán)境，確保生產(chǎn)的井然有序。

一、常見(jiàn)故障的分析處理

1.變壓器油質(zhì)變壞

變壓器中的油，由于長(zhǎng)時(shí)間使用而沒(méi)有更換，其中漏進(jìn)了雨水和浸入了一些潮氣，再加上其中的油溫經(jīng)常過(guò)熱，這就容易造成油質(zhì)的變壞。而油質(zhì)變壞則導(dǎo)致變壓器的絕緣性能受到了很大的影響，這種情況就非常容易引起變壓器的故障產(chǎn)生。如果是新近投運(yùn)的變壓器，它的油色會(huì)呈淺黃色，在使用一段時(shí)間以后，油色將會(huì)變成淺紅色。而如果發(fā)現(xiàn)油色開始變黑，這種情況下為了防止外殼與繞組之間或線圈繞組間發(fā)生電流擊穿，就要立刻進(jìn)行取樣化驗(yàn)。經(jīng)化驗(yàn)后，若油質(zhì)合格則繼續(xù)使用，若不合格就對(duì)絕緣油進(jìn)行過(guò)濾和再生處理，讓油質(zhì)達(dá)到合格要求和再進(jìn)行使用。

2.內(nèi)部聲音異常

變壓器如果運(yùn)行正常，其中產(chǎn)生的電磁交流聲的頻率會(huì)相當(dāng)穩(wěn)定，而如果變壓器的運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，在變壓器中就會(huì)偶爾產(chǎn)生不規(guī)律的聲音，表現(xiàn)出異?，F(xiàn)象。這種情況產(chǎn)生的幾種主要原因是：變壓器進(jìn)行過(guò)載運(yùn)行，這種情況變壓器內(nèi)部就會(huì)有沉重的聲音產(chǎn)生；變壓器中的零件產(chǎn)生松動(dòng)時(shí)，在變壓器運(yùn)行時(shí)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而不均勻的噪聲；變壓器的鐵芯最外層硅鋼片未夾緊，在變壓器運(yùn)行時(shí)就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，同樣會(huì)產(chǎn)生噪音；變壓器頂蓋的螺絲產(chǎn)生松動(dòng)，變壓器在運(yùn)行時(shí)也發(fā)出異響；變壓器的內(nèi)部電壓如果太高時(shí)，鐵芯接地線會(huì)出現(xiàn)斷路或外殼閃絡(luò)，外殼和鐵芯感應(yīng)出高電壓，變壓器內(nèi)部同樣會(huì)發(fā)出噪音；變壓器內(nèi)部產(chǎn)生接觸不良和擊穿，會(huì)因?yàn)榉烹姸l(fā)出異響；變壓器中出現(xiàn)短路和接地時(shí)，繞組中出現(xiàn)較大的短路電流，會(huì)發(fā)出異常的聲音；變壓器產(chǎn)生諧波和連接了大容量的用電設(shè)備時(shí)，由于產(chǎn)生的啟動(dòng)電流較大，以后造成異響。

3.自動(dòng)跳閘故障

在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，突然出現(xiàn)自動(dòng)跳閘時(shí)，要進(jìn)行外部檢查，查明跳閘原因。如果在檢查后確定是因?yàn)椴僮魅藛T的操作不當(dāng)或者是因?yàn)橥獠抗收显斐傻模涂稍竭^(guò)內(nèi)部檢查環(huán)節(jié)，進(jìn)行直接投入送電。如果是發(fā)生了差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，就要對(duì)保護(hù)范圍中的設(shè)備進(jìn)行全面、徹底檢查。在其中要注意變壓器中有不少可燃性的物質(zhì)，而內(nèi)部故障有可能造成火災(zāi)，如果沒(méi)有得到及時(shí)的處理，甚至有可能造成爆炸?？赡軐?dǎo)致變壓器著火的因素有下面幾種：內(nèi)部故障導(dǎo)致變壓器散熱器和外殼破裂，有油燃燒著從變壓器中溢出；在油枕的壓力下，變壓器中的油流出然后在變壓器頂蓋上燃燒；變壓器套管的破損和閃絡(luò)等。這些事故發(fā)生時(shí)，變壓器就會(huì)自發(fā)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，斷路器就會(huì)自動(dòng)斷開。若斷路器因某些原因而沒(méi)有自動(dòng)斷開，就要通過(guò)手動(dòng)來(lái)完成，立刻停止冷氣設(shè)備并關(guān)上電源，進(jìn)行撲救火情。變壓器的滅火要使用泡沫滅火器，在火勢(shì)緊急時(shí)還可以使用砂子滅火。

4.油位過(guò)高或過(guò)低

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，油位應(yīng)保持在油位計(jì)的1/3到1/4 之間。假如變壓器的油位過(guò)低，油位低于變壓器上蓋，則可能導(dǎo)致瓦斯保護(hù)及誤動(dòng)作，在情況嚴(yán)重的時(shí)候，甚至有可能使變壓器引線或線圈從油中露出，造成絕緣擊穿。若是油位過(guò)高，則容易產(chǎn)生溢油。長(zhǎng)期漏油、溫度過(guò)低、滲油檢修變壓器放油之后沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)油等就是產(chǎn)生油位過(guò)低的主要原因。影響變壓器油位變化的因素有很多種，如冷卻裝置運(yùn)行狀況的變化、殼體滲油、負(fù)荷的變化以及周圍環(huán)境的變化等。如除漏油外，油溫上升或下降就直接決定著油位上升或下降還有變壓器油的體積。所以，在裝油時(shí)，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁剡x擇合適的注油高度。而變壓器油溫則受負(fù)荷同環(huán)境因素的變化的影響，假如油溫出現(xiàn)變化，但起油標(biāo)中油位卻沒(méi)有跟著出現(xiàn)變化，那么油位就是一個(gè)假象，造成這種狀況的原因可能是油標(biāo)管堵塞、呼吸管堵塞、防爆管通氣孔堵塞等。這就要求值班人員要經(jīng)常對(duì)變壓器的油位計(jì)的指示狀況做出檢查，如果出現(xiàn)油位過(guò)低，就要查明其原因并實(shí)施相應(yīng)措施，而如果出現(xiàn)油位過(guò)高，就適當(dāng)?shù)胤庞停屪儔浩髂軌虬踩€(wěn)定地運(yùn)行。

5.瓦斯保護(hù)故障

瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)元件，其中輕瓦斯作用于信號(hào)，而重瓦斯則作用于跳閘。瓦斯保護(hù)的動(dòng)作靈敏可靠，因此能有效監(jiān)視變壓器內(nèi)部大部分故障。一般來(lái)講，引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作有下面幾種原因：

（1）在變壓器進(jìn)行加油或?yàn)V油時(shí)，帶入變壓器內(nèi)部的空氣沒(méi)有及時(shí)排出，導(dǎo)致油溫在變壓器運(yùn)行時(shí)升高，并逐漸排出內(nèi)部空氣，從而引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（2）變壓器發(fā)生了穿越性短路或內(nèi)部故障產(chǎn)生氣體，都會(huì)讓瓦斯保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，如果檢查中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常狀況，就要立刻收集瓦斯繼電器中產(chǎn)生的氣體，并經(jīng)過(guò)分析試驗(yàn)。假如無(wú)色無(wú)味且氣體不燃燒，則可認(rèn)為是因?yàn)榭諝馇秩肓俗儔浩鲀?nèi)部，如果是這種情況，那么變壓器就是正常的，只要將瓦斯繼電器中浸入的氣體放出就行，同時(shí)注意觀察信號(hào)動(dòng)作時(shí)間之間的間隔是否在一直變長(zhǎng)，并在不久后消失。如果是可燃性氣體，則可表明變壓器是發(fā)生了內(nèi)部故障，這時(shí)就要立刻關(guān)閉變壓器的電源，并進(jìn)行電氣測(cè)試，找出產(chǎn)生事故的原因，如果不能自己修理就送去檢修。

（3）變壓器內(nèi)部有嚴(yán)重故障發(fā)生而發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（4）變壓器保護(hù)裝置中的二次回路發(fā)生了故障而引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（5）新近安裝投入使用或者大修后運(yùn)行的變壓器，有可能會(huì)因?yàn)樽儔浩饔椭械目諝猱a(chǎn)生過(guò)快分離而形成保護(hù)動(dòng)作以及跳閘。

（6）變壓器內(nèi)部的油位下降速度過(guò)快而引起瓦斯的保護(hù)動(dòng)作。在變壓器發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作或者跳閘后，工作人員應(yīng)立即停止變壓器的運(yùn)行，并對(duì)變壓器做出外部檢查。檢查變壓器中油位是否正常、防爆門是否完整、絕緣油是否有噴濺現(xiàn)象、外殼是否鼓起等。然后還要對(duì)變壓器內(nèi)部的氣體進(jìn)行收集并做出分析，然后進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障性質(zhì)鑒定，在檢修完成和經(jīng)測(cè)驗(yàn)合格后，才能再次投入使用。

6.變壓器油溫突增

變壓器油溫突增，其引起的主要原因是：內(nèi)部緊固螺絲接頭松動(dòng)、冷卻裝置運(yùn)行不正常、變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行以及內(nèi)部短路閃絡(luò)放電等。在正常的情況下，變壓器上層油溫必須要在85℃以下，如果沒(méi)有在變壓器的本身配置溫度計(jì)，則可用水銀溫度計(jì)在變壓器的外殼上測(cè)量溫度，正常溫度要保持在80℃以下。如果油溫過(guò)高，要對(duì)變壓器是否過(guò)負(fù)荷以及冷卻裝置的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查。若變壓器在進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)行，要立刻對(duì)變壓器的負(fù)荷進(jìn)行減輕，如果變壓器的負(fù)荷減輕后，溫度依然如此，就要立刻停止變壓器運(yùn)行，對(duì)其故障原因進(jìn)行查找。

7.繞組故障

繞組故障中主要包括相間短路、繞組接地、頭開焊、接斷線、匝間短路等。引發(fā)這些故障的主要原因主要有以下幾種：

（1）變壓器在制造和后期進(jìn)行檢修時(shí)，造成了絕緣局部損壞，留下了后遺癥。

（2）變壓器在運(yùn)行中因散熱不良或長(zhǎng)期過(guò)載，溫度長(zhǎng)期過(guò)高，使絕緣產(chǎn)生老化。

（3）變壓器的制造工藝不良，壓制不緊，機(jī)械強(qiáng)度無(wú)法承受短路沖擊，讓繞組變形，絕緣損壞。

（4）變壓器的繞組受潮，導(dǎo)致絕緣膨脹堵塞油道，致使局部過(guò)熱。

（5）變壓器中的絕緣油與空氣接觸面積太大，或混入水分出現(xiàn)劣化，造成油的酸價(jià)變高，絕緣能力下降或者油面過(guò)低，讓繞組暴露到空氣里，而沒(méi)得到及時(shí)的處理。這些都可能造成絕緣擊穿，從而形成短路或繞組接地故障。如果出現(xiàn)匝間短路，各相直流電阻出現(xiàn)不平衡，電源側(cè)電流輕微增大，油溫增高，變壓器過(guò)熱，甚至在油中不停地產(chǎn)生冒泡聲。輕微的匝間短路，可引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作，而匝間短路嚴(yán)重則可造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或者電源側(cè)的過(guò)流保護(hù)。而匝間短路常常會(huì)引起更嚴(yán)重的單相接地或相間短路等故障，因此如果發(fā)生匝間短路要盡快處理。

三、電力變壓器日常維護(hù)

篇10

關(guān)鍵詞　配電變壓器　故障　分析

0　引言

目前我國(guó)農(nóng)村普遍使用的配網(wǎng)系統(tǒng)為10(6.3)kV，而10kV配網(wǎng)系統(tǒng)占到近98％以上。配電變壓器是配電系統(tǒng)中主要電氣設(shè)備之一，它的作用是把高壓電能轉(zhuǎn)換為廣泛使用的低電壓電能，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要的作用。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模和變壓器單機(jī)容量的不斷增大，其安全運(yùn)行對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到重要的作用。因而，對(duì)配電變壓器故障正確判斷和預(yù)見(jiàn)就顯得尤為重要。

1　配電變壓器燒毀原因分析

配電變壓器燒毀的事故主要是由于過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷以及維護(hù)不當(dāng)或者是人為損壞等原因造成的。

1.1　過(guò)電壓

(1)變壓器的高、低壓線路大多由架空線引入，受雷擊的幾率較高，每到雷雨季節(jié)，遭雷擊損壞的變壓器比例占全部大修變壓墨的30％以上。當(dāng)變壓器受雷擊時(shí)由于雷電電流幅值高。在變壓器繞組上產(chǎn)生高于幾十倍的額定電壓沖擊下，繞組被擊穿損壞。即使變壓器線路側(cè)加裝避雷器，但不能排除避雷器本身存在的缺陷從而不能有效地進(jìn)行保護(hù)。

(2)系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振引起過(guò)電壓。10kV配電線路有形成過(guò)電壓的條件，在這些負(fù)荷中，小變壓器、調(diào)速電機(jī)、電子控制電焊機(jī)等特別多。使得配電系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生了變化，導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)諧振。在系統(tǒng)諧振過(guò)電壓時(shí)，由于變壓器一次電流激增，除了使保險(xiǎn)熔斷外還將損壞變壓器繞組，甚至引起變壓器套管閃絡(luò)或爆炸。

1.2　過(guò)負(fù)荷

(1)配電變壓器三相負(fù)載分配不均，導(dǎo)致三相電流不對(duì)稱、阻抗壓降不對(duì)稱、低壓三相電壓不平衡，這對(duì)用電設(shè)備是不利的。對(duì)于y／Yo-12接線的變壓器。零線將出現(xiàn)零序電流。而零序電流引起的零序磁通在繞組中感應(yīng)出零序電勢(shì)使中性點(diǎn)位移。其中電流大的一相過(guò)負(fù)荷。使繞組絕緣損壞，而小的一相則達(dá)不到額定值，也影響了變壓器的出電。

(2)當(dāng)變壓器低壓側(cè)發(fā)生接地、相間短路時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)高于額定電流20～30倍的短路電流。此時(shí)高壓側(cè)要保持主磁通不變，必然要產(chǎn)生一個(gè)很大的電流抵消低壓側(cè)短路電流的去磁作用。此時(shí)線圈內(nèi)部將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致線圈壓縮，短路故障解除后應(yīng)力也隨著消失。線圈重復(fù)受到機(jī)械應(yīng)力作用后，絕緣襯墊和墊板等就會(huì)松動(dòng)脫落，鐵心夾板螺絲也會(huì)松弛。高壓線圈會(huì)畸變或崩裂，另外也會(huì)產(chǎn)生高出允許溫升幾倍的溫度將變壓器燒毀。

1.3　缺少維護(hù)及使用不當(dāng)

(1)變壓器的引出線是銅螺桿，而架空線一般采用鋁芯橡皮線，這樣在銅鋁之間很容易產(chǎn)生電化腐蝕。在電離作用下，銅鋁之間形成氧化膜。使接觸電阻增大，在引線處將螺桿、螺帽及引線燒壞或熔在一起。

(2)套管閃絡(luò)放電也是變壓器常見(jiàn)的外表異?，F(xiàn)象之一。其原因，一是因制造中有隱傷或安裝維修中發(fā)生輕微碰傷；二是膠珠老化滲油后，遇上空氣中有導(dǎo)電金屬塵埃吸附在套管表面上，若遇雨雪潮濕天氣、電網(wǎng)系統(tǒng)諧振、遭受雷擊或過(guò)電壓，就會(huì)發(fā)生套管閃絡(luò)放電或爆炸。

(3)在緊固或松開變壓器的引線螺帽過(guò)程中，導(dǎo)電螺桿跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部高壓線圈引線扭斷或低壓引出的軟銅片相碰造成相間短路。另外，導(dǎo)電螺桿跟著轉(zhuǎn)動(dòng)后還會(huì)使下端螺帽松動(dòng)造成軟銅片接觸不良過(guò)熱燒損。

(4)在吊芯檢修時(shí)沒(méi)按檢修規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行，常常不慎將線圈、引線、分接開關(guān)等處的絕緣碰壞或?qū)⒐ぞ哌z忘在變壓器內(nèi)；在變壓器上空作業(yè)時(shí)不慎跌落物件、工具等砸壞瓷套管，如繼續(xù)運(yùn)行，輕則發(fā)生閃絡(luò)，重則短路接地。

(5)并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器在檢修、試驗(yàn)或更換電纜后未逐一核相，隨意接線導(dǎo)致相序接錯(cuò)。兩臺(tái)變壓器分接頭所處位置不同，這是新投運(yùn)變壓器中容易忽視的一個(gè)重要問(wèn)題，必須引起注意。因?yàn)樽儔浩鞑⒙?lián)運(yùn)行的三個(gè)必備條件有兩個(gè)已被廠家固定，只有一個(gè)條件可以改變。如果分接頭的實(shí)際位置不一致，變壓器在投入運(yùn)行后將產(chǎn)生很大的環(huán)流(不平衡電流)，以致燒毀變壓器。

(6)部分電工對(duì)無(wú)載分接開關(guān)原理不清楚，操作不慎會(huì)引起分接開關(guān)不完全到位或扭斷動(dòng)觸頭的絕緣軸桿，斷落的觸片引起線間或?qū)Φ囟搪罚罱K導(dǎo)致變壓器投入運(yùn)行時(shí)，將高壓三相繞組燒毀。

2　應(yīng)對(duì)措施

為提高企業(yè)供電質(zhì)量和供電的可靠性，配電變壓器在安裝、檢修、試驗(yàn)、運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)采取如下措施。

(1)變壓器安裝應(yīng)符合制造廠技術(shù)說(shuō)明規(guī)定的有關(guān)內(nèi)容，并應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。變壓器安裝前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，如油箱及附件齊全，無(wú)銹蝕及機(jī)械損傷，無(wú)滲油和漏油現(xiàn)象，所有螺栓應(yīng)緊固。

(2)接、拆變壓器引線時(shí)。一定要先在變壓器每根導(dǎo)電螺桿上端面劃上同一方向標(biāo)記，然后再用兩把扳手卡住引線的上、下螺帽緊固或松動(dòng)。這樣，即使螺桿跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，也很容易發(fā)現(xiàn)和及時(shí)還原。有些引線的下端螺帽由于空間小放不進(jìn)扳手的，可另找兩個(gè)螺帽擰在螺桿的上端并鎖緊，在接線緊固時(shí)，用一把扳手卡住這兩個(gè)螺帽的下一個(gè)(拆線時(shí)卡住上一個(gè)螺帽)，另一把扳手卡住引線上螺帽操作。

(3)按10／0. 4kV配電變壓器技術(shù)要求，在靠近變壓器高、低壓側(cè)各裝設(shè)一組避雷器，并將避雷器的接地引下線、變壓器的金屬外殼和低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，與接地裝置可靠連接。對(duì)于在用避雷器應(yīng)年檢試驗(yàn)，不合格的及時(shí)淘汰。

(4)變壓器的繼電保護(hù)裝置應(yīng)靈敏可靠。必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置。如：

①瓦斯保護(hù)。反映變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的保護(hù)裝置。通常輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘。

②縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。反映變壓器內(nèi)部故障和套管引出線的相間短路、接地短路。

③過(guò)電流保護(hù)。反映變壓器外部短路故障。帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，作為無(wú)限時(shí)保護(hù)的后備保護(hù)，一般降壓變壓器均應(yīng)裝設(shè)。

④電流速斷保護(hù)。反映變壓器內(nèi)部故障，對(duì)于l萬(wàn)kVA以下的單臺(tái)變壓器或6.3萬(wàn)kWA以下并列運(yùn)行的變壓器，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)均應(yīng)裝設(shè)，且瞬時(shí)動(dòng)作作用于跳閘。

⑤過(guò)負(fù)荷及溫度保護(hù)。反映過(guò)載而引起的過(guò)電流以及對(duì)變壓器上層油溫超過(guò)規(guī)定值的保護(hù)裝置。通常作用于信號(hào)，對(duì)無(wú)人值班的變壓器可作用于跳閘。

(5)常規(guī)電氣試驗(yàn)檢測(cè)法，按《電氣設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》定期或不定期地進(jìn)行絕緣性能試驗(yàn)。

①絕緣電阻及吸收比R60／R15試驗(yàn)。即通過(guò)絕緣電阻隨時(shí)間的變化關(guān)系(吸收特性)可以反映出絕緣受潮程度。在實(shí)際試驗(yàn)中通常用兆歐表?yè)u測(cè)60s時(shí)絕緣電阻值與搖測(cè)15s時(shí)絕緣電阻值之比(一般變壓器吸收比不應(yīng)小于1～3)，它是判斷變壓器絕緣劣化和受潮程度 的靈敏指標(biāo)。

②測(cè)量繞組的直流電阻?？梢耘袛鄬?dǎo)線焊接不良、繞組短路、開關(guān)或引線接觸不良等故障。

③變壓比試驗(yàn)。用于判斷繞組匝間或?qū)娱g有無(wú)短路，開關(guān)引線有否接錯(cuò)等故障。

④直流耐壓試驗(yàn)。直流耐壓試驗(yàn)包括直流耐壓試驗(yàn)與直流泄漏電流的測(cè)量，前者是試驗(yàn)絕緣耐電強(qiáng)度，后者是檢查絕緣狀況，二者試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，試?yàn)方法一致。

⑤交流耐壓試驗(yàn)。交流耐壓試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)變壓器的集中性絕緣弱點(diǎn)，如線圈的絕緣受潮或開裂、線圈松動(dòng)、引線距離不夠、絕緣物上有污物等。

⑥油的試驗(yàn)。內(nèi)部故障會(huì)影響油的變化。所以通過(guò)油的耐壓、酸值、微量水分試驗(yàn)可間接反映出變壓器的內(nèi)部缺陷，為變壓器的故障判斷提供可靠依據(jù)。

(6)試運(yùn)行必須在檢查維修后試驗(yàn)項(xiàng)目合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行。中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的變壓器。中性點(diǎn)要可靠接地。第一次投入，一般由高壓側(cè)投入，可全壓沖擊合閘，送電持續(xù)10min，變壓器應(yīng)無(wú)異?，F(xiàn)象。保護(hù)裝置未出現(xiàn)誤動(dòng)作，則試運(yùn)行成功。

(7)定期檢查配電變壓器套管表面污垢、有無(wú)閃絡(luò)痕跡和缺損。接地是否良好，用搖表測(cè)試接地電阻。

(8)以聲音判斷變壓器的好壞。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)出輕微、均勻的嗡嗡聲，如果聲音異常，說(shuō)明出現(xiàn)故障。由于聲音異常有多種，處理方法也不相同：

①均勻的嗡嗡聲變大，但沒(méi)有雜音，這是變壓器負(fù)荷增加或電壓升高所致，應(yīng)及時(shí)調(diào)整變壓器負(fù)荷。

②運(yùn)行時(shí)發(fā)出雜音，并沒(méi)有規(guī)律，這是由于內(nèi)部個(gè)別緊固件松動(dòng)，如果聲音非常大，則可能是鐵心損壞，應(yīng)及時(shí)處理。

③運(yùn)行時(shí)發(fā)出劈啪的放電聲，這是內(nèi)部接觸不良，產(chǎn)生火花放電或者絕緣擊穿放電，應(yīng)及時(shí)處理，否則可能造成變壓器起火或爆炸。

(9)加強(qiáng)對(duì)變壓器的值班巡視檢查。有值班人員的變電所應(yīng)每小時(shí)巡視抄表一次，無(wú)值班人員的變電所每周至少檢查一次。檢查電力變壓器三相電流是否平衡或超過(guò)額定值，如發(fā)現(xiàn)三相電流嚴(yán)重失衡，應(yīng)采取措施調(diào)整；檢查變壓器油位是否正常，有無(wú)滲漏現(xiàn)象，若有則及時(shí)加油；檢查安裝在變壓器上的溫度計(jì)及排風(fēng)扇等，如溫度過(guò)高，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)或降低變壓器負(fù)載。這樣可及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。把故障消滅在最初狀態(tài)。