配電干式變壓器幾種損壞分析

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文章來源:北京創聯匯通電氣 ????? 發布時間： 2021-03-16 06:20:00

導讀：到1983年底，我縣共有干式變壓器2350臺，總容量為126300干伏安。做好配電干式變壓器的運行維護，分析配電干式變壓器的故障和損壞原因，并采取相應的對策，是我們一項非常重要的任

到1983年底，我縣共有干式變壓器2350臺，總容量為126300干伏安。做好配電干式變壓器的運行維護，分析配電干式變壓器的故障和損壞原因，并采取相應的對策，是我們一項非常重要的任務。信息來自：輸配電設備網絡。1.我配電干式變壓器的損壞及運行狀況

(一)、我縣配電干式變壓器損壞

據蓋州和熊岳兩個農電試修所1983年不完全統計，全年因各種原因移交檢修的干式配電變壓器有210臺。其中因絕緣受潮不合格線圈86個。有13套套管被外力破壞，其他四川套是由于各種缺陷。隱患損壞。損壞率為每100臺5.3次，根據損壞原因可分為以下幾種情況：

1.由于缺少油、油中的水分和雜質，44套線圈因絕緣潮濕和油抗壓強度降低而損壞，占損壞總數的39.6%。

2.由于累計過載，溫升超過規定值，使絕緣介質變脆老化，19套干式變壓器油因過熱分解損壞，占總損壞的17%。1%;

3.因未安裝避雷器或避雷器故障遭雷擊損壞的有15臺，占總損壞臺數的13.5%；

4.11臺因架設不合格、外力或年久失修造成二次側混線短路而損壞，占總損壞臺數的9.9%；5.因過載、短路，一次、二次未裝合格熔斷器，7臺因失去保護而損壞，占損壞機組總數的6.3%；

6.因高壓套管污染和損壞(裂紋和裂紋)而損壞的油箱有5個，占損壞總數的4.5%。

配電干式變壓器的損壞不僅造成了嚴重的經濟損失，還造成了嚴重的觸電傷亡。我們縣在這方面的教訓是慘痛的。

為了及時發現配電干式變壓器的缺陷，今年3月以來，我局在蓋州和熊岳安排了兩個試修中心，對全縣農村用戶的配電干式變壓器進行了測試。測試結果表明，相當一部分干式配電變壓器存在運行故障。比如蓋州試修院已檢測的535臺，缺油105臺，占檢測總數的19.6%，耐油壓合格38臺，占檢測總數的7.1%；不合格的有50個，占檢測總數的9%。3%;交流耐壓不合格單位30個，占總檢測單位的5.6%。來源：http://tede.cn

二、干式變壓器損壞原因分析

經驗證明，配電干式變壓器的內部損壞，無論程度如何，大多是由絕緣結構和絕緣介質(電纜紙、干式變壓器油等)損壞造成的。)由許多因素(如溫度、電、化學和機械，等)引起。).

溫度是配電干式變壓器運行中較常見的因素。它是由干式變壓器的介質損耗和銅鐵損引起的。短路時除正常工作溫度外，還會有過載、過流引起的突然溫升(短路時短路電流達到額定電流的25~30倍)。所以銅損會達到額定電流的幾百倍，繞組溫度上升非常快)。

干式變壓器的固體絕緣介質在溫度的作用下會失去水分，變脆，降低機械強度。如果溫度繼續升高，熱值會繼續升高，形成惡性循環，進一步熔化、開裂、燒焦絕緣介質，直至完全破壞。這叫熱擊穿。熱擊穿發生緩慢，通常需要幾個小時。然而，當突然短路時，經過的時間I #p#分頁標題#e#

干式變壓器油在溫度的作用下會過熱分解，使其性能變差。瓷絕緣，如套管，在溫度作用下也會有空隙，造成損壞。來源：http://tede.cn

電氣動作也是干式配電變壓器運行中經常容許的一個因素。干式變壓器的絕緣不僅長期承受工作電壓，而且短期或瞬間承受內部過電壓和大氣過電壓。工作電壓的作用是長期的，主要來自局部放電的弱絕緣部分，發展為電化學擊穿。過電壓主要產生積累效應，逐漸放大還原程度，較終導致電擊穿。電擊穿的形成機制是絕緣介質中的自由電子，在強電場的作用下，加速其運動速度，增加其動能，離解形成電子坍縮，構成放電形成階段。如果放電通道進一步發展，電流急劇增大，電介質被破壞，電壓降至零，構成放電完成階段，即主放電階段。主放電時間很快，十分之幾秒就可以完成。

化學作用也是干式配電變壓器運行中不可避免的因素。化學作用主要是指氧化、水解和沉淀形成的過程。例如，固體絕緣介質和干式變壓器油接觸空氣后，在溫度的共同作用下，會引起氧化沉淀、腐蝕，影響絕緣，使其發生化學變化；它導致老化，較終以故障的形式損壞。化學變化主要是由絕緣介質中電場不均勻的地方局部放電引起的。我們稱之為局部放電和老化引起介質化學變化的全過程，直至較終發展為熱擊穿電化學擊穿。電化學擊穿通常需要很長時間，有時需要幾個小時到幾年。在干式變壓器的運行中，經常會遇到機械力的影響，如電動勢。特別是突然短路，會有很大的電動勢(因為電

力與電流的平方成正比，突發短路時干式變壓器繞組受到的電動力可達額定時的幾百倍)，往往使絕緣遭到機械破。信息請登陸:輸配電設備網

根據上述各種擊穿的機理，通過對損壞的配電干式變壓器修試分析，說明配電干式變壓器的損壞大都是由于電擊穿和電化學擊穿而引起擊而熱擊穿損壞的數量相對要少一些)絕緣結構絕緣介質存在的某些缺陷，是造成前兩種的穿的內在原因，這可從下述在修試中總結擊各種缺陷情況得到證明。

1、絕緣介質中存在氣隙，浸漆不佳，其中形成一定空腔，在一定的電場強度下而擊穿。

2、絕緣結構中存在簿弱部位，如線圈端部、引線、線圈間、匝間等電場強度分布不均，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干式變壓器高壓線圈，其端部可能出現很大的電壓梯度，如下列圖中曲線①在發生電磁振蕩時電壓分布如曲線②由圖可見，這時，某些部位的線圈，它的對地主絕緣甚至承受比沖擊放電壓的還要高的電壓。信息來自:

3、絕緣結構工藝不良。如導線表面有角、毛刺，油箱及金屬構件中有尖角，紙筒與墊塊間、線匝與墊塊間有楔形油隙，在較高的電場作用下而擊穿。信息請登陸:輸配電設備網 #p#分頁標題#e#

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。其中氣體的擊穿強度低;發生放電而擊穿。

5、金屬部件和導體間的電氣連接不良絕緣處理不好，于該處發生放電而擊穿。 6、干式變壓器油中含有氣體、雜質、水份使擊穿電壓大為降低。例如當油中存在氣泡時，其在電壓作用下的場強與介質的介電系數成反比

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故氣泡中的場強遠比油低，故氣泡極易放電。而水份在電場作用下易發生極化，形成沿電場方向的雜質“小橋”，因其泄電漏電流較大，引起雜質發熱，使水份氣化，較后導致放電擊穿。

三、防止配電干式變壓器損壞的對策

由上所述，我們知道配電干式變壓器的損壞一是由于運行管理不善，二是技術上的問題解決不好而造成的。因此必須從這兩方面采取措施。信息來源:http://tede.cn

(一)、關于技術方面的措施：配電干式變壓器的損壞在技術上主要是由于在溫度、電氣化學和機械等因素作用下，致使絕緣老化、變質，較后發生熱擊穿、電擊穿或電化學擊穿而造成的。損壞時，可能是因為其中的一種擊穿穿而作用的結果，也可能是其中的兩種或兼而有之而作用的結果。為了有效地防止各種擊穿損壞干式變壓器，我們有必要再來分析一下影響它們的因素，并提出解決的辦法。

1. 關于溫度信息來源:

溫度是影響熱擊穿、電化學擊穿的一種重要的因素。

實驗證明，擊穿電壓隨周圍媒質溫度增加而顯著下降，與溫度成指數反比關系。在運行中要防止干式變壓器的溫升超過規定的數值，以免降低其使用壽命和導致擊穿破壞。眾所周知，配電干式變壓器絕緣材料使用壽命與周圍溫度成指數函數關系，可用下列經驗公式來確定。

T=A

其中T～使用壽命，年，

A～常數，對油浸干式變壓器約為7.15×104

～系數，約為0.088，信息來源:http://tede.cn

～絕緣的溫度，℃，

從上式可見，當絕緣的長期耐受溫度為90～95℃時，其正常損壞期為20年左右。而當度每增加3℃，絕緣材料的壽命將減少一半。為防止溫度過高，可采取下列措施：信息來源:

①限制干式變壓器不應長期過載和防止短路，根據焦耳一楞次定律Q=0.24I2Rt可知，決定發熱量的主要因素是I，I越大，I2增值越快，在比較短的℃時間內就有可能燒毀干式變壓器。特別是短路時的情況更為嚴重。其次，雖然電流超過不甚大，但過負荷時間很長，由于熱量積累的關系也會燒毀干式變壓器。一般過負荷燒毀的干式變壓器多半發生二次繞組。

⑨一、二次安裝合格的熔絲，以便一旦短路和過載時，熔絲熔斷，使干式變壓器得到保護但要注意下列問題。 #p#分頁標題#e#

(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體代替，也不能以低壓熔絲代替高壓熔絲。因為在同樣的額定電流下，由低熔點高電阻系數的鉛鋅制成的低壓熔絲，耍比用高熔點低電阻系數的銅銀等制成的高壓熔絲具有較大的截面因此熔斷時，金屬蒸氣多，對滅弧不利。

3、關于絕緣

絕緣介質質量的好壞，絕緣結構完善程程度與否，對各種擊穿的影響很大，如絕緣介質導熱性能好，熱導大，則不易發生熱擊穿。如絕緣介質均勻致密，則其擊穿強度相對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，會使電場發生畸變，擊穿電壓大大降低。如運行中絕緣受潮‘使介質損失增加，有時也會發生熱擊穿，若絕緣結構存在某些弱點，如電纜紙質量不佳，墊層厚度不夠，導線有毛刺、尖角，層間絕緣處理不當時，極易從這些地方擊穿。若干式變壓器油中含有水份，雜質時，其擊穿強度也會大大降低。為防止上述情況，可解決下列幾個問題。在設計制造時要保證絕緣材料的質量，盡量均勻致密，墊足層數，包扎均勻，去掉導線上的毛刺、尖角繞制線圈時，防止用力錘打，在檢修時，可適當提高有關部位的絕緣強度或加大絕緣間隔如對層間絕緣簿弱的干式變壓器可，將端部線圈匝間的絕緣(約為全部線圈的5%)適當予以加強。在浸漆烘于時，要設法防止產生漆泡和漆瘤，消除絕緣中的水份氣泡在運行中，要防止線圈受潮，絕緣性能劣化，要加強對干式變壓器的油務監督。防止干式變壓器滲漏油、缺油，空氣水份、進入干式變壓器，防止油中有雜質。

3、關于過電壓過電流

如前所述，過電壓過電流對干式變壓器的破壞作用也很大，也必須加以防止和限制。

過電流的作用有兩方面：即發熱和機械力作用。發熱會導致熱擊穿。機械力的作用會使線圈發生位移磨損絕緣，使絕緣結構、整個線圈遭到破壞。

過電壓對干式變壓器的危害很大，以大氣醒過電壓為例，因為它的幅值很高(高達十幾倍相于電壓)，持續時間很短(不超過幾十微秒)所以其危害性較大，其性質也較特殊。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法防止。除了加強干式變壓器絕緣薄弱的部位外，還必須對大氣過電壓加以限制。其方法是在高低壓出口側安裝伐型避雷器。但在安裝運行中要注意以下幾個問題。信息來源: #p#分頁標題#e#

(1)高壓伐型避雷器要盡量靠近干式變壓器安裝，距離越近，效果越好，一般安裝在跌落開關內側。這樣便于試驗，維修和退出運行。值得注意的是，不要安裝在干式變壓器的外殼上，以防避雷器爆炸時斌毀干式變壓器。 (2)避雷器的地應與干式變壓器外殼和低壓側中性點連在一起共同接地，如下圖。這樣，當高壓側落雷，避雷器放電時，干式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有作用在干式變壓器的絕緣上這對干式變壓器的保護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干式變壓器外殼間發生絕緣擊穿的危險。我縣曾發生過因避雷器接地與兩線一地運行的干式變壓器的一次工作接地線相連而未與外殼連在一起，避雷器放電時對外殼而擊穿。

(3)為防止低壓側落雷和反變換波的影響，應在低壓側出口處，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，在配電干式變壓器和避雷器之間，增設一組電感線圈。其構造，線圈直徑20厘米，30匝左右，長度24厘米，電感量為100微亨。

(5)兩線一地制運行的配電干式變壓器，為了使雷擊后較易切斷工頻續流，較好選用15KV的伐型避雷器。信息請登陸:輸配電設備網

(二)關于運行管理方面的措施信息來自:

1.搞好配電干式變壓器的現場試驗，特別要開展配電干式變壓器感應耐壓試驗，及早發現匝間，層間的局部放電缺陷。這對運行年限較長，維護管理不善的農村配電干式變壓器尤其必要。

2.加強巡視檢查

農村配電干式變壓器絕大部分安裝在室外。它經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，它還受到經常變化的負荷的影響作用。有時它還要受到外力的破壞。為了掌握其運行狀況，及時發現缺陷，必須定期巡視，較好一月一次。

巡視內容主要有：

(一)聲音是否正常

(1)發出的聲音較正常的嗡嗡聲大，沉重而無雜音。是過負荷。過電征過電流穿越短路引起的。

(2)發出放電的劈裂聲，可能是缺芯接地線斷裂：發出間斷性放電的吱一吱聲，可能是鐵芯接地接觸不好。信息來自:

(3)發出連續的或間歇的撞擊聲和清脆的唰唰聲，可能是干式變壓器外殼與其它外物(大小不同)接觸(接觸程度不同)時，因鐵芯振動而引起外物振動所致。