10kV配电变压器故障分析与诊断技术研究
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摘要：10kV配电变压器是电力系统和工业用户使用最广泛的电气设备，在电力输送、分配和使用过程中发挥着重要的作用。其故障发生后，如果不及时排除故障，恢复配电变压器的正常运行，对配电网供电可靠性造成严重影响。为了提高配电变压器故障处理技术，需要对变压器发生故障的原因进行认真分析，并不断提高故障诊断技术，才能更好的保障配电网的安全运行。
关键词：变压器;故障;分析;诊断;配电网
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.082
在我国电力配电网中，配电变压器作为直接面向用电终端客户供电的电力设备，也是电力公司电力供应的主要设备，其中10kV配电变压器拥有数量最多，关系配电网是否可靠运行。10kV配电变压器应用于国计民生的各个领域，遍布城乡各个角落。但10kV配电变压器运行条件差别较大，保护措施较少，故障发生的几率高于其他供电设备。因此，需要重视10kV配电变压器故障分析和诊断技术方面的研究，通过不断提高设备运行维护技术，才能及时准确排除10kV配电变压器故障，进一步提高配电网运行的安全性和可靠性。
1变压器的用途
电力变压器（简称变压器）是用于改变交流电压大小的电气设备。其根据电磁感应原理，能够实现将某一级别的交流电压变换到另一级交流电压，以满足不同场所的用电需求，所以，变压器在电力系统和供电系统中起着非常重要的作用。另一方面，由于受发电机的绝缘水平，发电机工作的输出电压通常为6.3KV，10.5KV或者20KV。这样的低电压很难满足电能长距离传输的要求。因为对功率一定的电能进行传输时，电压越低，电流越大，过高的电流会导致输送电能产生巨大的传输消耗。因此，只有通过升压变压器将发电机的端电压提高到数万伏到数十万伏，以降低电力输送中电流，减少传输线上的能量损失，实现在不增加传输导线的横截面情况完成电能的长距离传输，最大限度降低电能传输消耗。
2配电变压器发生故障原因分析
配电变压器因多种原因会导致其无法安全运行，通过对工作总结也可以发现，导致故障发生的主要原因有以下几点。
2.1绝缘性能降低
通过对过去的10年中在造成故障的起因分析，绝缘性能下降是导致配电变压器故障的重要主因之一。由于变压器绝缘老化，绝缘性能降低，极易因外部原因导致故障的产生与扩大。通常情况下，变压器的正常运行时间应为30-40年，有资料显示，因绝缘性能降低，导致变压器平均的使用寿命为17年左右，如果变压器使用时间超过20年，其因绝缘性能降低导致故障发生明显增加，无法保证供电网供电的可靠性与安全性。
2.2配电线路涌流
线路涌流也常称为线路干扰，产生的主要原因是误操作、有载调压分接头拉弧、变压器解并列等因素導致的闪络、线路故障、操作过电压、电压峰值、其他输配方面影响等配电网异常状况产生，进而导致变压器产生故障。通过相关数据分析也可以看出，在变压器故障中，这类起因在变压器故障中占有很大一部分的比例，因此，必须加以重视。
2.3潮湿
潮湿导致的变压器故障主要是由于变压器安装和使用环境出现改变，如顶盖渗漏、积水浸入、管道渗漏、水分沿配件或套管进入油箱或者绝缘油中存在水分等。
2.4雷电波冲击
变压器遭受雷电波，常见于雷电多发季节或区域，现在通常情况下，除非产生十分明显的雷击现象，一般都是会此类冲击产生的故障按“线路涌流”进行处理。
2.5维护、保养工作不到位
维护、保养工作不到位，也易导致变压器产生故障，这方面产生原因主要有变压器初始安装存在缺陷、变压器保护装置缺失、冷却剂泄漏、腐蚀、污垢未及时清查等。
2.6过载
如果变压器长期工作于超过其设计功率的状态，就会出现“小马拉大车”现象，而过负荷又会导致变压器出现温度升高，超出其设计运行温度，过高的温度对变压器的绝缘产生破坏，进而降低其绝缘性能，导致变压器发故障。
2.7连接不牢固
连接不牢固可能产生于变压器生产工艺和安装的某一个环节，也可能因维护不到位所导致，也有的是因为变压器不同性质金属之间的不当配合，有的是螺栓连接间的紧固不恰当。而随着电力设备生产工艺和安装工艺不断提升，此类现象在近些年有了很大改善，但仍需要给予充分的重视，尤其是重视设生产质量的检验、安装验收、设备维护等诸多环节。
310kV配电变压器的常见故障类型
3.1引线部位故障
10kV配电变压器故障发生的部位来分析，引线部位故障在10kV配电变压器故障中占有最大比重。这方面故障主要是由于引线之间焊接不牢、软铜片焊接不良、引线与接线铜柱下部连接不紧等导致变压器出现局部过热或者开焊等现象。引线部位常常导致变压器不能正常运行，也极易因为三相电压不平衡导致相关配电、用电设备烧毁，对配电安全运行产生恶劣影响。
3.2线圈故障
这类故障，常常是因为设备制造工艺存在缺陷，有的是检修工作不到位，有的则是因为油质劣化、变压器进水受潮、绝缘性能下降等原因导致。线圈故障一旦出现，往往伴随出现油味焦臭、油枕喷油等现象。线圈故障一般发生在高压侧，有匝间短路、层间短路、线圈对地放电等故障现象。
3.3铁芯故障
配电网中正常运行中的变压器在维护过程中不易发现铁芯故障，但铁芯故障如果不能及时排除，易导致油质劣化，进而导致变压器无法正常工作，铁芯故障多因铁轭穿芯螺杆的绝缘损坏而致。
3.4分接开关故障
分接开关故障伴随触头部位过热甚至产生电弧，
进而导致绝缘油出现强烈焦糊气味。其故障主要分为触头烧坏、触头对地放电、接触不良、触头间短路等。其产生原因主要由于触头结垢、受潮或操作不当等导致，有的则是分接开关本身制造质量存在问题。 410kV配电变压器的常见故障诊断
通过对10kV配电变压器常见故障类型产生原因进行分析，结合相关电工知识，可以很准确的诊断变压器故障。
4.1引线部位故障诊断
10kV配电变压器发生故障后，通过对变压器三相间直流电阻测量，如果发现三相直流电阻不平衡值超过4%或者三相中某一相电阻值无限大，基本可以确定是引线部分故障。
4.2线圈故障诊断
10kV配电变压器发生故障后，通过对变压器直流电阻和绝缘电阻分别进行测量，如果测量结果显示直流电阻变大且不稳定，同时绝缘电阻为零时，可以确定为线圈故障。
4.3铁芯故障
在10kV配电变压器的铁芯故障中，最常见的是铁芯多点接地，其故障发生后，导致变压器铁芯局部短路过热，有的甚至导致铁芯局部烧损，从而酿成变压器更换铁芯硅钢片的重大事故发生。再者，因为铁芯的正常接地线也易产生环流，进而导致10kV变压器局部过热，产生放电性故障。铁芯多点接地故障的诊断相对比较复杂，需要维护人员通过以下技术进行诊断判别：第一，对铁芯绝缘电阻进行测量，如果测量的电阻值接近0或者等于0时，基本确定是铁芯接地导致的故障。第二，对变压器接地线中环流进行监视，主要是针对铁芯或夹件通过小套管所导致的变压器接地，通过对变压器接地线有无环流进行测量、观察，如果发现存在环流，则需要进一步停运变压器，对铁芯的绝缘电阻进行测量来加以判别。第三，通过气相色谱进行分析诊断。此种诊断技术主要是利用对油中含气量的分析，作为变压器铁芯接地故障的诊断依据。发变压器发生铁芯接地故障时，依据“变压器油中溶解氣体和判断导则”（GB7252 87）规定，油色谱分析数据有以下特征：总烃含量超过150μL/L的注意数值，同时，甲烷（C2H2）和乙烯（C2H4）均未达到规定 5μL/L注意值，含量极低或者不出现。如果发现乙炔超出注意值，依据相关技术分析，变压器铁芯接地故障很可能是动态接地。为了更准确诊断和判定铁芯是否为多点接地，则需要将气相色谱分析法与前面两种方法相结合，才更具有科学性，也更准确。
4.4分接开关故障诊断
10kV配电变压器发生故障时，为了更准确判定是否为分接开关故障，对分接开关的分接头直流电阻进行测量，分接头直流电阻出现不平衡，可判定为个别触头烧坏。若分接头直流电阻为无限大，可判定为分接头全部烧坏。
5结语
通过对变压器故障产生的原因分析，可以帮助我们更好的处理和排除故障，同时为了保证变压器的安全运行，对常见故障发生的部位进行分类分析，有助于依据不同的故障类型，采取相应诊断与处理措施，才能不断提高配电网运行的可靠性，进而满足社会生产和生活用电需求。
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