配电干式变压器几种损坏分析

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文章来源:北京创联汇通电气发布时间： 2021-03-16 06:20:00

导读：到1983年底，我县共有干式变压器2350台，总容量为126300干伏安。做好配电干式变压器的运行维护，分析配电干式变压器的故障和损坏原因，并采取相应的对策，是我们一项非常重要的任

到1983年底，我县共有干式变压器2350台，总容量为126300干伏安。做好配电干式变压器的运行维护，分析配电干式变压器的故障和损坏原因，并采取相应的对策，是我们一项非常重要的任务。信息来自：输配电设备网络。1.我配电干式变压器的损坏及运行状况

(一)、我县配电干式变压器损坏

据盖州和熊岳两个农电试修所1983年不完全统计，全年因各种原因移交检修的干式配电变压器有210台。其中因绝缘受潮不合格线圈86个。有13套套管被外力破坏，其他四川套是由于各种缺陷。隐患损坏。损坏率为每100台5.3次，根据损坏原因可分为以下几种情况：

1.由于缺少油、油中的水分和杂质，44套线圈因绝缘潮湿和油抗压强度降低而损坏，占损坏总数的39.6%。

2.由于累计过载，温升超过规定值，使绝缘介质变脆老化，19套干式变压器油因过热分解损坏，占总损坏的17%。1%;

3.因未安装避雷器或避雷器故障遭雷击损坏的有15台，占总损坏台数的13.5%；

4.11台因架设不合格、外力或年久失修造成二次侧混线短路而损坏，占总损坏台数的9.9%；5.因过载、短路，一次、二次未装合格熔断器，7台因失去保护而损坏，占损坏机组总数的6.3%；

6.因高压套管污染和损坏(裂纹和裂纹)而损坏的油箱有5个，占损坏总数的4.5%。

配电干式变压器的损坏不仅造成了严重的经济损失，还造成了严重的触电伤亡。我们县在这方面的教训是惨痛的。

为了及时发现配电干式变压器的缺陷，今年3月以来，我局在盖州和熊岳安排了两个试修中心，对全县农村用户的配电干式变压器进行了测试。测试结果表明，相当一部分干式配电变压器存在运行故障。比如盖州试修院已检测的535台，缺油105台，占检测总数的19.6%，耐油压合格38台，占检测总数的7.1%；不合格的有50个，占检测总数的9%。3%;交流耐压不合格单位30个，占总检测单位的5.6%。来源：http://tede.cn

二、干式变压器损坏原因分析

经验证明，配电干式变压器的内部损坏，无论程度如何，大多是由绝缘结构和绝缘介质(电缆纸、干式变压器油等)损坏造成的。)由许多因素(如温度、电、化学和机械，等)引起。).

温度是配电干式变压器运行中较常见的因素。它是由干式变压器的介质损耗和铜铁损引起的。短路时除正常工作温度外，还会有过载、过流引起的突然温升(短路时短路电流达到额定电流的25~30倍)。所以铜损会达到额定电流的几百倍，绕组温度上升非常快)。

干式变压器的固体绝缘介质在温度的作用下会失去水分，变脆，降低机械强度。如果温度继续升高，热值会继续升高，形成恶性循环，进一步熔化、开裂、烧焦绝缘介质，直至完全破坏。这叫热击穿。热击穿发生缓慢，通常需要几个小时。然而，当突然短路时，经过的时间I #p#分页标题#e#

干式变压器油在温度的作用下会过热分解，使其性能变差。瓷绝缘，如套管，在温度作用下也会有空隙，造成损坏。来源：http://tede.cn

电气动作也是干式配电变压器运行中经常容许的一个因素。干式变压器的绝缘不仅长期承受工作电压，而且短期或瞬间承受内部过电压和大气过电压。工作电压的作用是长期的，主要来自局部放电的弱绝缘部分，发展为电化学击穿。过电压主要产生积累效应，逐渐放大还原程度，较终导致电击穿。电击穿的形成机制是绝缘介质中的自由电子，在强电场的作用下，加速其运动速度，增加其动能，离解形成电子坍缩，构成放电形成阶段。如果放电通道进一步发展，电流急剧增大，电介质被破坏，电压降至零，构成放电完成阶段，即主放电阶段。主放电时间很快，十分之几秒就可以完成。

化学作用也是干式配电变压器运行中不可避免的因素。化学作用主要是指氧化、水解和沉淀形成的过程。例如，固体绝缘介质和干式变压器油接触空气后，在温度的共同作用下，会引起氧化沉淀、腐蚀，影响绝缘，使其发生化学变化；它导致老化，较终以故障的形式损坏。化学变化主要是由绝缘介质中电场不均匀的地方局部放电引起的。我们称之为局部放电和老化引起介质化学变化的全过程，直至较终发展为热击穿电化学击穿。电化学击穿通常需要很长时间，有时需要几个小时到几年。在干式变压器的运行中，经常会遇到机械力的影响，如电动势。特别是突然短路，会有很大的电动势(因为电

力与电流的平方成正比，突发短路时干式变压器绕组受到的电动力可达额定时的几百倍)，往往使绝缘遭到机械破。信息请登陆:输配电设备网

根据上述各种击穿的机理，通过对损坏的配电干式变压器修试分析，说明配电干式变压器的损坏大都是由于电击穿和电化学击穿而引起击而热击穿损坏的数量相对要少一些)绝缘结构绝缘介质存在的某些缺陷，是造成前两种的穿的内在原因，这可从下述在修试中总结击各种缺陷情况得到证明。

1、绝缘介质中存在气隙，浸漆不佳，其中形成一定空腔，在一定的电场强度下而击穿。

2、绝缘结构中存在簿弱部位，如线圈端部、引线、线圈间、匝间等电场强度分布不均，在较高外施电压作用下而击穿。例如高频雷电冲击波浸入配电干式变压器高压线圈，其端部可能出现很大的电压梯度，如下列图中曲线①在发生电磁振荡时电压分布如曲线②由图可见，这时，某些部位的线圈，它的对地主绝缘甚至承受比冲击放电压的还要高的电压。信息来自:

3、绝缘结构工艺不良。如导线表面有角、毛刺，油箱及金属构件中有尖角，纸筒与垫块间、线匝与垫块间有楔形油隙，在较高的电场作用下而击穿。信息请登陆:输配电设备网 #p#分页标题#e#

4、浸漆工艺不好，在浸漆的绝缘件中，形成含有气体的漆瘤、漆泡。其中气体的击穿强度低;发生放电而击穿。

5、金属部件和导体间的电气连接不良绝缘处理不好，于该处发生放电而击穿。 6、干式变压器油中含有气体、杂质、水份使击穿电压大为降低。例如当油中存在气泡时，其在电压作用下的场强与介质的介电系数成反比

信息请登陆:输配电设备网

故气泡中的场强远比油低，故气泡极易放电。而水份在电场作用下易发生极化，形成沿电场方向的杂质“小桥”，因其泄电漏电流较大，引起杂质发热，使水份气化，较后导致放电击穿。

三、防止配电干式变压器损坏的对策

由上所述，我们知道配电干式变压器的损坏一是由于运行管理不善，二是技术上的问题解决不好而造成的。因此必须从这两方面采取措施。信息来源:http://tede.cn

(一)、关于技术方面的措施：配电干式变压器的损坏在技术上主要是由于在温度、电气化学和机械等因素作用下，致使绝缘老化、变质，较后发生热击穿、电击穿或电化学击穿而造成的。损坏时，可能是因为其中的一种击穿穿而作用的结果，也可能是其中的两种或兼而有之而作用的结果。为了有效地防止各种击穿损坏干式变压器，我们有必要再来分析一下影响它们的因素，并提出解决的办法。

1. 关于温度信息来源:

温度是影响热击穿、电化学击穿的一种重要的因素。

实验证明，击穿电压随周围媒质温度增加而显著下降，与温度成指数反比关系。在运行中要防止干式变压器的温升超过规定的数值，以免降低其使用寿命和导致击穿破坏。众所周知，配电干式变压器绝缘材料使用寿命与周围温度成指数函数关系，可用下列经验公式来确定。

T=A

其中T～使用寿命，年，

A～常数，对油浸干式变压器约为7.15×104

～系数，约为0.088，信息来源:http://tede.cn

～绝缘的温度，℃，

从上式可见，当绝缘的长期耐受温度为90～95℃时，其正常损坏期为20年左右。而当度每增加3℃，绝缘材料的寿命将减少一半。为防止温度过高，可采取下列措施：信息来源:

①限制干式变压器不应长期过载和防止短路，根据焦耳一楞次定律Q=0.24I2Rt可知，决定发热量的主要因素是I，I越大，I2增值越快，在比较短的℃时间内就有可能烧毁干式变压器。特别是短路时的情况更为严重。其次，虽然电流超过不甚大，但过负荷时间很长，由于热量积累的关系也会烧毁干式变压器。一般过负荷烧毁的干式变压器多半发生二次绕组。

⑨一、二次安装合格的熔丝，以便一旦短路和过载时，熔丝熔断，使干式变压器得到保护但要注意下列问题。 #p#分页标题#e#

(1)高压熔丝不要裸露在外面，要安装在熔丝管里，这样做便于灭弧，防止弧光短路。

(2)高低压熔丝不能以其它金属导体代替，也不能以低压熔丝代替高压熔丝。因为在同样的额定电流下，由低熔点高电阻系数的铅锌制成的低压熔丝，耍比用高熔点低电阻系数的铜银等制成的高压熔丝具有较大的截面因此熔断时，金属蒸气多，对灭弧不利。

3、关于绝缘

绝缘介质质量的好坏，绝缘结构完善程程度与否，对各种击穿的影响很大，如绝缘介质导热性能好，热导大，则不易发生热击穿。如绝缘介质均匀致密，则其击穿强度相对要高击穿的可能性就要减少。若不够均匀致密，其中含有气孔时，会使电场发生畸变，击穿电压大大降低。如运行中绝缘受潮‘使介质损失增加，有时也会发生热击穿，若绝缘结构存在某些弱点，如电缆纸质量不佳，垫层厚度不够，导线有毛刺、尖角，层间绝缘处理不当时，极易从这些地方击穿。若干式变压器油中含有水份，杂质时，其击穿强度也会大大降低。为防止上述情况，可解决下列几个问题。在设计制造时要保证绝缘材料的质量，尽量均匀致密，垫足层数，包扎均匀，去掉导线上的毛刺、尖角绕制线圈时，防止用力锤打，在检修时，可适当提高有关部位的绝缘强度或加大绝缘间隔如对层间绝缘簿弱的干式变压器可，将端部线圈匝间的绝缘(约为全部线圈的5%)适当予以加强。在浸漆烘于时，要设法防止产生漆泡和漆瘤，消除绝缘中的水份气泡在运行中，要防止线圈受潮，绝缘性能劣化，要加强对干式变压器的油务监督。防止干式变压器渗漏油、缺油，空气水份、进入干式变压器，防止油中有杂质。

3、关于过电压过电流

如前所述，过电压过电流对干式变压器的破坏作用也很大，也必须加以防止和限制。

过电流的作用有两方面：即发热和机械力作用。发热会导致热击穿。机械力的作用会使线圈发生位移磨损绝缘，使绝缘结构、整个线圈遭到破坏。

过电压对干式变压器的危害很大，以大气醒过电压为例，因为它的幅值很高(高达十几倍相于电压)，持续时间很短(不超过几十微秒)所以其危害性较大，其性质也较特殊。它一方面可将线圈与铁芯或油箱间的绝缘或高压线圈与低压线圈间的绝缘击穿，造成线圈接地故障，使主绝缘遭到破坏;另一方，它可使同一线圈内匝与匝间或一段线圈与另一段线圈间的绝缘击穿，造成匝间，短路故障，使纵绝缘遭到破坏。这两种情况都必须设法防止。除了加强干式变压器绝缘薄弱的部位外，还必须对大气过电压加以限制。其方法是在高低压出口侧安装伐型避雷器。但在安装运行中要注意以下几个问题。信息来源: #p#分页标题#e#

(1)高压伐型避雷器要尽量靠近干式变压器安装，距离越近，效果越好，一般安装在跌落开关内侧。这样便于试验，维修和退出运行。值得注意的是，不要安装在干式变压器的外壳上，以防避雷器爆炸时斌毁干式变压器。 (2)避雷器的地应与干式变压器外壳和低压侧中性点连在一起共同接地，如下图。这样，当高压侧落雷，避雷器放电时，干式变压器绝缘上承受的即是避雷器的残压。而接地装置上的电压降并没有作用在干式变压器的绝缘上这对干式变压器的保护是十分有利的能够减少变压带高低压绕组间和高低压绕组对干式变压器外壳间发生绝缘击穿的危险。我县曾发生过因避雷器接地与两线一地运行的干式变压器的一次工作接地线相连而未与外壳连在一起，避雷器放电时对外壳而击穿。

(3)为防止低压侧落雷和反变换波的影响，应在低压侧出口处，安装一组低压伐型避雷器Fs一0.25或MY—400压敏电阻及氧化锌避雷器。

(4)为了限制雷电波侵入陡度与幅度，在配电干式变压器和避雷器之间，增设一组电感线圈。其构造，线圈直径20厘米，30匝左右，长度24厘米，电感量为100微亨。

(5)两线一地制运行的配电干式变压器，为了使雷击后较易切断工频续流，较好选用15KV的伐型避雷器。信息请登陆:输配电设备网

(二)关于运行管理方面的措施信息来自:

1.搞好配电干式变压器的现场试验，特别要开展配电干式变压器感应耐压试验，及早发现匝间，层间的局部放电缺陷。这对运行年限较长，维护管理不善的农村配电干式变压器尤其必要。

2.加强巡视检查

农村配电干式变压器绝大部分安装在室外。它经常受着变化着的气候条件(如温度、雷雨、雪雾、污染等)的影响。另外，它还受到经常变化的负荷的影响作用。有时它还要受到外力的破坏。为了掌握其运行状况，及时发现缺陷，必须定期巡视，较好一月一次。

巡视内容主要有：

(一)声音是否正常

(1)发出的声音较正常的嗡嗡声大，沉重而无杂音。是过负荷。过电征过电流穿越短路引起的。

(2)发出放电的劈裂声，可能是缺芯接地线断裂：发出间断性放电的吱一吱声，可能是铁芯接地接触不好。信息来自:

(3)发出连续的或间歇的撞击声和清脆的唰唰声，可能是干式变压器外壳与其它外物(大小不同)接触(接触程度不同)时，因铁芯振动而引起外物振动所致。