10kV配电变压器故障分析与诊断技术研究史闯

史闯

摘要：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。

关键词：变压器；故障；分析；诊断；配电网

1配电变压器的意义

配电变压器，顾名思义其实就是改变电压的场所。我们知道电力系统网络是个庞大的网络系统，就像是南水北调、西气东输这类工程一样，我国的电力系统也在逐渐的发展成一个联通的网络系统，这个时候变电站的存在就显得格外重要。我们知道发电厂的电能都是要往外输送的，为了能够将发电厂出来的电能输送到较远的地方，我们必须将电压升高，改为高压电，在送到用户的用电场所的时候再将其电压降低，这一系列的工作是要靠变电站来完成的。变电站的主要设备是开关和配电变压器。在整个的电力系统中，配电变压器具有核心作用，就负责进行电流的升降压以及配电处理，然后经由输电线路向外运输。近些年来，随着智能化、信息化、科技化的迅速发展，变电站对于内外部的相关电气设施设备的安装与调试工作都在如火如荼的进行，综合考虑全面工作的后期检测与维修工作，维护电力系统的整体稳定性和安全性，为我们的用户百姓提供安全优质全面的服务，配电变压器是至关重要的。

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导致的闪络、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。

3故障分析

3.1初步研判

智能配电网运行监控平台每个小时从用电信息采集系统调取各台区电压、电流等数据信息，供运维检修人员对辖区内台区负荷进行监控。通过智能配电网运行监控平台，该台区故障前负荷监控曲线，数据显示：该变压器故障前负荷未出现过载现象，初步研判故障原因为设备内部原因。

3.2吊芯检查

变压器故障原因错综复杂、形式多样化，为更准确、更直观、更深层次地发现其故障原因，试验人员对该变压器进行吊芯检查。检查情况：变压器油发黑，有焦糊气味；变压器器身上表面存在大量碳化及绕组融化后产生的铜瘤；变压器低压绕组B铜排引线出头与夹件之间有明显放电痕迹；变压器高压绕组外观良好，低压绕组C相严重变形；铁芯拆除后，低压C绕组因短路，其铜箔已经熔断。

3.3故障原因分析

根据吊芯数据分析，可以判定变压器内部出现了短路，且短路后变压器又经过了连续运行，直至铜箔在短路电流运行下，变形、绝缘大量击穿而出现了更严重的短路。分析引起变压器短路的原因可能为以下情况：由变压器低压B相绕组出头铜排引线及弯板夹件之间的灼烧痕迹可以看出，该变压器在运行过程中，其负载线路可能遭受过大气过电压（雷电）情况。

当低压输电线路遭受雷击时，雷电形成的过电压会使低压绕组对地产生放电，同时造成变压器绕组的绝缘损伤，使变压器绕组绝缘产生碳化，存在绝缘损伤的变压器继续运行，变压器绕组绝缘会加速碳化，直至放电，最终造成绝缘击穿、短路，从而引发故障。如果出现短路的变压器继续运行，绕组层间短路电流会非常大，变压器绕组会发热，温度会急剧升高，绕组绝缘大量烧毁，使变压器绕组出现更严重的短路。

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。

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结束语

总之，在不断快速发展的社会经济中，电力的发展也带动着我国经济的稳定提升，而作为关键环节的配电变压器来说，只有控制好变电站的相关电气设备设施的安装与设计检测，才能保证我国电网系统的整体稳定运行、发展。在这个市场竞争越来越激烈的大环境下我们只有不断地更新技术，提升自身水平，才能保证不被进步的科技大潮所淘汰。

参考文献

[1]金大博．电力变压器运行维护与故障分析[J]．科技创业家，2016，30(24).

[2]刘磊．电力变压器故障诊断新技术浅析［[J]．电子技术与软件工程，2017，130(27).