配电变压器故障及损坏原因分析

配电变压器故障及损坏原因分析

崔延东 蒋成功 朱勇

乌鲁木齐石化公司机电仪运维中心   新疆乌鲁木齐市 830019

摘要：本文深入研究了配电变压器的故障及损坏原因，介绍了其工作原理，详细探讨了常见故障如绕组短路和绝缘击穿。分析了过载运行、电气击穿、湿度等因素对变压器的潜在威胁。为防范问题，提出了定期检测与维护、过载保护装置等预防和维护措施。

关键词：配电变压器；故障；损坏；原因；

一、研究背景

随着社会的不断发展和电力需求的增加，配电变压器作为电力系统中的核心设备之一，扮演着电能传输和分配的关键角色。然而，长期以来，配电变压器在运行过程中常常受到各种因素的影响而发生故障或损坏，给电力系统的稳定运行带来潜在威胁。因此，对配电变压器的故障及损坏原因进行深入研究，具有重要的工程实践和理论研究价值。在电力系统中，配电变压器承担着升降电压、平衡电流负载等关键任务，其性能稳定与否直接关系到电力系统的可靠性和安全性。随着电网规模的不断扩大和电力负荷的增加，配电变压器的运行环境也变得更加复杂和严峻。在这种背景下，深入研究配电变压器故障及损坏原因，探索有效的预防和维护措施，对于提升电力系统的整体性能具有重要的意义。

因此，本研究将从配电变压器的工作原理出发，系统分析配电变压器可能面临的各类故障和损坏原因，并通过实际案例和数据进行深入剖析。通过对故障机理和损坏模式的深入理解，可以为电力系统的工程设计、运行管理以及设备维护提供科学依据，降低故障风险，提高电力系统的可靠性和稳定性。

二、配电变压器的工作原理

配电变压器的工作原理基于电磁感应的基本原理，通过变换电压实现电能的传输。在工作时，变压器的主要组成部分包括高压绕组、低压绕组、铁芯等。高压绕组和低压绕组之间通过铁芯的电磁感应耦合实现能量的传递。当高压绕组通入电流时，产生的磁场通过铁芯感应到低压绕组，导致在低压绕组中感应出电动势。根据电磁感应定律，高压绕组和低压绕组的匝数比决定了电压的升降。通过调整变压器的绕组匝数比，可以实现电压的升降，满足不同电网电压要求。

深入理解配电变压器的工作原理，有助于分析其在运行中可能发生的各类故障和损坏。例如，绕组短路、绝缘老化等问题可能直接影响电磁感应的效果，进而导致变压器性能下降或故障发生。通过对工作原理的深入了解，可以有针对性地制定维护和检修策略，提高变压器的可靠性和稳定性。

三、配电变压器的常见故障

3.1绕组短路

绕组短路是变压器常见的故障之一。它可能由于绕组内部绝缘老化、设备振动引起的绕组匝间短路等原因导致。这会使电流在绕组中发生异常，引起温升升高，进而影响正常的电能传输。

3.2绝缘击穿

绝缘击穿是指绝缘性能不足，导致高压和低压之间发生电气击穿。这种故障可能引发火灾等严重后果，同时也对变压器的绝缘系统造成损害，降低了其工作可靠性。

3.3接地故障

接地故障是指变压器绕组中出现对地短路。这种故障可能由于设备老化、外部因素引起的金属部件接地等原因导致。接地故障会引起电流异常，造成设备过热，严重时可能导致设备损坏。

了解这些常见故障的成因和特点对于及时发现、预防故障具有重要作用。建立完善的巡检和监测体系，采用先进的检测设备对关键部位进行定期检测，是预防这些故障的有效手段。

四、配电变压器的损坏原因分析

4.1 过载运行

长时间的过载运行是导致配电变压器损坏的常见原因之一。过载可能由于电网负荷突增、设备设计不当等原因引起。在过载状态下，变压器内部电流和磁通密度升高，导致绕组温度升高。这种高温会引起绝缘材料老化，加速油纸绝缘的氧化，从而降低绝缘性能。长期过载会使变压器各部件的温度长时间维持在较高水平，这对于油的氧化、金属零部件的老化都会产生不利影响。过载还可能导致冷却系统不足，使得散热不畅，加剧了变压器内部的温度上升。

4.2 电气击穿

电气击穿是绝缘失效的一种严重形式，可能由于设备老化、污秽、局部放电等原因引起。在电气击穿过程中，绝缘被穿透，形成导电通路，导致电流失控、设备短路等问题。设备老化是电气击穿的主要诱因之一。随着使用时间的增长，变压器内部绝缘材料会受到电场和热场的影响而逐渐老化，失去原有的绝缘性能。此外，设备表面的灰尘、湿气等污染物质也可能在电场的作用下导致电气击穿。局部放电是电气击穿的先兆，是由于局部缺陷或异物引起的局部电场集中放电现象。长期存在的局部放电会导致绝缘材料的破坏，最终形成电气击穿。

4.3 湿度和环境条件

湿度和恶劣的环境条件是可能导致绝缘失效和设备腐蚀的重要因素，从而引发变压器损坏。在高湿度或腐蚀性气候条件下，设备的绝缘性能可能明显下降，增加了故障的风险。高湿度环境对绝缘材料的影响主要表现为吸湿、绝缘电阻下降和可能的电气击穿风险。长时间高湿度会使得绝缘材料中吸收水分，降低其绝缘阻力，导致设备性能下降。同时，湿度还可能促使污染物在设备表面聚集，加剧电气击穿的可能性。

恶劣的环境条件，如腐蚀性气体或化学物质的存在，可能导致设备表面金属部件腐蚀，影响设备的机械强度和电气性能。腐蚀还可能导致局部放电，加速设备的老化和损坏。

五、预防和维护措施

5.1 定期检测与维护

为降低配电变压器故障和损坏的风险，实施定期的检测与维护是至关重要的措施。这包括对配电变压器进行全面的检测，采用多种手段评估设备的运行状况，并进行必要的维护工作。

5.1.1绝缘电阻测试：定期对变压器的绝缘电阻进行测试，以确保绝缘系统的良好状态。测试结果可以帮助发现潜在的绝缘问题，采取相应的修复措施。

5.1.2油质分析：对变压器绝缘油进行定期的油质分析，检测油中是否存在异常物质，如水分、金属颗粒等。油质分析结果可为设备的健康状况提供重要信息，有助于提前预防潜在故障。

5.1.3机械检查：定期进行机械方面的检查，包括变压器的冷却系统、连接部件等。确保设备的机械结构完好，预防由于机械问题引起的故障。

通过定期检测与维护，可以及时发现设备的问题并进行修复，提高设备的可靠性和稳定性，延长其使用寿命。

5.2 过载保护装置的应用

为有效防范过载运行导致的潜在损害，合理设置过载保护装置显得至关重要。过载保护系统的灵敏性和可靠性直接影响了配电变压器的安全运行。

5.2.1设备选择与设置：选择适当的过载保护装置，并确保其与配电变压器的额定参数相匹配。合理设置过载保护的触发阈值，以确保在异常过载情况下及时启动保护机制。

5.2.2实时监测系统：引入实时监测系统，能够对配电变压器的电流负载进行实时监测。通过监测系统提供的数据，及时发现潜在的过载情况，采取相应的措施，防范损坏风险。

5.2.3联动保护机制：建立联动保护机制，使过载保护系统与其他保护装置协同工作。例如，与温度监测、液压保护等系统联动，形成多层次的保护体系，提高系统的全面防护能力。

通过合理应用过载保护装置，可以有效降低因长时间过载引起的潜在损害风险，保障配电变压器的安全运行。

结论：

通过对配电变压器故障及损坏原因的深入分析，可以制定科学的预防和维护策略，提高变压器的可靠性和安全性。未来的研究可以更加关注先进的监测技术和智能维护系统的应用，为电力系统的稳定运行提供更为全面的保障。未来的研究可以更加深入地关注先进监测技术和智能维护系统在电力系统中的具体应用，以及与其他智能设备的联动，为电力系统的稳定运行提供更为全面的保障。

参考文献：

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[2]李腾，张晨晨，蒲道杰.电力变压器运行中检修与维护的研究[J].华东科技：学术版，2017（8）：306.