從干式變壓器故障模式的損壞程度來區(qū)分干式變壓器的故障機(jī)理，是電力干式變壓器可靠性分析和風(fēng)險評估的必要前提。通過對110千伏及以上電壓等級的干式變壓器故障案例進(jìn)行隨機(jī)抽樣，對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，初步形成干式變壓器故障模式與故障嚴(yán)重程度及原因的關(guān)系。[關(guān)鍵詞]電力干式變壓器；故障模式；大型干式電力變壓器是輸電樞紐和電網(wǎng)運(yùn)行的主要設(shè)備，其安全性和可靠性是保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的必要門檻。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模和干式變壓器單機(jī)容量的不斷增加，其故障給民經(jīng)濟(jì)造成的損失越來越大，因此對干式變壓器進(jìn)行可靠性分析和風(fēng)險評估變得越來越重要。1干式變壓器故障分類根據(jù)統(tǒng)計分析的需要，可以對干式變壓器故障進(jìn)行相應(yīng)的分類。1.1干式變壓器故障按零件分類。干式變壓器故障通常可分為繞組故障、鐵芯故障、分接開關(guān)故障、引線故障、套管故障、絕緣故障和密封故障。1.2干式變壓器故障分類根據(jù)原因，干式變壓器故障的原因基本可以分為：(1)制造：制造工藝不好，設(shè)計不合理，材料質(zhì)量差，異物進(jìn)入，雜質(zhì)；(2)維修：維修不當(dāng)、受潮、誤操作、振動；(3)環(huán)境：外部短路、雷擊、自然損壞；(4)其他。1.3干式變壓器故障按嚴(yán)重程度分類。不同故障模式按嚴(yán)重程度分類：(1)一級災(zāi)害：干式變壓器爆炸或完全損壞；(2)二級殺傷力：干式變壓器性能嚴(yán)重退化或嚴(yán)重?fù)p壞，必須立即停機(jī)；(3)三級臨界：干式變壓器性能輕度退化或輕度損壞；(4)四級輕度：對干式變壓器運(yùn)行影響不大，但需要不定期維護(hù)。2干式變壓器故障定位分析2.1繞組故障干式變壓器的繞組是干式變壓器的心臟，它構(gòu)成了干式變壓器輸入輸出功率的電路。其故障模式可分為：繞組短路、繞組開路、繞組松動、變形、位移和繞組燒損。繞組短路可分為層間短路、匝間短路、餅間短路和股間短路。干式變壓器的繞組故障除了各種因素外，大部分是由于繞組結(jié)構(gòu)和絕緣不合理造成的，繞組短路的發(fā)生率較高，不僅影響繞組本身，而且對鐵芯、引線和絕緣屏的影響也很大。這種毛病是致命的。此時，干式變壓器可能會發(fā)生局部高溫或局部高能放電。如果不及時處理，干式變壓器的繞組會完全損壞。在嚴(yán)重的情況下，它的油溫會迅速上升，體積會擴(kuò)大，甚至導(dǎo)致干式變壓器爆炸，升級為災(zāi)難性故障。對于干式變壓器繞組絕緣松動、變形、不穩(wěn)定和損壞的現(xiàn)象，雖然干式變壓器在這種情況下可以運(yùn)行，但其內(nèi)部本質(zhì)上已經(jīng)損壞，短路電阻差。如果外部短路或受雷擊影響，繞組會進(jìn)一步松動，內(nèi)部場強(qiáng)分布不均勻，容易導(dǎo)致局部放電，損壞導(dǎo)線。此外，松散的導(dǎo)線在電磁力的作用下容易振動，相互摩擦，切斷絕緣。繞組燒損是指繞組的絕緣部分碳化，較終形成繞組短路，發(fā)展成致命故障，所以這種故障是臨界故障。當(dāng)繞組斷開時，干式變壓器將運(yùn)行在非全相狀態(tài)，干式變壓器的低壓三相電壓和電流不平衡，三相DC電阻也不平衡；兩相開路干式變壓器不能運(yùn)行；當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開路時，干式變壓器在單相負(fù)載下運(yùn)行，開路的兩個p #p#分頁標(biāo)題#e#

鐵芯的故障模式可分為鐵芯多點(diǎn)接地、鐵芯接地不良和鐵芯片間短路。鐵芯多點(diǎn)接地可分為動態(tài)鐵芯多點(diǎn)接地和可靠多點(diǎn)接地。干式變壓器的鐵芯故障往往是由鐵芯多點(diǎn)接地引起的，并伴隨著鐵芯的局部過熱。運(yùn)行時間過長，油紙絕緣老化，絕緣墊碳化，芯片絕緣層老化，甚至芯的接地線燒壞。這種錯誤是嚴(yán)重的錯誤。鐵心片間短路會在強(qiáng)磁場中形成渦流，使鐵心局部過熱。鐵芯接地不良也會使鐵芯局部過熱。同時，介質(zhì)損耗也會超標(biāo)。局部過熱容易燒壞鐵心片間的絕緣，擴(kuò)大鐵心故障，所以也是臨界故障。但鐵芯的動態(tài)接地會有所不同，主要是雜質(zhì)在電場力的作用下形成，由一些雜質(zhì)纖維和金屬粉末形成，有時會在大電流的沖擊下被破壞，情況不穩(wěn)定，一般不影響干式變壓器的運(yùn)行，但會因不規(guī)則的局部過熱而損傷內(nèi)部絕緣，屬于輕度故障。2.3分接開關(guān)故障有載分接開關(guān)內(nèi)部傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)常操作和切換，其故障直接影響干式變壓器的正常運(yùn)行。由于高溫和絕緣油的影響，分接開關(guān)容易氧化接觸面，產(chǎn)生氧化膜，增加觸點(diǎn)間接觸不良的電阻，造成局部高溫，損壞接觸面。主要失效模式為汽缸爆炸、接觸燒傷、齒輪紊亂、齒輪損壞。氣缸的爆炸甚至可能導(dǎo)致干式變壓器著火，這是一個致命的故障。開關(guān)檔位順序混亂、檔位損壞和觸點(diǎn)燒壞會使故障擴(kuò)大為嚴(yán)重故障。2.4引線故障引線是干式變壓器內(nèi)部繞組出口與外部接線之間的中環(huán)連接，其接頭由焊接而成，因此焊接質(zhì)量直接影響引線故障。主要失效模式為引線短路、引線開路和引線接觸不良。如果引線間短路不及時處理，會導(dǎo)致繞組短路，這是一種致命的故障，事故會發(fā)展成災(zāi)難性的故障。引線接地短路和接觸不良會導(dǎo)致引線局部高溫?zé)龎模瑢?dǎo)致干式變壓器停運(yùn)，這是一種嚴(yán)重故障。2.5套管故障套管是干式變壓器內(nèi)繞組與油箱外引線連接的重要保護(hù)裝置。長期受電場、風(fēng)雨、污染等影響，容易裂瓷釉

絕緣老化，是干式變壓器故障多發(fā)部位。其故障模式主要有：套管炸裂、套管位移、開焊、局部放電。套管爆炸致使干式變壓器停運(yùn)甚至燒毀，故屬于致命性故障；套管位移、開焊將會有水順著套管進(jìn)入干式變壓器本體內(nèi)，極易導(dǎo)致干式變壓器繞組短路或相間短路，局部放電或局部過熱，易使套管內(nèi)部絕緣擊穿，屬臨界性故障。

2.6絕緣故障

干式變壓器內(nèi)部絕緣是干式變壓器質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵，大部分故障都是因絕緣性能不佳引起，因而絕緣的好壞是干式變壓器能否長期、安全可靠運(yùn)行的基本保證。絕緣故障模式可分為：絕緣損傷、介損超標(biāo)。

絕緣損傷與介損超標(biāo)在 短期內(nèi)干式變壓器仍能正常運(yùn)行，但這些故障會使干式變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電或局部輕度過熱現(xiàn)象，進(jìn)一步損傷絕緣導(dǎo)致干式變壓器內(nèi)繞組局部短路、絕緣件碳化等故障，屬輕度性故障。#p#分頁標(biāo)題#e#

2.7密封不良

干式變壓器密封不良主要是接頭處處理不好，如焊接質(zhì)量不良、螺栓亂扣以及法蘭不平等原因造成。其后果是漏油、漏氣，故障時不易發(fā)現(xiàn)，影響范圍大。故障模式有密封圈老化、瓷套脫落或破裂、箱體焊點(diǎn)裂紋、潛油泵處漏氣等。

3干式變壓器故障分類統(tǒng)計

3.1干式變壓器故障按部位分類統(tǒng)計

通過對1990-2000年110kV及以上電壓等級電力干式變壓器故障實(shí)例進(jìn)行隨機(jī)抽樣整理分析，其故障按部位分類統(tǒng)計如表1所示。

3.2干式變壓器故障按原因分類統(tǒng)計

對上述299次干式變壓器故障按故障原因來分，其統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

由統(tǒng)計數(shù)字可以看出，干式變壓器產(chǎn)品質(zhì)量不良是干式變壓器故障的較主要原因，因而必須加強(qiáng)干式變壓器出廠、安裝及檢修的驗收，嚴(yán)格把關(guān)。其次，運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)也是干式變壓器故障的一個重要原因，要努力提高運(yùn)行人員的專業(yè)水平，以便有效地減小故障率。

3.3干式變壓器故障按嚴(yán)酷程度分類統(tǒng)計

上述干式變壓器故障按不同嚴(yán)酷程度的分布如表3所示。

從故障嚴(yán)酷程度的統(tǒng)計可以看出，干式變壓器故障以臨界性故障出現(xiàn)較多，災(zāi)難性故障出現(xiàn)率較低但危害程度較大，致命性故障出現(xiàn)率較高，輕度性故障率不高；嚴(yán)酷程度低的故障進(jìn)一步發(fā)展可能逐級或越級成為嚴(yán)酷度高的故障，因而在干式變壓器運(yùn)行維護(hù)時要堅決杜絕Ⅰ類故障、加強(qiáng)防范Ⅱ類故障，密切注意Ⅲ類，時刻提防Ⅳ類故障。對于輕度性故障也不可掉以輕心，若不及時處理，故障將會擴(kuò)大，如干式變壓器滲漏，長期下去，一旦干式變壓器缺油，繞組露出油面，將會導(dǎo)致相間短路，甚至干式變壓器燒毀；又如密封不嚴(yán)會使干式變壓器絕緣性能下降，可能誘發(fā)繞組短路、鐵心多點(diǎn)接地等故障。

4結(jié)語

大型電力干式變壓器災(zāi)難性故障或致命性故障不僅給自身帶來巨大的損失，同時也嚴(yán)重地影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，對電力干式變壓器應(yīng)建立在線監(jiān)測裝置，密切注視其臨界狀態(tài)，確定是否需要進(jìn)行檢修，能有效地防止故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，減少或避免電力干式變壓器故障發(fā)展帶來的損失，提高電力干式變壓器運(yùn)行的可靠性。

來源：中電站集控運(yùn)行技術(shù)網(wǎng)