配电变压器故障分析及预防毕业设计

摘 要当前的世界范围内，不间断的电力供应已成为工业生产、国防军事、科技发展及人民生活中至关重要的因素。人们对能源不间断供应的依赖性常常是直到厂房里的生产设备突然停止工作、大楼灯光突然全部熄灭、电梯被悬在楼层之间时才意识到各种断路器、布线及变压器的重要性。变压器故障通常是伴随着电弧和放电以及剧烈燃烧而发生，随后电力设备即发生短路或其他故障，轻则可能仅仅是机器停转，照明完全熄灭，严重时会发生重大火灾乃至造成人身伤亡事故。因此如何确保变压器的安全运行受到了世界各国的广泛关注。本设计结合工程实例，从对10KV 电力系统变压器的运行及故障统计，对变压器故障进行分析、维修，并通过维护工作来达到预防的目的，通过对我公司东莞市城安电器维护有限公司近10年间变压器故障的统计分析，讨论故障的起因，并涉及了故障类型、频率、程度及运行寿命。对预防变压器故障以延长其使用寿命的维护方法提出了建议。关键词：变压器 故障统计 分析 预防目录摘 要 .2目录 .3引言 .4第一章 绪论 .1一、 变压器在电力系统中的应用 .1二、 变压器故障对人民生产、生活的影响 .2三、 变压器故障对电力系统安全运行的影响 .3第二章 变压器故障的统计 .4一、变压器用途对故障的影响 .4二、 变压器故障统计 .4第三章 变压器故障（实例）的分析及维修 .6二、 变压器故障剖析 .6三、变压器故障的维修 .7第四章 变压器故障的预防 .12一、 变压器故障预防的意义 .12二、 变压器维护在变压器故障预防中起决定性作用 .12第五章 变压器维护工作 .14一、变压器维护工作的意义 .14二、变压器维护的开展 .14三、变压器维护工作产生的社会效益（实例） .16结 论 .17致 谢 .18参考文献 .19引言配电变压器在电力系统中占据着至关重要的地位，一旦发生故障，将会直接或间接地影响到工业、农业生产和人民群众的正常生活。比如一个住宅区，当因变压器故障造成该小区停电时，就会对小区内的居民造成很大的不便，不仅没有照明，不能用电煮水煮饭，如果楼层高的，没有电梯，步行出入就会让很多人非常不习惯。比如一个工厂，如果因变压器故障造成该厂停电时，所有的机器将停止运转，所有的工人只能停工，不仅给老板造成直接经济损失，还可能因此影响了工厂客户的信誉，为此失去许多生意。再比如一个银行，当许多人在排队等候取钱去办事时，因变压器故障造成该银行停电时，取款机停止工作，银行电脑不能操作，哪所有的人也就只能干着急，啥事也办不成。这一幕幕停电的场景如一部部幻灯片，可以不断出现一个个因变压器故障引起的混乱场景。可见，变压器故障与我们的日常生活并不遥远，发生之时，也就是作为管理者头痛之时，不仅让领导批评，要求尽快恢复通电，还要花费不少费用来维修，因此，掌握变压器故障的基本知识，加强预防，防患未然是减少事故发生，减少自身损失，提高整个社会效益的有效手段。1第一章 绪论一、 变压器在电力系统中的应用电力系统由发电机、变压器、母线、输配电线路及用电设备组成。可见变压器在电力系统中运用非常广泛，电力变压器是一种静止的电 气 设 备 ，是用来将某一数值的交 流 电 压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电 能 ，额定容量是它的主要参数，因电力变压器在电力系统中的特殊作用，保证变压器正常运行对电网的安全运行非常重要。1、我们先来了解一下变压器的分类：（1）按用途可分为：电力变压器和特种变压器。（2）按绕组形式可分为：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。（3）按相数可分为：单相变压器、三相变压器和多相变压器。（4）按冷却方式可分为：油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷和空气自冷等。（5）按绝缘介质可分为：油浸式变压器，干式变压器，充气式变压器等。（6）按调压方式分为：有载调压变压器、无励磁调压变压器。（7）按中性点绝缘水平分为：全绝缘变压器和半绝缘变压器。下面是两种较常见的变压器：2图 2.1: 油浸式变压器图 2.2：干式变压器我们再来了解下变压器的结构：2、变压器主要部件是铁心(器身)和绕组。铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。二者构成变压器的核心即电磁部分。除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。3二、 变压器故障对人民生产、生活的影响配电变压器在电力系统中占据着至关重要的地位，一旦发生故障，将会直接或间接地影响到工业、农业生产和人民群众的正常生活。比如一个住宅区，当因变压器故障造成该小区停电时，就会对小区内的居民造成很大的不便，不仅没有照明，不能用电煮水煮饭，如果楼层高的，没有电梯，步行出入就会让很多人非常不习惯。比如一个工厂，如果因变压器故障造成该厂停电时，所有的机器将停止运转，所有的工人只能停工，不仅给老板造成直接经济损失，还可能因此影响了工厂客户的信誉，为此失去许多生意。再比如一个银行，当许多人在排队等候取钱去办事时，因变压器故障造成该银行停电时，取款机停止工作，银行电脑不能操作，哪所有的人也就只能干着急，啥事也办不成。这一幕幕停电的场景如一部部幻灯片，可以不断出现一个个因变压器故障引起的混乱场景。可见，变压器故障与我们的日常生活并不遥远，发生之时，也就是作为管理者头痛之时，不仅让领导批评，要求尽快恢复通电，还要花费不少费用来维修，因此，掌握变压器故障的基本知识，加强预防，防患未然是减少事故发生，减少自身损失，提高整个社会效益的有效手段。三、 变压器故障对电力系统安全运行的影响如果变压器出现了故障，就会在很大程度上影响电能的输送以及正常的变电运行，并且故障造成的影响并非一定是小范围的停电，特别是现在继电保护日益完善及灵敏的时代，极有可能会造成越级跳闸，扩大事故范围，一旦引起了大范围的停电，不仅造成了更大的经济损失，造成更大的能源浪费，而且给供电部门的管理造成影响，供电部门必须尽快安排人手对整个停电范围进行核查，确定事故原因，给予评估，再将范围控制在安全范围，恢复安全部分的通电，然后再对故障范围内的设备进行检测、维修，才能恢复全部设备的通电，这是一项费时，费力的工作，因此，变压器故障对电力系统的影响是一颗炸弹，而且还不知道影响的范围有多大，为此，现在供电部门大力加强继电保护的灵敏性、可靠性，将故障范围控制在最小的范围。4第二章 变压器故障的统计一、变压器用途对故障的影响变压器使用在不同的部门，故障率是不同的。为了分析变压器发生故障的危险性，可将用户划分为11个独立类型：（1）水泥与采矿业；（2）化工、石油与天然气；（3）电力部门；（4）食品加工；（5）医疗；（6）制造业；（7）冶金工业；（8）塑料；（9）印刷业 ；（10）商业建筑；（11）纸浆与造纸业。按照变压器设计人员的说法，在“理想状况下”变压器的使用寿命可达3040年，很明显的是在实际中并非如此。在1975年的研究中，故障时的变压器平均寿命为9.4年。在1985 年的研究中，变压器平均寿命为14.9年。通常有盆形曲线显示使用初期的故障率以及位于右端的老化结果，然而故障统计数据显示变压器的使用寿命并非无法预测。可以用收集的数据来研究变压器的使用寿命，再通过这些数据来确定对变压器进行周期检查的时间和费用。5二、 变压器故障统计下面就一些较常见的变压器故障给予统计1、雷击雷电波看来比以往的研究要少，这是因为改变了对起因的分类方法。现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。2、线路涌流线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障/闪络以及其他输配(TD)方面的异常现象。这类起因在 变压器故障中占有显著比例的事实表明必须在冲击保护或对已有冲击保护充分性的验证方面给与更多的关注。3、工艺/制造不良在 HSB 于1998年的研究中，仅有很小比例的故障归咎于工艺或制造方面的缺陷。例如出线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。4、绝缘老化在过去的10年中在造成故障的起因中，绝缘老化列在第二位。由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命仅有17.8年，大大低于预期为3540年的寿命！在1983年，发生故障时变压器的平均寿命为20年。5、过载这一类包括了确定是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。最终造成变 压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘纸板老化后，纸强度 降低。因此，外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损，进而发生故障。6、受潮受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分。7、维护不良 6保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。这一类包括未装控制其或装的不正确、 冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀及小动物引起。8、破坏及故意损坏这一类通常确定为明显的故意破坏行为。美国在过去的10年中没有关于这方面变压器故障的报道。9、连接松动连接松动也可以包括在维护不足一类中，但是有足够的数据可将其独立列出，因此与以 往的研究也有所不同。这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况，其中的一个问题就是不同性质金属之间不当的配合，尽管这种现象近几年来有所减少。另一个问题就是 螺栓连接间的紧固不恰当。第三章 变压器故障（实例）的分析及维修一、 变压器故障实例在这里我主要举几个有代表性的实例：1、因外因引起的变压器故障；变压器故障并不一定是内部故障，也有可能是外部原因，实例1：某厂，由于一只老鼠爬上变压器造成短路，引起变压器故障跳闸。2、因过载引起的变压器故障；变压器过载运行，危害极大，轻则引起线头烧伤，重侧引起变压器着火，甚至引起火灾。实例2：某厂由于生产紧张，增加了几台机器，每天加班加点，变压器长期超负荷运行，开始时只是引起线头烧伤，但其电工管理员没给予重视，在某一日，终因长期发热引起变压器着火，幸运的是没有引起火灾。73、因低压短路引起的变压器故障；低压短路会引起很大的短路电流，在保护灵敏时，会迅速断开双侧开关，保护变压器及其它设备不受破坏。但如果保护失灵时，则可能会引起一些设备的损坏。实例外：某厂的变压器在运行过程中，由于变压器低压侧电缆损伤，引起短路，造成相间短路，高压保险管动作跳开高压开关。4、因内部引起的变压器故障；变压器使用年限长，或变压器质量问题，当变压器内部绝缘等其它原因，都会引起变压器故障，实例4：某一用户变压器因使用时间已近二十年，内部线圈绝缘降低，引起匝间短路，引起双侧开关跳闸。 二、 变压器故障剖析变压器故障都是由一定的外因或内因引起，给予分析找出原因是为了避免继续出现同样事故及找到解决办法。下面我们针对以上几个案例进行剖析并提出相应解决方案。针对实例1，因小动物如老鼠引起短路的变压器故障，原因是由于电房的防小动物工作没做好，让老鼠进入而造成，因此，解决方案是，首先对故障范围内的设备进行检测，对不正常的设备进行维修，然后恢复供电，另外，必须重新对电房的防小动物工作进行检查，对没密封好的出入口加以密封。并在电房的角落放置老鼠药，更好的办法是对变压器部分加装热塑套。针对案例2，因过载引起的变压器故障，因此次故障比较严重，引起变压器着火，过载是引起故障的直接原因，而电工没有定期检查是引起事故扩大的另一个原因，解决的方案是，首先对故障范围内的设备进行检测，对不合格的设备进行维修或更换，特别是变压器，必须经变压器厂进行评估，是进行维修还