關於電力變壓器的故障因素與風險分析
電工研究
作者：楊海銘
【摘要】電力變壓器是電力係統的關鍵設備之一，在電力輸送係統中占有至關重要的作用，它是電網中能量的傳輸和轉換的重要設備，因此其運行狀態直接關係到電網運行的安全與可靠性。在實際的輸電網建設過程中，既要選擇使用質量可靠、技術過關的變壓器，還要隨時監控與評估電力變壓器的運行狀態，以便能及時發現故障而進行維護檢修，確保電力變壓器的穩定運行。本文係統的分析了電力變壓器的危險性，包括人身傷害和設備故障等，並運用了魚骨圖分析法詳細分析了油浸式電力變壓器的火災爆炸危險性，為變壓器的風險管理和控製提供參考。
【關鍵詞】電力變壓器；事故隱患；風險
1.引言
電力輸電係統的係統化、安全化運行以及經濟效益都取決於變壓器的可靠性、穩定性地運行，在工業生產、民用生活中，若電力變壓器出現事故，將直接危及正常的生產及民用生活，嚴重者可能引發重大安全事故或使供電企業蒙受重大經濟損失。另一方麵，在變壓器的運行過程中，或在變壓器養護、檢修環節可能發生人身傷亡事故，因此，係統的辨識與分析變壓器的危險性，對安全生產具有重要意義。
2.電力變壓器風險分析
2.1 觸電危害
電力變壓器電壓等級較高，目前普遍采用的高壓變壓器電壓等級一般為66kV、110kV、220kV、550kV等，如此高的電壓，工作人員在運行及檢修過程中可能發生觸電危險，比如運行檢修過程中違章作業，未按規定辦理工作票或操作票或未按工作票或操作票進行操作，未按規定進行接地便開始工作等。
2.2 火災爆炸
變壓器是基於電磁感應原理，將交流電能轉化為各種電流、電壓參數的另一種電能設備。變壓器采用有機可燃物質（如木材、布、紙和棉紗等）製作支架與絕緣襯墊，並塗有大量絕緣油。用料比例根據變壓器工作能力而定，比如1000千瓦的變壓器需要1t的絕緣油、40kg的紙料和0.012m3的木材。當變壓器超負荷運轉，或內部短路，在高溫或電弧的影響下，其內部的有機可燃物會分解燃燒，產生大量煙氣，致使變壓器因內部壓力快速增大使外殼爆裂，噴出的絕緣油助長了火勢，導致大麵積停電事故，給日常生產和生活帶來了諸多不便。采用魚骨圖對運行中的變壓器發生火災和爆炸的原因進行分析。
2.2.1 絕緣損壞
①線圈絕緣老化。變壓器長期超負荷運轉會使線圈發熱，加速絕緣老化，導致內部短路（主要是相間短路、匝間短路、對地短路），進而使變壓器外殼爆裂，引發大麵積停電事故。②油質不佳，油量過少。絕緣油在儲運或運行維護時，因儲運或維護措施做得不到位，使油中混入雜質或水分，影響了油的絕緣性能。如果油體絕緣性能下降至一定範圍，就會導致變壓器內部短路。③鐵芯絕緣老化損壞。矽鋼片之間的絕緣材料因使用時間過長而逐漸老化，或夾緊鐵芯的螺栓套管損壞，鐵芯產生很大的渦流使線圈發熱，使變壓器內部溫度急劇升高，進而加速絕緣材料的老化程度。④檢修不當，破壞絕緣。檢修吊芯的過程中，因操作不當，損壞了線圈的瓷套管和絕緣體。在這種情況下如果變壓器繼續運行，輕則閃絡，重則短路。
2.2.2 導線接觸不良
線圈內部的接頭、線圈之間的連接點和引至高、低的瓷套管的接點及分接開關上各接點接觸不良，就會導致局部發熱，加速絕緣老化，進而導致變壓器內部出現斷路或短路現象。由此產生的高溫電弧會快速分解絕緣油，使其失去絕緣功能，隨之產生的大量煙氣會導致變壓器內部壓力劇增，當壓力升高到上限值後便會使變壓器外殼突然爆裂，產生嚴重的後果。據調查，導線接觸不良主要包括三種情況：一分接開關接點損壞，二螺栓鬆脫，三焊接質量差。
2.2.3 接地不良
接地的油浸電力變壓器當三相負載失衡時，零線就會通電流。如果零線電流和接地點接觸電阻都比較大，就會急劇抬高接地點的溫度，當溫升超上限製就會造成有機可燃物燃燒。
2.2.4 過電壓、過電流
油浸電力變壓器主要通過架空線通電流，如遇雷雨天氣，線路被雷擊中後產生過電壓的侵襲，輕則變壓器的絕緣材料被擊穿，重則導致變壓器直接被燒毀引發火災。鑒於此，變壓器管理人員應該事先采取防雷措施。另外變壓器在操作過電壓及諧振過電壓下也可能導致火災爆炸事故。