变压器线圈烧坏或脱落的几种原因分析
摘 要：针对配电变压器事故率高的现象，着重分析了配电变压器烧坏的几种主要原因，提出了具体的防范措施，为防止发生配电变压器烧毁故障提供借鉴。
在电力系统中，配电变压器占据着极其重要的地位，一旦烧坏，将直接或间接地给工农业生产和人民的正常生活带来损失。
1 原因分析
1.1 绝缘性能超标
1.1.1 变压器电流激增
随着城网和农网改造的深入，城市和农村的用电量都有了很大程度的增加，但由于部分低压线路维护不到位，发生过负荷和短路的可能性大大增加，以致变压器的电流超过额定电流几倍甚至几十倍，此时，绕组受到电磁力矩较大影响而发生移位变形。由于电流的剧增，配电变压器的线圈温度迅速升高，导致绝缘加速老化，形成碎片状脱落，使线体裸露而造成匝间短路，烧坏配电变压器。
1.1.2 绕组绝缘受潮
此故障主要因绝缘油质不佳或油面降低导致。
a.变压器未投入前，潮气侵入使绝缘受潮;或者变压器处于潮湿场所、多雨地区，湿度过高。
b.在储存、运输、运行过程中维护不当，水分、杂质或其他油污混入油中，使绝缘强度大幅降低。
c.制造时，绕组内层浸漆不透，干燥不彻底，绕组引线接头焊接不良、绝缘不完整导致匝间、层间短路。配电变压器绕组损坏部分发生在一次侧，主要是匝间、层间短路或绕组对地，在达到或接近使用年限时，绝缘自然枯焦变黑，失去绝缘性。
d.绝缘老化或油面降低 某些年久失修的老变压器，因种种原因致使油面降低，绝缘油与空气接触面积增大，加速空气中水分进入油面，减低绝缘强度。当绝缘降低到一定值时，发生短路。因此，运行中的配电变压器一定要定期进行油位检测和油脂化验，发现问题及时处理。
1.2 无载调压开关
1.2.1 分接开关裸露受潮
将军帽、套管、分接开关、端盖、油阀等处渗漏油，使分接开关裸露在空气中，逐渐受潮。因为配电变压器的油标指示设在油枕中部，且变压器箱体到油枕内的输油管口已高出油枕底部25 mm以上。变压器在运行中产生的碳化物受热后又产生油焦等物质将油标呼吸孔堵塞，少量的变压器油留在油标内，在负荷、环境温度变化时，油标管内的油位不变化，容易产生假油面而不重视加油。裸露的分接开关绝缘受潮一段时间后性能下降，导致放电短路，损坏变压器。
1.2.2 高温过热
变压器油主要是对绕组起绝缘、散热和防潮作用。变压器中的油温过高，将直接影响变压器的正常运行和使用寿命。正常运转中的变压器分接开关，长期浸在高于常温的油中，特别是偏远农村的线路长，电压降大，使分接开关长期运行于过负荷状态，会引起分接开关触头出现碳膜和油垢，触头发热后又使弹簧压力降低，特别是触环中弹簧，由于材料和制造工艺差，弹性降低很快;或出现零件变形，分接开关的引线头和接线螺丝松动等情况，即使处理，也可能使导电部位接触不良，接触电阻增大，产生发热和电弧烧伤，电弧还将产生大量气体，分解出具有导电性能的碳化物和被熔化的铜粒，喷涂在箱体、一/二次套管、绕组层间、匝层等处，引起短路，烧坏变压器。
1.2.3 本身缺陷
分接开关的质量差，结构不合理，压力不够，接触不可靠，外部字轮位置与内部实际位置不完全一致，引起动、静触头位置不完全接触，错位的动、静触头使两抽头之间的绝缘距离变小，并在两抽头之间发生短路或对地放电，短路电流很快就把抽头线圈匝烧坏，甚至导致整个绕组损坏。
1.2.4 人为原因
部分电工对无载调压开关的原理不清楚，经常出现调压不正确，导致动静触头部分接触等;安装工艺差，对变压器各部位紧固螺栓的检查不仔细，造成变压器箱体进水，使分接开关绝缘、绕组绝缘受潮;运行维护不到位，没有严格执行DL/T572-1995《变压器运行规程》，多数变压器从安装到变压器烧毁期间，一直未进行过常规维护与污垢处理，导致变压器散热条件变差而烧毁。
因此，在对配电变压器进行无载调压后，为避免分接开关的接触不良，需用直流电桥测试回路的完整性以及三相电阻是否均匀。
1.3 铁芯多点接地
1.3.1 铁芯接地原因
a.铁芯夹板穿心螺栓套管损坏后与铁芯接触，形成多点接地，造成铁芯局部过热而损坏线圈绝缘。
b.铁芯与夹板之间有金属异物或金属粉末，在电磁力的作用下形成“金属桥”，引起多点接地。
c.铁芯与夹板之间的绝缘受潮或多处损伤，导致铁芯与夹板有多点出现低电阻接地。
1.3.2 铁芯硅钢片短路
虽然硅钢片之间涂有绝缘漆，但其绝缘电阻小，只能隔断涡流而不能阻止高压感应电流。当硅钢片表面上的绝缘漆因运行年久，绝缘自然老化或损伤后，将产生很大的涡流损耗，增加铁芯局部发热，使高、低绕组温升加剧，造成变压器绕组绝缘击穿短路而烧毁。因此，对配电变压器应定期进行吊芯检测，发现绝缘超标时，及时处理。
1.4 雷击与谐振
1.4.1 雷击过电压
配电变压器的高低压线路大多是由架空线路引入，在山区、林地、平原受雷击的几率较高，线路遭雷击时，在变压器绕组上将产生高于额定电压几十倍以上的冲击电压，倘若安装在配电变压器高低压出线套管处的避雷器不能进行有效保护或本身存在某些隐患，如避雷器未投入运行或未按时进行预防性试验，避雷器接地不良，接地线路电阻超标等，则配电变压器遭雷击损坏将难以避免。
1.4.2 系统发生铁磁谐振
农网中10 kV配电线路由于长短、对地距离、导线规格不一，从而具备形成过电压的条件。在这些农网中，小型变压器、电焊机、调速机较多，使得10k V配电系统的某些电气参数发生很大变化，导致系统出现谐振。每谐振一次，变压器电流激增一次，此时除了造成变压器一次侧熔断器熔断外，还将损坏变压器绕组。个别情况下，还会引起变压器套管发生闪络或爆炸。
1.5 二次侧短路
当变压器发生二次侧短路、接地等故障时，二次侧将产生高于额定电流20～30倍的短路电流，而在一次侧必然要产生很大的电流来抵消二次侧短路电流的消磁作用，如此大的电流作用于高电压绕组上，线圈内部将产生很大的机械应力，致使线圈压缩，其绝缘衬垫、垫板就会松动脱落，铁芯夹板螺丝松弛，高压线圈畸变或崩裂，导致变压器在很短的时间内烧毁。
1.6 一/二次熔体选择不当
配电变压器一/二次通常采用熔丝保护，因为熔丝是用于保护变压器的一/二次出线套管、二次配线和变压器的内部线路，所以若熔断电流选择过大，将起不到保护作用。若熔断电流选择过小，则在正常运行状况下极易熔断，造成用户供电的中断，此时，若三相熔丝只熔断一相，则对用户造成的危害更大。 因此，在正常使用中，熔丝的选择标准为：一次侧熔丝熔断电流为变压器一次额定电流的1.5～2倍;二次侧熔丝熔断电流为变压器二次侧额定电流。
1.7 其它
a.由于变压器的一/二次侧引出均为铜螺杆，而架空线路一般都采用铝芯导线，铜铝之间在外界因素的影响下，极易氧化腐蚀。在电离的作用下，铜铝之间形成氧化膜，接触电阻增大，使引线处铜螺杆、螺帽、引线烧毁。
b.套管闪络放电也是变压器常见异常之一。造成此种异常的原因有：制造中有隐伤或安装中碰伤;胶珠老化渗油后遇到空气中的导电金属尘埃吸附在套管表面，当遇到潮湿天气、系统谐振、雷击过电压等，就会发生套管闪络放电或爆炸。
c.在检修或安装过程中，紧固或松动变压器引出线螺帽时，导电螺杆跟着转动，导致一次侧线圈引线断线或二次侧引出的软铜片相碰造成相间短路。在吊芯检修时，有时不慎将线圈、引线、分接开关等处的绝缘破坏或工具遗留在变压器内。在变压器上进行检修时，不慎跌落物件、工具砸坏套管，轻则发生闪络，重则短路接地。
d.并联运行的配电变压器在检修、试验或更换电缆后未进行逐一校相，随意接线导致相序接错，变压器在投入运行后将产生很大的环流，烧毁变压器。
2 防范措施
配电变压器烧坏的事故，有相当部分是完全可以避免的，还有一些只要加强设备巡视，严格按章操作，随时可以把事故消除在萌芽状态。
2.1 投运前检测
配电变压器投运前必须进行现场检测，其主要内容如下。
a.油枕上的油位计是否完好，油位是否清晰且在与环境相符的油位线上。过高，在变压器投入运行带负荷后，油温上升，油膨胀很可能使油从油枕顶部的呼吸器连接管处溢出;过低，则在冬季轻负荷或短时间内停运时，可能使油位下降至油位计看不到的位置。
b.盖板、套管、油位计、排油阀等处是否密封良好，有无渗油现象。否则当变压器带负荷后，在热状态下，会发生更严重的渗漏现象。
c.防爆管(安全气道)的防爆膜是否完好。
d.呼吸器的吸潮剂是否失效。
e.变压器的外壳接地是否牢固可靠，因为它对变压器起着直接的保护作用。
f.变压器一/二次出线套管及它们与导线的连接是否良好，相色是否正确。
g.变压器上的铭牌与要求选择的变压器规格是否相符。例如各侧电压等级、变压器的接线组别、变压器的容量及分接开关位置等。
h.测量变压器的绝缘，用1 000～2 500 MΩ表测量变压器的一/二次绕组对地绝缘电阻(测量时，非被测量绕组接地)，以及一/二次绕组间的绝缘电阻，并记录测量时的环境温度，绝缘电阻的允许值没有硬性规定，但应与历史情况或原始数据相比较，不低于出厂值的70%(当被测变压器的温度与制造厂试验时的温度不同时，应换算到同一温度进行比较)。
i.测量变压器组连同套管的直流电阻，根据GB50150-1991《电器装置安装工程电气设备交接试验标准》第6.0.2条的有关规定：配电变压器各相直流电阻的相互差值应小于平均值的4%，线间直流电阻的相互差值应小于平均值的2%。
若以上检查全部合格，则先将变压器空投(不带负荷)。检查电磁声有无异常，测量二次侧电压是否平衡。如平衡说明变压器变比正常，无匝间短路，变压器可以带负荷正常运行。
2.2 运行中注意事项
a.在使用配电变压器的过程中，一定要定期检查三相电压是否平衡，如严重失衡，应及时采取措施调整。同时，应经常检查变压器的油位、油色，有无渗漏，发现缺陷及时消除，避免分接开关、线圈因受潮而烧坏。
b.定期清理配电变压器上的污垢，检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现象，定期遥测接地电阻不大于4Ω，或者采取防污措施，安装套管防污帽。
c.在接/拆配电变压器引出线时，严格按照检测工艺操作，避免引出线内部断裂。合理选择二次侧导线的接线方式，如采用铜铝过渡线夹或线板等。在接触面上涂上导电膏，以增大接触面积与导电能力，减少氧化发热。
d.推广使用S9系列新型防雷节能变压器或者在配电变压器一/二次侧装设避雷器，并将避雷器接地引下线、变压器的外壳、二次侧中性点3点共同接地。坚持每年一次的年度预防性试验，将不合格的避雷器及时更换，减少因雷击谐振而产生过电压损坏变压器。
e.在切换无载调压开关时，每次切换完成后，首先应测量前后2次直流电阻值，做好记录，比较三相直流电阻是否平衡。在确定切换正常后，才可入使用，在各档位进行测量时，除分别做好记录外，注意将运行档直流电阻放在最后一次测量。