變壓器故障處理

本文格式為Word版，下載可任意編輯——變壓器故障處理電力變壓器的火災(zāi)起因與消防

1引言

電力變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著\心臟\的功能，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要部件，一旦發(fā)生故障，將導致整個區(qū)域內(nèi)的電力網(wǎng)癱瘓；特別是其器身內(nèi)充有幾十甚至上百噸的絕緣油(作為絕緣、冷卻劑和隔熱用)，在變壓器短時或持續(xù)性故障時間里，將分解出甲烷、乙烷、氫等可燃性氣體，假使產(chǎn)生的可燃氣體數(shù)量或壓力超過變壓器的容許值時，將從

變壓器器身的薄弱環(huán)節(jié)噴射出來而造成火災(zāi)。

電力系統(tǒng)的變壓器系指電力變壓器、并聯(lián)電抗器和消弧線圈等。電力變壓器是根據(jù)電力的輸送、分派和使用需要升高或降低電壓的需要，利用電磁感應(yīng)原理將交流電從一種電壓等級轉(zhuǎn)換成另一不同電壓等級的電力設(shè)備，是電力系統(tǒng)中輸配電力的主要設(shè)備。

2變壓器絕緣油在高溫狀態(tài)下具有可燃物的所有特征

我們知道，若使可燃物或易燃物質(zhì)燃燒，必需具備高于燃點或閃點的溫度、有點火源

和助燃物質(zhì)。

就電力變壓器而言，由于其內(nèi)部充裝具有絕緣和散熱雙重作用的絕緣油，電力變壓器運行時的工作油溫一般在50℃～70℃左右，最高油表面溫度不會超過95℃，因此，在故障時間里特別是當溫度達到400℃時就開始產(chǎn)生微弱的分解，假使長時間保持該溫度不變，就會分解出甲烷、乙烷和丙烷等飽含碳氫化合物；若過熱溫度大于400℃，則變壓器油的分解速度加劇，此時主要產(chǎn)生乙烯、丙烯等不飽和碳氫化合物；當溫度再升高甚至達到800℃時，變壓器油的分解能力最強；當過熱溫度超過800℃時，變壓器油幾乎全部分解為氫、甲烷和乙炔。變壓器絕緣油分解產(chǎn)物的活化能、自燃點、最大爆炸力等特

性見附表。

變壓器的低能火花放電(如局部放電)，在最初(變壓器油的溫度較低時)將變壓器油分解

成氫和甲烷。

電力變壓器硅鋼片的層間絕緣被破壞和鐵芯發(fā)熱，可以使變壓器鐵芯產(chǎn)生局部過熱。其溫度可高達800℃以上；而變壓器的高能放電可使局部溫度高達3000℃；這樣的溫度

遠高于國標GB261規(guī)定的變壓器油的閉杯閃點135℃。

由附表可見，電力變壓器絕緣油在高溫狀態(tài)下被氣化后，具備燃燒物的所有燃燒條件：可燃物質(zhì)-絕緣油氣化后產(chǎn)生的各種可燃氣體；高于燃點的溫度-鐵芯持續(xù)發(fā)熱或高能放

電；助燃物質(zhì)-變壓器周邊的空氣。附表變壓器油分解物特性一覽表

3電力變壓器火災(zāi)的起因

電力設(shè)備、線路及變壓器內(nèi)部故障時，都將引起運行中變壓器絕緣油的擊穿，揮發(fā)出低分子烴類或易燃氣體，這些氣體溶解在變壓器油中，就會降低變壓器油的燃點及閃點。但此時變壓器油的溫度遠遠低于國標GB261規(guī)定的變壓器油的閉杯燃點和閃點。無論是電力變壓器鐵芯產(chǎn)生的持續(xù)高溫，還是高能放電引起的突發(fā)性暫短高溫，只要能使變壓器油的溫度大于400℃，就會在密閉的變壓器器身內(nèi)部，產(chǎn)生數(shù)量可觀的可燃氣體。產(chǎn)生的可燃氣體數(shù)量及成分與變壓器油的溫度高低有直接的關(guān)系(如前述)。變壓器在高溫作用下所生成的可燃氣體，有的直接進入變壓器油枕上部的空間；有的直接被變壓器油溶解(使變壓器油的絕緣強度降低)后再部分的釋放出來；這樣在變壓器油枕上部空

間內(nèi)就積聚了大量的可燃氣體，使變壓器油的閃點降低。

在電力系統(tǒng)的設(shè)備、線路或變壓器內(nèi)部故障時，假使變壓器的繼電保護(各類保護后述)拒絕動作或動作不及時，將使變壓器油的溫度在極短的時間內(nèi)以極快的速度上升，產(chǎn)生的過量可燃氣體已經(jīng)來不及被變壓器油所溶解，而迅速增加的被氣化的變壓器油體積急劇膨脹，一旦變壓器的器身有薄弱部位(如變壓器瓷套管、器身焊縫、防爆口等處)將破成裂口，使變壓器油及產(chǎn)生的可燃氣體一起從裂口中噴出，噴出的變壓器油及可燃氣體的

溫合物在與空氣摩擦接觸后，就產(chǎn)生火焰或爆炸。

4電力變壓器的故障種類和保護措施4.1電力變壓器內(nèi)部故障的種類

電力變壓器內(nèi)部故障的表現(xiàn)形式、種類好多，但綜合一下可歸納為：

4.1.1變壓器油箱內(nèi)的故障

電力變壓器油箱內(nèi)部的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。這些故障對變壓器而言都是十分危險的。由于油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電火弧，將引起絕緣物質(zhì)的猛烈氣化，從而引起爆炸。運行中的電力變壓器在各種負載熱應(yīng)力的作用下，或由于偶然的極強應(yīng)力、潮濕、顆粒沉積、接頭熱逸走等因素都將引起絕緣強度的

下降。從而造成不應(yīng)有的相間短路、匝間短路及接地短路故障。

1989年8月8日安徽洛河電廠升壓站的250MVA單相變壓器(事故相為B相)突然爆炸起火，油箱開裂，40余噸變壓器油全部跑光。事故的起因是高壓繞組線圈換位處對變壓

器鐵芯放電，并且還發(fā)現(xiàn)大量絕緣紙有不規(guī)則的放電痕跡，鐵芯柱下部有20余處電弧點痕。此次事故造成該單相變壓器線圈嚴重燒毀，鐘罩變形鼓肚，油箱下部進油管拉斷，

導線絕緣燒損，進油道口紙板熏黑。

1991年12月18日北京通洲變電站一臺220KV、120MVA的電力變壓器著火，大火持續(xù)3.5小時，將變壓器的油及一切可燃物全部燒光。變壓器上方的電源引線燒斷，變壓器的箱體、套管、繞組、鐵芯和附件被燒的面目全非，造成北京大面積停電。

4.1.2變壓器油箱外的故障

變壓器油箱外的故障有套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。

1987年6月5日山東淄博魏家莊220KV變電所的一臺120MVA的自耦變壓器起火。事故的起因是高壓線路短路，事故的當時，變壓器的縱聯(lián)差動保護及零序差動保護均動作，且220KV、110KV、35KV側(cè)的斷路器都跳閘，著火點在變壓器套管處，油枕不斷向起火點處供油，使火越燒越旺。此次事故雖切斷了全部電源，由于變壓器本身火焰的溫度已經(jīng)高于變壓器油的燃點，且有油枕不斷的供油，在變壓器周邊又有充足的助燃空氣，故使大火一直燃燒到油枕內(nèi)的油全部燒光為止，變壓器內(nèi)部部件全部燒損。1991年

XX諫壁電廠9號主變的火災(zāi)事故也屬于這一類型。

4.2電力變壓器在系統(tǒng)上所采取的保護措施

變壓器在電力系統(tǒng)中所處的位置是十分重要的，它的故障與否直接關(guān)系到供電的可靠性與安全性，對系統(tǒng)的正常運行起著決定性的作用。所以電力系統(tǒng)對變壓器除采取主保

護外，還采取了后備保護，具體可分為：

4.2.1瓦斯保護

針對變壓器油箱內(nèi)部的故障如相間短路、匝間短路及接地短路或油面降低，裝設(shè)了瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護動作于信號，

重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。

規(guī)程規(guī)定800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器

均裝設(shè)瓦斯保護。

4.2.2縱差動保護或電流速斷保護

它反應(yīng)于變壓器繞組、套管及引出線上的故障而動作。系統(tǒng)設(shè)計時根據(jù)規(guī)程的要求與

變壓器容量的不同，或裝設(shè)縱差動保護，或裝設(shè)電流速斷保護。

縱差動保護適用的場合，對于并列運行的變壓器，容量為6300KVA以上時；單獨運行的變壓器容量為10000KVA以上時；發(fā)電廠廠用變壓器和工業(yè)企業(yè)中重要變壓器，容

量為6300KVA以上時。

電流速斷保護用于10000KVA以下的變壓器，且其過電流保護時限>0.5s。對于2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時，也應(yīng)裝設(shè)

縱差動保護。4.2.3外部相間短路保護

對于外部相間短路引起的變壓器過電流，采取的措施有過電流保護、復合電壓起動的

過電流保護、負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護、阻抗保護等。此外還有外部接地保護、過負荷保護、過勵磁保護及其它保護等。

4.3變壓器事故的預(yù)防措施4.3.1防止變壓器油絕緣老化的措施

不定期的用歐姆表對變壓器進行絕緣吸收比的搖測，通過直流電阻檢測，根據(jù)變壓器相間電阻值參數(shù)的平衡系數(shù)來及早發(fā)現(xiàn)問題，必要時還應(yīng)對變壓器進行直流泄漏電流值與往年或出廠值的比較，施加交流工頻電壓來進行絕緣強度檢查，同時通過變壓器上層

油溫狀況，把握變壓器負荷變異，避免變壓器長期處于負荷高峰運行。

4.3.2防止變壓器油絕緣劣化措施

通過對變壓器介質(zhì)損耗進行檢測，利用氣相色譜來分析變壓器潛伏性故障。氣相色譜法具有靈敏度高、不需要設(shè)備中止運行，可以作為監(jiān)測充油設(shè)備運行的重要手段。

4.3.3預(yù)防變壓器過電壓故障的措施

發(fā)電廠和變電所使用的電力變壓器，一般采用一、二次側(cè)裝設(shè)避雷器來預(yù)防變壓器過

電壓，為保證系統(tǒng)的可靠運行還加設(shè)電壓二次監(jiān)控裝置。

4.3.4瓷套管破損預(yù)防措施

變壓器的瓷套管采用氣密性強、彈性好的耐油件，以防止空氣濕度、氣溫變化對瓷套

管的影響。對于受潮的瓷套管及時進行枯燥；對損壞的瓷套管及時進行更換。

4.3.5變壓器引線絕起因障的預(yù)防措施

變壓器投運前對高低壓接線柱進行復檢，并將各部位的螺絲擰緊。運行過程中嚴格監(jiān)

視變壓器油的油位，以確保變壓器不在少油或缺油狀態(tài)下運行。

4.3.6變壓器磁路故障的預(yù)防措施

變壓器磁路故障主要表現(xiàn)在變壓器器芯內(nèi)部的繞組和鐵芯之間。為保證變壓器可靠工作，應(yīng)確保穿心螺絲、夾板與鐵芯硅鋼片組合之間的空隙小。此外，變壓器鐵芯與大地

可靠連接。

4.3.7變壓器分接開關(guān)故障的預(yù)防措施

對變壓器進行各電壓檔位電壓比、相間直流電阻的比較測試，同時對變壓器進行短路、

空載損耗測試，以確保變壓器安全可靠運行。

2000年8月綏中發(fā)電有限責任公司的俄供一臺220KV63MVA三相有載調(diào)壓變壓器，試運過程中突然爆炸起火，油箱開裂濃煙滾滾，火舌噴出高達十幾米。消防隊和運行人員馬上啟動水霧系統(tǒng)和消防車，10分鐘內(nèi)將大火撲滅。事故的起因是有載調(diào)壓裝置故障所致。此次事故造成該變壓器箱體鼓肚，被燒的面目全非，有載調(diào)壓控制箱全部損壞，

低壓側(cè)線圈嚴重燒損，變壓器箱體豁口長達40cm。

5電力變壓器火災(zāi)的預(yù)防(探測與報警)

電力變壓器在系統(tǒng)的設(shè)計上與實際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需要采取了不同形式的保護措施。如瓦斯保護可以使變壓器的繼電保護動作于油箱內(nèi)所產(chǎn)生的氣體或油流；縱差動保護或電流速斷保護可以使變壓器的繼電保護動作于變壓器繞阻、套管及引出線的故障等等，這些保護措施對預(yù)防變壓器的火災(zāi)具有一定的積極作用。電力系統(tǒng)繼電保護的作用是迅速而有選擇性的切除故障元件。在有選擇性的切除故障元件的同時，并不排除諸如斷路器等電氣設(shè)備拒動的可能性，故而在電力系統(tǒng)中又有采取后備保護。電力系統(tǒng)繼電保護的選擇性、速動性、靈敏性及可靠性是相互制約的，也就是說電力系統(tǒng)的繼電保護并不是針對消防而設(shè)置，所以不能從根本上保證電力變壓器杜絕火災(zāi)的發(fā)生。由于當瓦斯保護動作時(就算動作于信號)，變壓器內(nèi)部的可燃氣體已累計到相當?shù)臐舛燃匆烟幵诨馂?zāi)的邊緣，因此必需采取實際上更有意義的火災(zāi)探測報警與滅火系統(tǒng)，并使之與變壓器的各種繼電保護(主要是瓦斯保護)相互協(xié)同，這樣才能從根本上解決電力變壓器發(fā)生火災(zāi)

的問題。

電力變壓器使用的火災(zāi)探測器材有以下幾種：

區(qū)，能否達到預(yù)期效果。據(jù)悉，此次噴霧試驗工作壓力為0.85MPa，112只高速水霧噴頭全部參與了試驗，水霧噴頭噴出的水覆蓋了整個變壓器外表面,噴霧試驗合格。在噴霧現(xiàn)場，檢測人員重點測試給水壓力和噴射狀況，整個試驗歷時半個小時，裝置運行狀況正常，試驗取得預(yù)期效果。圖為#1主變壓器進行水噴霧試驗的情景。（張守柱許國宏

假想事故#1、#2主變著火撲救預(yù)案1現(xiàn)象：

1.1主變保護動作跳開關(guān)蜂鳴器響。

1.2火災(zāi)報警裝置主機接收到火災(zāi)報警探頭發(fā)出的火災(zāi)信號，主機面板#1、2主變“地區(qū)顯示〞燈點亮、“火災(zāi)〞指示燈閃亮，主音響裝置鳴動。2火災(zāi)撲救：

2.1斷開著火變壓器各側(cè)開關(guān)、刀閘，切斷風機電源。2.2開啟變壓器排油閥，使變壓器油面低于著火處。

2.3在值長統(tǒng)一指揮下迅速進行滅火，并上報公司及現(xiàn)場值班領(lǐng)導，同時通知義務(wù)消防隊趕赴現(xiàn)場。（消防大隊火警電話“119〞）。

2.4啟動消防泵進行滅火?；蛴酶煞?、泡沫滅火器滅火。

2.5義務(wù)消防隊員到達現(xiàn)場后，應(yīng)在值長的統(tǒng)一指揮下用干粉、泡沫滅火器滅火，并做好各種防止火災(zāi)曼延的防火措施。

2.6市消防大隊到達火場時，臨時滅火指揮應(yīng)馬上與市消防隊負責人取得聯(lián)