10kV配电变压器常见故障产生的原因和预防措施

10kV 配电变压器常见故障产生的原因和

预防措施

摘要：10kV配电变压器的故障逐渐成为配网的主要故障。配电变压器的损坏不仅增加了管理成本，还影响了工农业生产、居民生活的正常用电，根据我们在变压器运行维护过程中发现的常见故障，认真总结和分析配电变压器故障产生的原因，采取正确的预防措施，有助于降低变压器的故障率，更好的提高供电可靠性和客户满意度。

关键词：变压器常见故障预防措施

一、10kV配电变压器常见故障产生的原因

（一）10kV配电变压器长期过载运行导致故障

1．整体过载。一是随着人们生活质量日益提高，家用电器与设备也随之增加，对用电需求也迅速增长，原来的配电变压器容量小，变压器安装处负荷实际需求远远大于变压器容量，造成三相整体过载。二是由于季节性和特殊天气等原因造成用电高峰，使变压器的负荷大部分随季节性和时间性分配，特别是在农村农忙季节配电变压器将在过负荷或满负荷下使用，造成变压器三相整体周期性过载。造成变压器三相整体过载或周期性过载的原因主要是在设计阶段，对变压器容量计算不准确，未考虑变效率、功率及未来负荷增加等因素，导致变压器运行一段时间后，出现过载现象。

2．部分过载。变压器在运行过程中三相负荷分配不均匀，导致其中一相或者两相长期处于过载。造成部分过载的主要原因是低压400V线路在负荷中未能统筹分配，特别是线路建成后大量用户负荷在后期接入过程中，未能识别三相负荷分配情况，为了接线方便，就近接入负荷，导致负荷分配不均，造成变压器一相或者两相长期处于过载运行。

（二）配电变压器区外故障时，不能及时切断故障电流导致损坏。

配电变压器高压侧熔断器及低压侧空气开关选择不当或者配电变压器在运行过程中，由于过负荷或者400V线路存在间歇性故障，高压熔断器熔丝经常熔断或低压空气开关经常跳闸，运维人员更换参数较大的熔丝、空气开关或使用铜芯线、钢芯铝绞线代替熔断器的熔丝，导致在变压器过载，或者400V线路短路故障情况下，低压侧空气开关不能动作断开故障电流或高压侧熔丝不能及时熔断，在二次侧产生高于额定电流几倍甚至几十倍的短路电流，在一次侧也同时产生很大的电流来抵消二次侧短路电流的去磁作用，导致一、二次线圈温度急剧升高，最终造成变压器发热而损坏。

（三）雷击过电压导致绝缘损坏引发内部变压器短路故障损坏。

以普洱地区为例，普洱地区属强雷区，根据雷电定位系统数据查询年平均落雷日在90日以上，雷击损坏配电变压器主要分布在山区。一方面，避雷器安装位置不当，高压避雷器的引线直接从变压器的高压端子上连接，在雷电浸入时，雷电流首先通过变压器，随后才通过避雷器，虽然雷电流的作用时间非常短，但足以导致配电变击穿损坏。另外一方面，变压器外壳接地、避雷器接地、400V中性点接地不规范、变压器的接地网的接地电阻不符合要求，变压器在长期运行中由于年久失修、风吹雨打造成严重锈蚀，气候变化及其它特殊情况造成接地点断开或接触不良，当遇有雷电过电压时，由于不能及时对大地进行泄流降压因而击穿变压器；其次，部分变压器对低压侧未安装避雷器，因变压器低压侧不安装避雷器或安装不合格的避雷器，在变压器低压侧遭雷击时，产生逆变对变压器高压侧线圈进行冲击的同时，低压线圈或套管也有损坏的可能。

上述三种情况中，每一种都不是孤立存在的，只是其中某一种原因占主导，比如：在长期过载的配电变压器中，绕组绝缘在高温作用下绝缘老化加快，绝缘性能下降，绕组及支架绝缘已非常薄弱，耐受过电压水平急剧下降，在雷雨季节，原本应该能承受的过电压下却发生绝缘击穿事件，其根本原因还是过负荷引发的变压器绝缘老化所至。

二、预防配电变压器损坏及规范化管理措施

（一）防止配电变压器三相负载不平衡及过负荷

对在运变压器进行三相电流测量和负载校核，采用钳型电流表测量变压器低压侧三相电流，计算变压器三相电流不平衡率以及负载率，判断变压器是否存在三相负载不平衡及过负荷情况，并采取对应措施进行解决，具体方法：

1．校核三相负荷之间的平衡

通过钳型电流表测量变压器低压侧三相负载电流及中性线电流，一般要求变压器出口处的电流不平衡率不大于15%，计算公式：三相中电流最大值与最小值之差除以最大电流值的百分数，若通过校核确定变压器三相负荷存在较大偏差（大于15%不平衡），则需对负荷进行分配调整。

三相电流不平衡率计算公式：

三相电流不平衡率=（最大电流-最小电流）/最大电流×100%。

2．校核变压器容量是否满足负荷需求。

通过钳型电流表测量变压器低压侧三相负荷电流，三相负荷电流之和的平均值乘以0．4kV再乘以√3除以0．7（变压器综合利用系数）得出变压器计算容量与变压器铭牌容量进行比较，若变压器容量小于计算容量，则考虑对变压器进行增容或新增布点。

变压器计算容量计算公式：

变压器计算容量=（三相电流平均值×0.4×√3）/0.7。

（二）变压器高、低压侧保护校核及防范措施

1．变压器10kV侧熔断器额定电流校核

变压器高压侧跌落熔断器熔丝电流校核：考虑变压器的过载保护要求，高压熔断器额定电流校核，100kVA以上容量变压器按额定相电流的1．5-2．0倍进行校核，100kVA以下（包括100kVA）容量变压器按额定相电流的2.0-3．0倍进行校核，经校核不满足要求的熔丝必须及时进行更换。

100kVA以上容量变压器高压侧跌落熔断器熔丝电流计算公式：

高压侧跌落熔断器熔丝电流=变压器额定容量/（√3×10）×（1．5~2．0）

100kVA及以下（包括100kVA）容量变压器高压侧跌落熔断器熔丝电流计算公式：

高压侧跌落熔断器熔丝电流=变压器额定容量/（√3×10）×（2．0~3．0）2．变压器400V侧空气断路器电流值校核

变压器低压侧空气断路器的参数校核：根据变压器容量及400V配网线路的长短及所带负载的情况不同，而有不同选择，一般若设计给出空气断路器型号及参数，则按设计型号及参数进行校核，但额定电流不得超出变压器低压侧额定电流1．15倍，若设计未给定型号及参数，则根据变压器容量及负荷性质进行空气断路器的校核及配置，同时考虑与高压侧熔断器进行配合，变压器低压侧空气开关额定电流按1．25-3．00倍最高负荷电流进行配置，但不得超过变压器低压侧额定电流的1．15倍。经校核不满足要求的低压侧断路器必需进行更换。

低压侧空气开关电流计算公式：

低压侧气开关电流=变压器额定容量/（√3×0.4）×（1．25~3．0）（不大于低变压器低压侧额定电流1．15）

（三）防止雷击过电压导致配电变压器损坏防范措施

1．避雷器安装位置校核及防范措施

一是方面根据雷电定位系统及运行经验判断，对落雷密度大的乡镇、山区配网变压器，需在变压器T接线路的两侧相邻杆塔各增设一组避雷器，以充分限制变压器经受雷击过电压的幅值；另一方面在变压器低压总出线侧装设低压避雷器，防止过电压从400V线路浸入变压器；其次，避雷器的接地、变压器的外壳接地、低压侧中性点的接地要保证三点连到一起进行接地。避免使用钢芯铝绞线连接并和变压器构架达到一起的方式，避雷器的接地用扁钢连到变压器外壳的接地螺栓