电力变压器可靠性分析及其寿命评估 王鹏

电力变压器可靠性分析及其寿命评估王鹏

摘要:随着我国西电东运和全国网络和特高压项目的推广,电网安全稳定运行也将

面临更大的挑战。近年来电力变压器的可靠运行逐渐成为了国内外学者的研究重点。随着变压器电压等级的提高,其发生故障给系统带来的损失越来越大。为了提

升变压器的可靠性,有效地延长电力设备的使用寿命,让投资和回报有一个最佳的

平衡,需要对其进行全面的准确的可靠性评估。因此,如何科学地评估其寿命,保证

超期服役的电力设备安全运行是个亟待解决的问题。本文简述了电力变压寿命分

析评估方法,分析了影响电力变压器寿命的因素,探讨了阻止电力变压器加速老化

的对策及大型变压器寿命管理的方法。

关键词:变压器可靠性使用寿命防护措施

一、影响变压器可靠运行的因素

1.变压器铁芯故障

在正常情况下，变压器铁芯只有一个接地点，以限制流过铁心和铁心点的电流。当磁芯未在多点接地或接地时,会导致磁芯发生故障,导致变压器过热,影响变

压器的正常运行。当发生芯子故障时，相邻硅钢片之间的绝缘漆膜烧坏。在严重

的情况下，磁芯可能会过热和放电，从而在电压发生器内部产生可燃气体，这可

能导致变压器开关跳闸中的电源故障。

2.变压器导电回路故障

如果变压器接头焊接不良，从物理角度来看，导电回路的横截面积相应减小，从而局部电阻增加。根据功率损耗的计算方法：功率=电流的平方×截面电阻，当

正常电流通过时，由于截面积的增加，功率损耗会增加，变压器接头处的温度变

得过高，从而加速了接头。机械变形和氧化腐蚀，接头处的电阻不断增加，使循

环往复运动，最终烧毁变压器的绝缘层，导致电源故障。

3.变压器绕组绝缘损坏故障

当变压器绕组绝缘损坏变压器，变压器自身的绕组和匝间绝缘，以及一些金

属绝缘等，如果有绝缘损坏，就会导致绕组短路，即在绕组内部形成闭合电流回路。当大电流通过时，绕组产生额外的热量和损耗，这导致变压器的稳定异常。

变压器的三相电压输出未达到平衡,运行噪音增加。绕组的短路主要是由于绕组线

圈在短距离电力作用下的位移，导致绝缘磨损引起的短路;绝缘材料在运行过程中

自然老化或在局部高温下破裂;导线的质量差,绕组的绕组不适合压接和卷绕过程,

金属材料进入损坏的绝缘层。

4.变压器漏磁故障

变压器铁心产生的磁通称为主磁通。在正常情况下,铁芯产生的额定主磁通量

不饱和。当复杂电流流入变压器时,绕组将会泄漏。助焊剂现象。主磁通穿过铁磁

材料,漏磁通穿过绕组周围的空间。当漏磁通过某些金属部件时，会产生涡流，从

而产生热量。变压器的容量与负载电流成比例，并且变压器的容量增加。它容易

发生热故障。通常,燃料箱的温度最接近绕组或导体。

5.散热条件差

当变压器在高温环境下长时间运行，或变压器周围有热源时，房间内的通风

散热措施不好，建筑物与变压器之间的散热距离太大关闭，变压器产生的热量不

能及时。消散到空气中，导致变压器的温度上升，绕组电阻变大，然后变压器会

产生更多的热量，导致变压器的温度异常。

6.变压器冷却系统异常

运行中的变压器产生通过变压器自己冷却油或散热器传递到周围环境的热量

一定的数量。当变压器冷却器油泵损坏，风扇马达被损坏，灰尘和其它碎屑附着

在热管中，油循环路径被阻挡，油流量减小，并且变压器的散热受到影响，从而

导致在增加了变压器的温度。在停电的情况下,冷却系统停止工作,这将导致变压

器的温度持续升高,导致变压器烧坏。

二、变压器运行中的防护措施

1.加强对油温及绕组温度的监测,根据监测结果及时调整负荷状态。要防止或

减少变压器在过负荷状态下运行,因为它是以牺牲寿命为代价的,尤其是热点温度

高达160℃的短期急救过负荷运行,对变压器绝缘寿命危害极大。必须过负荷运行时,要严格执行变压器厂家提供的过负荷能力表,不能超越。

2.加强对线路的巡视,防止发生变压器出口突发性短路,尤其要防止外界偶然因

素和环境因素造成的突发性短路。科学设置继电器保护整定值,短路时能快速切断

故障电流,减小短路电流对变压器的冲击。

3.加强变压器的常规电气测试,如测试绕组直流电阻,比率,空载电流,空载损耗,

局部放电,铁芯绝缘电阻和接地电流,并综合分析各种电气测试数据及时。事先判

断错误。加强变压器在线诊断,例如对变压器进行局部放电的在线测量、绝缘油的

在线色谱分析和油中微水分析。通过对变压器局放和油中气体含量的色谱分析、

微水分析及时发现变压器异常,及早发现故障。必要时还可以进行油中糠醛含量和

绝缘纸聚合度的测量,来判断绝缘的老化程度。

4.密封件属于低值易耗品,建议在变压器每次检修时更换所有的密封件,加强变

压器的密封性。

四、大型变压器寿命管理的方法

变压器寿命管理的核心是确定绝缘寿命的状态。除了防止变压器绝缘老化的

措施外,还应建立一系列检查系统和检查系统,以确保变压器的安全运行。

1.预警系统大型变压器在线监测系统（氢气，局部放电和绝缘的在线监测）

可以预先发现变压器操作期间异常的条件。在线监测与专家系统相结合预测变压

器的绝缘和在变压器发芽的初始阶段发现异常情况。

2.现场诊断现场诊断是确定变压器绝缘强度的一种方法。现场诊断和趋势分

析的结合是最重要的检测手段,能及时检测变压器的过热、局部放电、电介质劣化、线圈位移等。有下列检测项目: a)局部放电测量。当变压器出现异常或油色谱仪中

出现C2H2时,应对变压器进行现场局部放电测量。超声定位仪可以定位局部放电

部位。 b)定期测量油温和盘管温度。通过查明变压器是否过载或部分过热,可以进行更详细的诊断。 c)油的色谱分析。通过色谱分析变压器油中的气体含量,及时发

现变压器异常。d)测量油中的糠醛含量。它可以判断变压器的老化程度。当色谱

分析中的CO或CO2含量很高时,应进行此测量。 e)绝缘油的微水分析。

3、状态检修根据变压器的绝缘状态及运行状态有条件地进行检修,变压器状

态检修能节省人力、物力,提高检修质量。

结语:

电力变压器是维持电力系统正常运行的不可缺少的重要设备之一,一旦变压器

故障导致意外断电,将严重影响变压器的使用寿命,这可能导致电力系统报废并最

终给电力公司造成严重损失。因此,相关电力部门或者企业需要定期对电力系统进

行检修、保养、维修和替换,从而使得电力系统稳定运行。

参考文献:

[1]魏燕.电力设备可靠性分析[J]. 中国设备工程. 2017(06).