电力变压器设计中潜在风险因素分析聂智

电力变压器设计中潜在风险因素分析聂智

聂智

航天建设集团深圳有限公司518031

摘要：从电力系统的组成来说，涉及到供电所和输送电路等模块。供电的实现，离不开变压器的支持。现阶段，人们对电能的需求呈现不断增大的趋势，使用电力变压器，采取灵活转变的方式，转变电流或者电压，进而满足相应的用电需求。不过变压器设计的过程时，容易存在多种潜在的风险因素，影响着电力系统的运行，因此需要强化管理力度。

关键词：电力变压器；设计；损耗；闪络；

1电力变压器设计流程所包含的主要内容

油浸式变压器作为电力系统中应用最广泛也是最重要的变电设备，维系着整个电力系统的运行，它的运行质量也备受关注。变压器的差异性设计是指针对性的对变压器进行设计用以满足不同应用场合的不同需求。合理的设计是变压器能够实现正常供配电功能的保证。变压器的设计因为需求的不同结构上也有一定的差异，针对油浸式变压器而言，设计主要包括以下内容：①铁芯的设计（铁芯形状、大小、铁芯材料等）。②线圈的设计（原副边匝数、导线直径）。③导线结构选择（多股线或扁平线）。④绕组结构选择（多层或分段绕制）。⑤端控设计。⑥损耗与温升。⑦冷却系统设计。

2电力变压器设计中潜在运行风险因素

2.1变压器自身损耗与设计值出入较大

变压器损耗是指运行过程中由自身因素引起的损耗。一方面是由于变压器线圈采用铜质材料制作，当电流通过铜线时，由于电阻的存在而发热，导致功率损耗。另一方面，由于感应电流的存在，铁芯断面会产生涡流发热，引起铁芯温升，造成变压器的损耗。变压器铁芯的损耗和制造铁芯所用原材料以及制作工艺精度等都有一定的关系，它与电压呈现正相关，随着电压的升高而增大。铁芯损耗主要是因为磁滞损耗和涡流损耗两方面引起的。因此，在设计过程中需要对铁芯的厚度、体积、材料的磁导性能引起重视，这样才能避免设备的发热问题，降低温升，减少铁芯的损耗。

2.2变压器出线侧易发生短路故障

在设计中低压绕组时，需要注意短路问题。主要是因为中低压绕组间的短路阻抗小，容易发生短路现象。一般情况下低压线圈的损坏几率最大，中压线圈紧随其后。在进行变压器的中低压绕组设计时：①需要充分考虑绕组的实际状况然后进行电磁计算，保留好足够的设计裕度，这样才能保证绕组的安匝平衡。②选用自黏式导线及硬板绝缘纸筒作为中低压绕组的内衬，增加必要的支撑。③对夹件压钉的数量进行合理设计，增加压包环的机械强度，减少绕组端部的变形情况。④进行工艺的改革，保证绕组的密实程度，预密化处理绕组垫块，降低绕组的收缩率。

2.3振动噪声超出设计许定值

变压器的噪声振动包括主体的振动和冷却系统的振动。本体振动主要是由于铁芯绕组的振动造成的。硅钢片在变压器运行时会出现磁致伸缩现象，同时涡流作用下硅钢片会相互吸引，这样就会产生振动噪声。在电流通过绕组时，由于漏磁现象而引起了绕组之间的电磁力，造成了绕组的振动。在设计过程中，需要充分考虑运行过程中油温的变化对整体的影响，避免温度上升所造成的磁致伸缩率及绕组绝缘垫块弹性而产生振动超标，将振动控制在规定范围内。

变压器冷却系统中的冷却风扇及强制循环油泵也会对变压器振动造成一定影响。需注意冷却系统各个部件的设计安装位置，避免由于运动而造成的变压器振动，考虑整个系统中的振动频率，避免共振现象的出现。共振现象会影响整个系统的安装质量，诱发其他问题。

2.4变压器整体运行温升过高

变压器的运行温升过高原因多种多样，这都会降低内部绝缘系统的使用寿命，提高击穿事故的发生概率，同时也会使冷却液的使用时间缩短，冷却油变质，降低变压器的使用寿命。变压器的整体运行温升过高主要有以下几种原因：内部损耗过高、绕组有短路现象、铁芯有局部过热现象、冷却系统故障和由于积尘造成的进出风口阻塞等问题。

在进行变压器设计时，需要对冷却系统进行认真设计，提高冷却效率，降低运行过程中温度的升高，延长使用寿命。如果冷却结构设计不合理，如变压器片散高于箱盖，而连接联管低于箱盖，就会造成散热片顶部出现不循环的区域，如果变压器的使用地区处于高热区域，就会造成变压器油的变质。因此合理设计并选用合适的冷却装置，能够有效避免温升过高的情况，提高变压器的使用寿命。

3电力变压器设计使用中的故障处理分析

3.1铁芯接地故障

对于此类故障，可采取以下处理方法：（1）电容放电冲击法。当铁芯接地引出线断开，检修工作人员使用兆欧表，进行电容充电，在后期的放电时，进行铁芯绝缘体电阻测量。如果电阻值正常，则可排除故障，同时采取测量接地电流或者其他方式，控制故障的发生。对于不稳定接地，选择铁芯接地引出线，利用可调电阻，实现对电流的有效控制，使其<1A。（2）若故障持续扩大，则开展停电检测。在接地故障点位的判断时，可利用吊罩的方式，提高故障处理的效率。具体操作时，要保证铁芯和夹件为不连接的状态，进行空心螺旋杆对铁芯的绝缘大小测试。做好各个间隙或者槽部的检查，看是否存在螺帽以及金属碎屑，使用油或者氮气进行清理。

3.2绝缘受潮故障

当发生此故障，可采取热油循环处理措施，进行故障处理。具体操作的过程中，对滤油机的压力要控制为0.3MPa；对真空压力参数控制为0.09MPa；出口油温参数控制为75℃，进行热油循环处理。当温度大于60℃后，经过36h后，开展脱气处理，脱气时间控制在2-3h范围内。经过24h静置处理后，进行绝缘指标检测，看是否能够达到标准。主要检测电阻以及吸收比等，以免故障的发生，保证电力系统运行的安全性以及稳定性。对渗漏点进行处理时，油排入到油罐后，采取补焊措施，进行渗漏点的处理，同时要对损坏零件进行替换。

3.3瓦斯故障

从电力变压器的使用性能保护角度来说，瓦斯保护发挥着积极的作用。若失去瓦斯保护，电力变压器运行发生故障后难以有效处理。一般来说，瓦斯保护的故障，可以通过保护信号反应。当瓦斯给出保护信号时，能够证明瓦斯故障。此情况下要进行变压器检查，若出现非正常运行情况，那么要进行气体取样分析。若瓦斯保护产生跳闸故障，则说明电力变压器产生严重故障，此情况下需要检查油枕防爆系统，看变压器装置外壳是否产生了变形，进行故障处理。为避免操作人员违规操作引发瓦斯故障，日常管理工作中要做好人员培训和教育，使其能够做好故障防范。

3.4绕组障碍

从电力变压器的使用角度来说，常见的绕组障碍包括电线短路和断线故障，同时产生相间短路故障。此类故障的发生，主要原因如下：（1）无法正常散热；（2）套组制造工艺水平低。若产生绕组障碍，必须要及时进行处理。结合障碍的表现，分析障碍性质，采取相应的措施。若为电线短路或者断线故障，替换损坏电线的方式处理即可。对运行的变压器，做好温度监测，及时发现过热的情况，做好散热处理，避免问题的发生。

4结语

进行设计时，要立足于客户具体需求，详细评估变压器运行环境特点，给出最佳设计方案，既能够保证变压器在投运后能够满足安全稳定运行，而且在节材降耗方面也能够做出足够的贡献。变压器的运行过程中所出现的问题都不是单一存在的，是由于多方面原因导致的，因此需要对变压器设计方面存在的典型问题进行总结分析，提高设计水平，应用新材料、新技术，有效遏制问题的出现。

参考文献：

[1] 李刚，于长海，刘云鹏，等.电力变压器故障预测与健康管理：挑战与展望[J].电力系统自动化，2017（23）.

[2] 杨玥，康琪，郭红兵，等.群组电力变压器分级状态评估方法分析[J].内蒙古电力技术，2018，36（1）：21-26.