王 生 甘 鵬 嵇雨軒 任 達(dá)

（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司）

0 引言

變壓器在電力系統(tǒng)中有著非常重要的作用，具體分析如下［1-4］。

電壓轉(zhuǎn)換：變壓器的主要作用是將高電壓（如110kV、220kV等）的電能轉(zhuǎn)換為低電壓（如10kV、400V等），以便安全供電到不同類(lèi)型的負(fù)載。這種電壓轉(zhuǎn)換是電力系統(tǒng)中的必要步驟，因?yàn)楦唠妷狠斔碗娔芨h(yuǎn)，但對(duì)于終端用戶低電壓更安全。

電能分配：變壓器在電力系統(tǒng)中充當(dāng)了電能的分配器。它們將來(lái)自高壓輸電線路的電能分配給不同地區(qū)、城市和建筑物，確保電力平穩(wěn)供應(yīng)，以滿足各種用電需求。

電壓穩(wěn)定性：變壓器能夠提供電壓穩(wěn)定性，確保在負(fù)載變化時(shí)，終端用戶接收到穩(wěn)定的電壓。這對(duì)于保護(hù)電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備和其他敏感設(shè)備非常重要，以防止電壓波動(dòng)對(duì)其造成損害。

功率傳輸效率：通過(guò)將電能在合適的電壓水平傳輸，變壓器有助于提高電力傳輸效率。這減少了電流損耗和線路功率損耗，從而降低了能源浪費(fèi)和成本。

電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)：在電力系統(tǒng)中，變壓器還可用于電力調(diào)節(jié)和管理。它們可以通過(guò)改變變比來(lái)調(diào)整電壓，以適應(yīng)電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行條件，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

隔離和安全：變壓器具有電氣隔離功能，可以隔離高電壓側(cè)和低電壓側(cè)，以提高電力系統(tǒng)的安全性。這種隔離功能有助于防止電擊、短路和其他安全問(wèn)題。

應(yīng)急備用電源：某些情況下，變壓器可以用作應(yīng)急備用電源。它們可以通過(guò)連接備用電源到低電壓側(cè)，為關(guān)鍵設(shè)施提供電力，如醫(yī)院、消防站和緊急通信中心。

綜上所述，10kV配電變壓器在電力系統(tǒng)中扮演了關(guān)鍵的角色，它們不僅實(shí)現(xiàn)了電能的分配和轉(zhuǎn)換，還確保了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、效率和安全性。因此，對(duì)于變壓器的故障預(yù)防和及時(shí)處理至關(guān)重要，以保障電力供應(yīng)的可靠性和連續(xù)性。本文將深入探討10kV配電變壓器可能出現(xiàn)的故障及相應(yīng)的對(duì)策，以確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1 10kV配電變壓器常見(jiàn)故障

1.1 過(guò)載

過(guò)載是10kV配電變壓器常見(jiàn)的故障之一，它指的是變壓器長(zhǎng)時(shí)間或瞬時(shí)承受超出其額定容量的負(fù)荷電流。這種情況可能導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題，包括變壓器損壞、設(shè)備過(guò)熱、供電不穩(wěn)定等。

1.2 短路

短路是10kV配電變壓器常見(jiàn)的故障之一，它指的是電路中兩個(gè)或多個(gè)電線之間發(fā)生意外的低阻抗連接，導(dǎo)致電流快速增加。短路故障可能引發(fā)電弧、局部放電、機(jī)械應(yīng)力、絕緣破壞等問(wèn)題。

1.3 絕緣損壞

絕緣損壞是10kV配電變壓器常見(jiàn)的故障之一，它指的是變壓器的絕緣系統(tǒng)遭受破損、老化或失效，導(dǎo)致絕緣性能下降或完全失效。絕緣損壞可能引發(fā)電火災(zāi)、電擊風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備故障，因此對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)、識(shí)別和修復(fù)至關(guān)重要。

1.4 溫度異常

溫度異常是指10kV配電變壓器內(nèi)部溫度異常升高或異常下降的故障情況。這種故障可能由多種因素引起，包括內(nèi)部故障、外部環(huán)境條件變化等。溫度異?？赡軐?dǎo)致變壓器性能下降、設(shè)備損壞甚至引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重后果。

1.5 其他常見(jiàn)故障

10kV配電變壓器還可能遇到其他常見(jiàn)故障。以下是一些可能的故障類(lèi)型和應(yīng)對(duì)策略。

（1）短路故障：短路是電流在電路中繞過(guò)正常路徑的現(xiàn)象，可能會(huì)導(dǎo)致電路過(guò)載、電弧故障和變壓器損壞。應(yīng)對(duì)策略包括使用短路保護(hù)裝置、定期檢查絕緣和維護(hù)電纜和連接器。（2）絕緣故障：絕緣故障可能導(dǎo)致絕緣材料損壞，從而影響變壓器的性能和安全性。定期進(jìn)行絕緣測(cè)試和維護(hù)，及時(shí)更換受損的絕緣材料。（3）油漏和油污：變壓器通常包含絕緣油，油漏或油污可能導(dǎo)致絕緣性能下降和設(shè)備損壞。應(yīng)定期檢查油位、清潔油污、修復(fù)漏油問(wèn)題。（4）冷卻系統(tǒng)故障：冷卻系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致變壓器過(guò)熱。維護(hù)冷卻系統(tǒng)，包括冷卻風(fēng)扇、散熱器和冷卻油循環(huán)，以確保正常運(yùn)行。（5）電弧故障：電弧是一種強(qiáng)大的電火花，可能導(dǎo)致火災(zāi)和設(shè)備損壞。使用電弧檢測(cè)和滅弧裝置，以及定期的電氣設(shè)備檢查，可以減少電弧故障的風(fēng)險(xiǎn)。（6）異常振動(dòng)和噪音：異常振動(dòng)和噪音可能表明設(shè)備不穩(wěn)定或存在機(jī)械故障。定期檢查設(shè)備的機(jī)械部分，如絕緣子、螺栓和緊固件，以確保它們的正常運(yùn)行。（7）電壓波動(dòng)：變壓器可能受到電壓波動(dòng)的影響，這可能導(dǎo)致供電不穩(wěn)定。使用電壓穩(wěn)定器或電壓調(diào)節(jié)裝置來(lái)維持穩(wěn)定的電壓輸出。 （8）濕度和污染：潮濕的環(huán)境和空氣中的污染物可能對(duì)變壓器產(chǎn)生不利影響。保持變壓器干燥并在需要時(shí)清潔外殼可以減少這些問(wèn)題。 （9）空載運(yùn)行：長(zhǎng)時(shí)間的空載運(yùn)行可能導(dǎo)致變壓器性能下降。確保變壓器在額定負(fù)荷下運(yùn)行，以避免空載運(yùn)行。對(duì)于這些常見(jiàn)故障，定期檢查、維護(hù)和使用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置是保持10kV配電變壓器安全和可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。故障預(yù)防和及時(shí)的故障診斷可以減少停電時(shí)間、維修成本和設(shè)備損壞。

2 對(duì)策與改進(jìn)建議

2.1 增加備用容量

對(duì)于10kV配電變壓器故障及對(duì)策，增加備用容量是一種常見(jiàn)的解決方案之一。這意味著在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和規(guī)劃階段，額外的備用變壓器容量被考慮和配置，以應(yīng)對(duì)變壓器故障時(shí)的電力供應(yīng)需求。增加備用容量的主要目的是確保在主變壓器故障或維修期間，備用變壓器可以補(bǔ)充電力供應(yīng)，以保持正常的配電系統(tǒng)運(yùn)行。

備用變壓器容量的計(jì)算和配置：在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，需要評(píng)估負(fù)載需求，并確定備用變壓器的適當(dāng)容量。這涉及考慮負(fù)載類(lèi)型、負(fù)載數(shù)量和負(fù)載的增長(zhǎng)趨勢(shì)等因素。合理選擇備用變壓器容量可以確保在故障發(fā)生時(shí)能夠滿足負(fù)載需求。并聯(lián)操作備用變壓器：在一些情況下，可以將備用變壓器與主變壓器并聯(lián)操作，以提供更大的供電能力。這可以通過(guò)適當(dāng)?shù)碾姎膺B接和控制實(shí)現(xiàn)，并需要進(jìn)行合適的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和保護(hù)措施。自動(dòng)切換裝置和控制系統(tǒng)：安裝自動(dòng)切換裝置和控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在主變壓器故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)切換到備用變壓器。這樣能夠減少停電時(shí)間并確保電力供應(yīng)的連續(xù)性。自動(dòng)切換裝置需要可靠的邏輯和保護(hù)功能，以保證切換過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。定期維護(hù)和檢查：不僅主變壓器，備用變壓器也需要進(jìn)行定期的維護(hù)和檢查，以確保其性能和可靠性。這包括絕緣系統(tǒng)的維護(hù)、冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行、絕緣性能的測(cè)試等。故障診斷和預(yù)測(cè)：使用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷系統(tǒng)，可以對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，以及進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障跡象，并采取預(yù)防措施，以盡量避免變壓器故障的發(fā)生。增加備用容量是一種有效的策略來(lái)增強(qiáng)10kV配電變壓器的可靠性和容錯(cuò)能力。然而，需要綜合考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成本效益、可行性和實(shí)際需求等因素來(lái)確定最佳的備用容量配置方案。

2.2 定期維護(hù)保養(yǎng)

定期維護(hù)保養(yǎng)是預(yù)防和應(yīng)對(duì)10kV配電變壓器故障的重要措施之一。通過(guò)定期執(zhí)行維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，可以確保變壓器的正常運(yùn)行，并提前發(fā)現(xiàn)和解決潛在故障問(wèn)題。以下是與定期維護(hù)保養(yǎng)相關(guān)的對(duì)策。

（1）檢查絕緣狀況：定期檢查變壓器的絕緣狀況，包括絕緣材料、絕緣子和繞組，以確保其良好的絕緣性能。可以進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試和局部放電測(cè)試，以檢測(cè)絕緣的退化和潛在故障。（2）清潔和過(guò)濾：定期清潔變壓器的外部和內(nèi)部，包括絕緣子、連接器和風(fēng)扇。清除灰塵、雜物和污漬可以改善變壓器的散熱效果和絕緣性能。此外，使用合適的過(guò)濾器可以防止雜質(zhì)進(jìn)入變壓器。（3）檢查油位和油質(zhì)：定期檢查變壓器油的級(jí)別和質(zhì)量。確保油位適當(dāng)，并檢測(cè)油中是否存在雜質(zhì)、水分和氣體。需要根據(jù)變壓器類(lèi)型進(jìn)行合適的油分析，如油色譜分析和溶解氣體分析。（4）檢查冷卻系統(tǒng)：定期檢查冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括風(fēng)扇、冷卻器和冷卻油循環(huán)。保持冷卻系統(tǒng)清潔，定期清除堵塞物和檢查風(fēng)扇的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）檢查電氣連接：定期檢查變壓器的電氣連接，包括電纜、連接器和接地系統(tǒng)。確保連接牢固、電纜無(wú)損壞，且接地系統(tǒng)良好接地。 （6）檢查螺栓和緊固件：定期檢查變壓器的螺栓、緊固件和支撐結(jié)構(gòu)，確保它們處于良好的狀態(tài)。松動(dòng)或損壞的螺栓會(huì)影響變壓器的機(jī)械穩(wěn)定性。 （7）故障診斷和錄波分析：在定期維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，可以進(jìn)行故障診斷和錄波分析，以檢測(cè)任何異常狀況或故障跡象。這可以通過(guò)使用錄波儀、故障錄波器和電力質(zhì)量分析工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。

定期維護(hù)保養(yǎng)的頻率和具體操作取決于變壓器的使用情況、環(huán)境條件和制造商的建議。制定合理的維護(hù)計(jì)劃，并按計(jì)劃執(zhí)行維護(hù)保養(yǎng)措施，可以延長(zhǎng)變壓器的使用壽命、提高可靠性，并減少故障的發(fā)生。

2.3 引入先進(jìn)的保護(hù)與監(jiān)測(cè)裝置

引入先進(jìn)的保護(hù)與監(jiān)測(cè)裝置是在10kV配電變壓器故障及對(duì)策中的一項(xiàng)關(guān)鍵措施。這些裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障跡象，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。以下是與引入先進(jìn)的保護(hù)與監(jiān)測(cè)裝置相關(guān)的對(duì)策。（1）溫度監(jiān)測(cè)裝置：安裝溫度監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的溫度變化。這些裝置可以提供溫度報(bào)警和保護(hù)功能，以避免變壓器過(guò)熱和損壞。（2）壓力監(jiān)測(cè)裝置：使用壓力監(jiān)測(cè)裝置可以監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部氣體或油的壓力。異常的壓力變化可能表明變壓器存在問(wèn)題，如內(nèi)部故障或泄漏。及時(shí)的壓力報(bào)警可以防止加劇故障并采取必要的維修措施。（3）濕度監(jiān)測(cè)裝置：濕度監(jiān)測(cè)裝置可用于監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部的濕度水平。高濕度環(huán)境可能會(huì)影響絕緣性能并引發(fā)故障。濕度監(jiān)測(cè)裝置可以提供濕度報(bào)警并觸發(fā)相應(yīng)的防護(hù)操作。 （4）氣體監(jiān)測(cè)裝置：安裝氣體監(jiān)測(cè)裝置可以檢測(cè)變壓器內(nèi)部發(fā)生的氣體異常。變壓器內(nèi)部故障通常會(huì)產(chǎn)生特定的氣體，如甲烷、乙烯和一氧化碳等。氣體監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些氣體的存在，并觸發(fā)維護(hù)措施以防止?jié)撛诘墓收习l(fā)生。（5）電流和電壓監(jiān)測(cè)裝置：部署電流和電壓監(jiān)測(cè)裝置可以持續(xù)監(jiān)測(cè)變壓器的電流和電壓波形。異常波形可能表明變壓器內(nèi)部存在故障，如短路或過(guò)載。及時(shí)的電流和電壓監(jiān)測(cè)可以提前檢測(cè)到這些問(wèn)題。（6）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)：引入遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷。這樣可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備并及時(shí)獲取變壓器的運(yùn)行狀態(tài)和警報(bào)信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)使得運(yùn)維人員能夠快速響應(yīng)故障，并采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減少停電時(shí)間和設(shè)備損害。通過(guò)引入先進(jìn)的保護(hù)與監(jiān)測(cè)裝置，運(yùn)維人員可以獲得關(guān)鍵的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及故障和預(yù)警信息。這將幫助提高對(duì)10kV配電變壓器故障的響應(yīng)能力，降低故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

在電力系統(tǒng)中，配電變壓器扮演著至關(guān)重要的角色。10kV配電變壓器作為配電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)將高壓電能轉(zhuǎn)換為適用于低壓配電的電能。然而，10kV配電變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，可能會(huì)出現(xiàn)各種故障，給供電可靠性和運(yùn)行效率帶來(lái)威脅。通過(guò)本文的探究，我們希望引起相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)人員的關(guān)注，并促進(jìn)對(duì)10kV配電變壓器故障及對(duì)策的研究和實(shí)踐。只有不斷加強(qiáng)故障預(yù)防、監(jiān)測(cè)和處理措施，才能保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，滿足社會(huì)對(duì)可靠供電的需求。