励磁变压器故障原因分析与防范措施

赵素斌

【摘要】励磁变压器在发电中是重要的组成部分，其安全稳定运行关系着发电厂的稳定，但是在运行过程中经常会出现一些故障。本文主要论述了其在发电厂中的重要性，并分析了常见的故障种类以及原因，提出了防范措施从而提升机组的安全稳定性。

【关键词】励磁变压器；故障分析；防范措施

由于励磁变压器的安全运行关乎着机组的整体稳定性，与发电厂中稳定发电有直接的关系，应当维持其正常运转保证发电厂的经济效益，但是在实际运转中，由于一些因素导致励磁变发生故障出现机组跳闸现象。因此应当对励磁变故障种类加以总结，积极分析其原因，并提出相關防范对策从而减少其故障频率。

一、励磁变压器在发电厂中的重要作用

励磁变压器可控制发电机端的电流，在发电机出口装设电压互感器，然后其达到采样、调节、跟给励磁装置电源的作用，可为发电机的励磁系统提供三相交流励磁电源。励磁变压器是保证发电机励磁系统安全运行的重要工具，励磁系统一般通过可控硅将三相的电源转化为发电机转子所需要的直流电源，然后形成发电机的励磁磁场，最后通过励磁系统调节可控硅触发角。由于发电机出口处的电压通常较高，而励磁系统的额定电压较低，因此通过励磁变压器可降低电压，调节电机端电压符合实际生产需求。励磁变压的安全运行是保证发电机组稳定发电和满负荷发电的前提，也是励磁系统可靠运行的关键，其重要性显而易见[1]。

二、励磁变压器常见的故障种类分析

（一）CT故障

CT是指电流互感器，电流互感器发生故障是励磁变压器出现的故障种类之一，由于励磁变压器的高压旁的CT的内部存在一些问题或者缺憾，会引发爆炸接连引起励磁变压器高压两侧的两相短路，进一步会引发三相短路导致机组自动保护进行跳闸。三相中破损保障的一相CT变形严重并且脱落；临近的CT受到影响外部会部分破损；在CT至变压器的各相之间的引线也会受到波及变形或者熔断；励磁变压器的外壳在爆炸中会出现烧黑的恒基，由于其材质为环氧树脂一般无明显变形情况，在低压处损害程度相对较轻；但是在高压处爆炸会引发其侧封目严重变形，并破坏其周边设施，例如天花板、窗户等。据相关数据显示在2011年湖南某发电厂发生过由于励磁变压器侧的CT爆炸事故，在2012年国际某电厂的2号机组也发生了由于励磁变压力侧的CT爆炸引发的短路事故，经检查为该相的某根线的绝缘体发生损坏而引起的[1]。

（二）测温点故障

测温点的温度测量元件位置的不妥当放置，也会导致事故的发生，情况一：将温度测量原件放在高压线圈旁，会造成高压线圈和温度测定之间放点，进而导致发电机定子接地进行保护发生跳闸；情况二：励磁变压器的温度探头脱落会导致高压绕组对地放电，进而出现机组跳闸现象。在2011年某热电厂由于情况一发生跳闸事故，2012年国际某电厂1号机组也因此发生跳闸[2]。

（三）进水受潮接地故障

励磁系统机组中由于胶球清洗系统中的胶球收球室的顶部观察孔受到损坏，会导致循环水由破损处喷到励磁变压器的上部，再通过励磁变的通风孔或者其他缝隙处进入到变压器内部，会导致励磁变内高压侧的引线在水的作用下发生贯通接地，进而会出现机组跳闸情况。

（四）接头发热故障

由于高压引线长期在高压作用下会发热，一定其接头处或者其端部在高压中发生熔化出现熔断的现象，或导致CT结构内侧出现明显的放电情况，若其他两相变压器高压侧引线熔化会对冷却风扇有明显放电现象，进而导致风扇损毁，自动保护机组出现跳闸。

（五）线圈内部发生短路故障

高压线圈内部匝间短路故障，会导致线圈风道内壁烧损，磁力变压器无明显的事故痕迹和烟雾，会在两相线圈的中部低压引出线铜板处发现烟熏发黑的情况，并会发现有熔化的铜渣，进而导致保护跳闸动作发生停机[2]。

（六）其他混合型绝缘故障

励磁变压侧CT爆炸，在临侧相处保护用CT从上而下中间部位裂开明显缝隙；在穿心套管至高压侧的CT处的导线会出现明显放电情况，导致穿心套管爆裂；进而引发保护用CT与测量用CT之间的用以连接的被烧断。在进行修复处理时，由于电压过高，会发现励磁变的高压线圈上下层间由于过热出现熔化的同理，进而导致绝缘体受损导致匝间短路引发故障停机。

三、励磁变故障原因及暴露问题的分析

（一）CT故障原因分析

引起CT发生故障的原因通常有三个，一是由于CT内部引线材质不够优良，不符合标准或者焊接时工艺操作不够完善，导致在运行时，引线过热运行发生故障；二是由于CT局部的绝缘性能不佳，在制造时不够细致，导致出现气泡进而造成内部饶组之间发生放电；三是由于励磁变压器侧的CT的重量较重，高达120kg左右，且为壁挂式安装，导致CT四个安装孔长期受力发生振动导致绝缘受损。

（二）测温点故障原因分析

测温点故障的直接原因便是测量原件的位置放置错误，进而造成了高压线圈和温度测量点之间放点，在安装使用时，多数的励磁变厂家没有明确规定温度测点的安装位置，导致安装时将该位置错误的安放到了高压线圈旁侧，最终降低了高压线圈的绝缘能力，导致高压线圈和温度测点在放电作用下被击穿。

（三）进水受潮原因分析

励磁变进水的原因是由于胶球清洗系统在运行过程中出现异常程序，进而导致观察室的玻璃强度降低直至破裂，再循环水的作用下，经过励磁变的上方，通过励磁变的通风孔或者其他位置机内到变压器的内部，出现进水接地事故。

（四）接头发热原因分析

接头发热或者接头松动的原因，是由于在检修过程中安装以及检修工作未执行到位，未及时发现接头受损或由于体积振动发生了接头的松动导致运行时过热。

（五）励磁变线圈内部发生短路故障原因分析

励磁变的高压线圈内部发生短路故障分析，一是由于高压线圈本身质量问题，导线的匝绝缘不符合实际运城标准，其厚度不够存在皮损等；二是由于在实际安装的过程中过于粗暴，不断进行敲打导致匝绝缘破损；三是由于没有加强对高压线圈的处理，例如在换位处应当采取加强措施否则会造成换位处的剪刀口在线圈压紧过程中出现匝绝缘破损、或者匝绝缘厚度不够等。四是高压线圈在实际运行中由于长期的高负荷，导致线圈温度持续较高，绝缘老化、开裂进而发生了短路。

（六）其他混合型绝缘故障原因分析

当CT内部组件的接头接触不良，便会导致高温后CT一次线圈由于过热发生短路，再加上受热不均匀发生膨胀出现了CT保证内部故障。再加上线圈匝间短路，其为CT爆炸事故后期的连锁故障，在不及时发现随后的线圈匝间短路故障时便导致了混合型绝缘故障出现。

四、励磁变事故发生的具体防范措施

在wcng公司的专业会议中，聚集多方专业人士针对励磁变事故发生原因以及具体方法措施进行了深刻的分析，并且执行修订了相关的制度和章程，从而加强对工作的管理工作，减少事故发生的次数，并在事故发生后要提升检修的效率。

（一）加强绝缘监督与预防试验

依据对励磁变事故种类和原因的分析，发现大多数励磁变的損害和事故发生是由于绝缘的损害，据可靠数据分析，该原因在励磁变事故中的比例为85%，因此应当加强对设备的绝缘的监督管理以及试验从而减少励磁变事故发生的频率。在绝缘监督时应当重点关注发电区的周边的设备，不仅仅是励磁变，还应当包括CT、PT等，预防发电机出口接地故障。可定期展开预防性试验，对线圈和CT进行检修并记录具体的电流变化情况[3]。

（二）严格按规定执行，不断提高检修质量

只有到位的检修才能预防事故的发生，因此要安排完善的检修规范，可依次推行推进点检、运行、检修维护大专业管理模式。首先安排好相关设备以及系统的检修的次数以及检修的内容，针对易发生问题的设备和重点的系统要重点防护；其次应当按照相关的规定和国家的标准，不断的提升单位的技术规范，予以修订和改善进而提高检修的技术含量；此外应当有效的监视励磁变的绕组温度和铁芯温度，避免由于温度过高而发生的机组跳闸现象，还应当保证各导电线的连接部位紧密牢固[3]。

（三）进行问题排查并进行相应整改

针对事故问题，要逐一排查原因提升其稳定性能，例如CT故障可改变其悬挂模式，采取托架等；针对励磁变线圈接头松动情况，要进行回装将其重新固定；在励磁变进水情况下要采取防护措施，例如加装防水隔断避免由于变压器内部进水发生的跳闸现象；此外还应加强冷却风扇管理，将冷却风扇改到励磁变壳体外部后方便检修，单独配置1个继电器来启动风机，保证风冷控制箱不直接启动风机，避免电流大烧坏风冷控制箱控制板，提高设备可靠性。

结语

综上所述，应当针对励磁变事故发生的原因逐一排查进行整改，在检修时要严格按规定执行提高其质量，并加强绝缘监督与预防试验，从而减少励磁变故障发生的频率，保证励磁系统的安全稳定性。

参考文献

[1]奚占新.励磁变压器故障原因分析与防范措施[J].电工电气，2013（09）：45-47

[2]孙富根，陈海军.机组励磁变故障原因分析和防范措施[J].电力安全技术，2010，12（5）：25-27.

[3]杨辉，李均，刘建让，刘航谦.一起励磁系统故障原因分析及防范措施[J].水电站机电技术，2010（03）：35-36.