综述降低配变故障率的措施

浅谈如何降低配变故障率

熊文俊

摘要配电变压器是电能使用的最后一公里，影响着客户的生产和生活，能否可靠供电，关系着客户的满意程度。本文结合多年配变运行经验，采用统计分析方法，以降低配变故障率为导向，做细配变过负荷、雷击、短路故障、三相负荷不平衡、配变高低压侧保护配置不合理及保护拒动、设备老化、分接头接触不好、铁磁谐振过电压等方面的管理，着力降低配变故障率，提供配变供电可靠性。

关键字：配电变压器、运行、重过载、雷击、短路、三相负荷不平衡、保护配置、设备老化、铁磁谐振。

1.配变安全、健康、稳定、经济运行的重要性

配电变压器紧扣电能使用环节，配变能否安全、健康、稳定、经济运行与人们的日常生产和生活密切相关。

（1）对客户满意度影响最直接。据统计，2015年云南电网有限责任公司全年265个95598受理投诉话务情况，其中，电网停电投诉话务95个，故障抢修22个，电压质量15个。未能持续供电及电压质量投诉累计占比49.8%【1】，直接影响着客户的满意度。

（2）配变故障率作为创先的重要指标之一,压力较大。以弥勒配网为例：公变总数1302台，近4年配变故障率指标下达情况见图1。

图1弥勒近4年配变故障率指标下达情况

（3）配变地域分布广阔，负载点分散，负载年利用小时数少，三相负荷不平衡及峰谷差大，平均负载率低，季节性强，全年轻载运行时间较长，农村变压器损耗占总损耗比例较高。

因此，做细配变运行管理，深入分析配变故障的原因，采取相应改进措施，减少配变故障率，提高变压器安全、健康、稳定、经济运行迫在眉睫。

2.配变故障常见的原因分析

以弥勒电网的配变为例：总结6年来配变故障情况，故障原因主要分布在配变过负荷、雷击、短路、三相负荷不平衡、配变高低压侧保护配置不合理及保护拒动、设备老化、分接头接触不好、铁磁谐振过电压等方面，见图2。

图2 弥勒近6年故障变压器原因分布统计

2.1配变重过载引起配变烧损

过负荷是配变烧损占比最大的因素。依据《中低压配电运行标准》，配电变压器重载（或过载）判定准则：

（1）对于安装配变监测终端的配电变压器，正常运行方式下，以低压侧额定相电流为基准值，统计1天内三相电流的算术平均值超过基准值80%（或100%）的持续时间，如果干变持续时间超过1小时、油变持续时间超过2小时，则计1次。如果1个自然月内累计出现10次，则判定该配电变压器重载（过载）。

（2）对于未安装配变监测终端的配电变压器，正常运行方式下，以低压侧额定相电流为基准值，如果第一次测量该台配电变压器三相电流的算术平均值超过基准值80%（或100%），则之后需连续两天对采取该台配电变压器三相电流的算术平均值，若三天的三相电流的算术平均值均超过基准值80%（或100%），则判定该配变重载（或过载）【2】。

对配变过负荷而言，季节性过负荷十分典型，且占比超过80%。以弥勒为例，配变过负荷主要集中在冬季、春节期间、春耕旱季、秋收季节四个阶段，许多配变正常负荷下处于经济运行状态，季节性负荷突变，导致配变过负荷。

具体而言，冬季气候变冷，配变取暖负荷剧增，持续时间约3个月。春节期间，大部分外出人口返城，许多家用电器使用同时率较高，持续时间约半个月。在春耕旱季，农业灌溉抽水，配变负荷剧增，持续时间约1个月。秋收季节，烤烟烘烤及小麦粉碎机使负荷剧增，持续时间约1个月。这几类配变典型季节性过负荷极易造成配变过负荷，且持续时间相对较长，变压器过负荷发热易导致绝缘损坏，烧损变压器。

2.2雷击过电压造成配变烧损

（1）避雷器安装、运维、预防性试验不到位，引起配变烧损。

避雷器安装前，未做交接试验，导致部分不合格的避雷器被使用。避雷器安装时，避雷器上下端安装反了，应上端接相线，下端接接地端。避雷器相间距离小于设计要求。有的接地引下线采取绑接连接，时间长后，出现松落，避雷器动作时，连接处烧断。避雷器定期巡视不到位，尤其雷雨季节前未认真检查，已损坏的避雷器未被及时发现。未依据避雷器预试要求，开展温度、绝缘电阻、直流

1mA电压及75%U1mA电压下的泄流电流测量。

（2）正反变换过电压引起配变烧损。仅高压侧装设，低压侧未装设避雷器时，当低压侧遭受雷击，通过变压器副边绕组的雷电流，按变比感应电动势使高压绕组的电压升高，可能导致绝缘击穿。当高压侧遭受雷击时，雷电流在接地装置上产生压降，同时也作用在配变低压侧的中性点上，也会导致绝缘损坏。

（3）接地电阻不合格引起配变烧损。接地装置不合格，较大的接地电阻会阻碍雷电流的泄露，一部分雷电流将冲击变压器或线路。

（4）变压器布点时，忽略了落雷频次的分析，部分配变安装位置相对较高，易受雷击。

2.3短路故障引起配变烧损

配变运行过程中，以下情况常导致变压器或低压线路短路。一是线路通道不良，引起相间短路。二是车辆等外力撞击杆塔引起低压裸导线碰线，就弥勒而言，

D类、E类、F类，累计60%的低压线路均为裸导线。三是配变JP柜防小动物措施不完备。四是台区未绝缘化处理，因动物或树枝等引起的短路。五是变压器的JP柜进出线电缆与变压器容量不匹配，导致发热短路。六是变压器JP柜门破损或遗失，雨水引起JP柜内部设备短路。七是低压侧客户设备引起的短路（即客户故障出门）

2.4三相负荷不平衡引起配变烧损

配变低压ABC三相上搭接的动力用户数和照明用户数不尽相同，单相负荷较多，加之用户的用电负荷、用电时间不同，因此，极易出现三相负荷不平衡度严重超标问题。低压配电网三相负荷不平衡，会导致线损和发热量增加、降低配变寿命、甚至烧损变压器。

配电变压器制造，出于成本考虑，变压器中性点绝缘强度与相绕组的绝缘强度有一定的差异。当变压器三相负荷极不平衡时，易造成变压器绝缘损坏，烧损变压器。

三相负荷不平衡，会出现零序电流，从而产生零序磁通和零序电动势，导致配电变压器中性点位移偏移。

2.5配变高低压侧保护配置不合理或保护拒动引起烧损

配电变压器高压侧保险丝配置不合理，导致跌落保险熔断丝不能或频发熔断。低压侧JP柜空气开关配置不合理，变压器过负荷时，空气开关拒动作。因空气开关质量不合格，低压线路短路或低压客户故障出门，空气开关拒动作，从而导致配电变压器烧损。

2.6配变设备发热引起的烧损

（1）因配变设备老化严重，发热过多引起烧损。以弥勒为例，2000-2002年大量开展第一期农网改造，重点解决无电村通电问题。部分改造没有考虑长远负荷增长及节能问题。10、20、50kVA的小容量变压器占比30%。部分配变为S7及以下系列。近16年的运行，部分变压器老化严重，线损高、易烧损。

（2）油浸式变压器油位长期偏低，绝缘和散热能力不足引起配变烧损。

（3）呼吸器内的硅胶变色，吸湿能力减弱，变压器易受潮。呼吸器安装不

合理，不能有效平衡变压器的内部气压。

2.7配变分接头接触不好引起的烧损

部分变压器运行中会出现电压偏高或偏低现象，常常通过调节变压器档位来调节电压。而许多运行人员在调节变压器档位后，直接送电。时而因分接头接触不良引起配电变压器烧损。

2.8铁磁谐振过电压引起配变烧损

铁磁谐振过电压会引起变压器的瓷瓶闪洛或内部绝缘击穿。电焊机负荷增多，树木引起的间隙放电，系统电压波动，无功补偿不合理，负荷变化大，这些情况会出现临界补偿状态，造成线路谐振【3】。

3.多举措有效降低配变故障率。

3.1防配变重过载的措施

（1）调容变压器解决配变季节性过负荷问题。变压器运行可分三个区域，即经济运行区、不良运行区、最劣运行区。变压器损失率△P%与负载系数Β特性的非线性关系图如下图3。【4】

图3变压器运行区划分

对于季节性过负荷非常突出的片区，采用调容变压器进行供电，可以有效解决过负荷烧损变压器和变压器处于不良运行区导致变压器损耗过大两方面的问题。

（2）利用“计量自动化系统”的配变监测模块，及时监控配变最大负载率、平均负载率，对重过载台变及时预警，向动力用户宣传错峰用电，减少配变故障。

（3）对一个用电地点，有多台配变，考虑台区负荷优化分配。重过载台变部分负荷可以转移至其他非重过载台变，实现已有资源的合理利用。

（4）在台区规划设计时，至少考虑5年的负荷增长，配变多采取“小容量，多布点”的形式，减少配变过负荷及电压不合格问题。

（5）严格管理业扩接入。对报装容量大，台区供电能力不足的业扩暂缓接入或采取专变供电方式。

3.2采取防雷击引起的配变烧损

（1）按规范安装避雷器，定期运维及开展预防性试验。交接时，测量绝缘

电阻、直流1mA电压及75%U1mA电压下的泄流电流，合格后方能安装。安装时，避雷器上桩头接引流线，下桩头接接地桩，切勿接反，采取搭接焊接形式，切勿绕接。避雷器相间距离满足设计要求。运行中，定期巡视，每半年对避雷器不少于一次测温【5】。逐步使用脱扣式避雷器，便于避雷器预试检测（每3年抽检比例不少于2%），问题避雷器方便轮换。

（2）配电变压器高低压侧均装设避雷器保护，防正变换及反变换引起的过电压。且变压器外壳和高低压测避雷器要共同接地。

（3）定期测量变压器接地电阻，超标的台区及时整改。配变容量大于或等于100kVA时，变压器工作接地电阻不能大于4欧，重复接地不少于3处，接地电阻不大于10欧。配变容量小于100kVA时，变压器工作接地电阻不能大于10欧，重复接地不少于3处，接地电阻不大于30欧【6】。

3.3预防短路故障引起配变烧损

（1）建立配网线路树木区段统计表，纳入特殊区段管理，定期清理。（2）将低压裸导线台区纳入项目储备库，逐年解决。对于路边的杆塔及拉线，做好防撞标识，减少车辆等外力破坏。（3）做好JP柜进出口的封闭及封堵，减少小动物引起的短路。（4）排查台变高压披线、跌落熔断器桩头、避雷器及变压器高低压桩头未绝缘化处理的台区，纳入项目储备库，逐步处理。（5）排查配变进出线电缆线径偏细的台区，立项更换，同时做好设计审查，从源头把关，杜绝此类问题复现。（6）及时修补破损或遗失的JP柜门，防雨水引起短路。（7）做细客户用电检查工作，对于客户设备隐患缺陷多，运维空挡等问题，下发客户设备隐患通知书，督促整改，减少客户故障出门。

3.4力求三相负荷偏差率小于15%

（1）变压器的三相负荷应力求平衡，不平衡度不应大于15％，只带少量单相负荷的三相变压器，中性线电流不应超过额定电流的25％，不符合上述规定时，应及时调整负荷【7】。

（2）利用计量自动化系统，及时监控配电台区的三相不平衡度。

（3）在低压配电网母线上安装PSVG，通过外接电流互感器监测系统电流，并将系统电流发送给内部监控器进行处理分析，以判断系统是否处于不平衡状态，同时计算出达到不平衡状态时所需的电流值，然后将信号发送给内部IGBT并驱动其动作，补偿所需电流，最后达到三相负荷平衡【8】。

3.5合理配置高低压侧保护，监检空气开关质量

依据标准配置变压器高压侧保险丝。变压器容量大于100kVA，按1.5-2倍的10kV侧额定电流选择熔断电流。容量小于或等于100kVA，按2-3倍的10kV 侧额定电流选择熔断电流。

JP柜的空气开关按配电变压器的容量及回路分配容量选择空气开关型号参数。一回路配置的空气开关容量按变压器额定电流的1.3倍选择；多回路出线仅配置出线空气开关，容量按正常最大负荷电流选择；手动开断正常负荷电流的，应能可靠开断1.5倍的最大负荷电流，并能可靠开断安装处可能发生的最大短路电流。

配变低压侧及低压线路发生短路故障时，针对空气开关拒动占比较高的供应商，做好供应商的履约评价，并将评价结果输出至物资采购部门。对拒动率高的厂家进行设备监造。

3.6强化基础管理，老化及高耗能设备逐步整改

利用资产管理信息系统的配网台账管理模块，进行配网设备的基础台账管理，

对于运行老化，高耗能的变压器纳入项目储备库，逐年滚动改造。

日常检查油浸式变压器油位，确保处于合理区。若呼吸器硅胶变色，及时更

换，防变压器受潮。

变压器投运前，确保交接试验合格。每次变压器调整档位后，务必用直流电

阻测试仪或电桥测试变压器的直流电阻。满足1600kVA以上变压器，各相绕组电

阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不

应大于三相平均值的1%；1600kVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平

均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%；与以前相同部位测得值比较，

其变化不应大于2%【9】。

4.结论

结合着配电变压器的运行实际，统计近年来烧损变压器的原因，分类分析烧损缘由，逐一采取预控措施，对减少配电变压器烧损，降低配变故障率取得明显效果。

表1 2011-2016年弥勒配变烧损情况

5.参考文献

[1] 云南电网有限责任公司2016年客户满意度提升工作方案客户诉求情

况

[2]中低压配电运行标准Q/CSG 1205003—2016 8.9负荷管理 16

[3]李涛农村配电变压器运行选择及烧损原因

[4]巩大伟陈庆有载调容调压变压器在配电网的应用变压器运行区的划

分

[5]中低压配电网设备检修标准Q/CSG-YNPG11000`-2014 8.7.8避雷器

66

[6]农村低压电力技术规程DL/T499-2001 11.4接地电阻 63-66

[7] 中低压配电运行标准Q/CSG 1205003—2016 8.9负荷管理 16

[8]广州智光电气股份有限公司 ZG-PSVG配电网低压电能质量改善装置

工作原理三相不平衡补偿原理

[9] 电力设备预防性试验规程Q/CSG114002-2011 5.1油浸式电力变压器

绕组直流电阻

6.作者简介

熊文俊（1988年7月），男，云南，大学本科，高级工，邮箱：525107681@https://www.wendangku.net/doc/0512952480.html,

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