电力变压器故障综合分析

张尧

摘 要：变压器是电力系统中作为输变电的最主要的设备，因此对变压器安全可靠运行的要求是十分严格的，电力变压器在高电压下长期运行，会受到各种因素的影响：如过负荷运行、短路电流冲击等，性能逐渐下降。如果发生故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来无法估量的后果。尤其是长期运行后的材质劣化、绝缘老化与预期寿命减少等情况均可能发生，使得变压器小故障频发，大的灾难性事故亦有发生的可能，安全问题异常突出。笔者根据多年的工作经验，主要针对电力变压器故障进行分析和讨论。

关键词：电力变压器；故障分析；

一、变压器出故障的异常运行

1、声音异常

（1）当有大容量的动力设备起动时，由于负荷变化较大，使变压器声音增大。如变压器带有电弧炉、可控硅整流器等负荷时，由于有谐波分量，变压器的声音会变大。

（2）过负荷会使变压器发出声音很高而且沉重的“嗡嗡”声。

（3）个别零件松动使变压器发出强烈而不均匀的噪声，如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧使铁芯松动等。

（4）内部接触不良或绝缘有击穿，变压器发出“劈啪”声。

（5）系统短路或接地，因通过很大的短路电流，使变压器发出很大的噪声。

（6）系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均的噪声。

2、正常负荷和正常冷却方式下，变压器油温不断升高

由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏，均会使变压器的油温升高。涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏，这时铁损增大油温升高。而穿芯螺丝绝缘破坏后，使穿芯螺丝与硅钢片短接，这时有很大的电流通过使螺丝发热，也会使变压器的油温升高。

3、繼电保护动作

继电保护动作一般说明变压器内部有故障。瓦斯保护是变压器的主要保护，它能监视变压器内部发生的大部分故障，经常是先轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作跳闸。轻瓦斯动作的原因有以下几个方面：

（1）因滤油、加油和冷却系统不严密，致使空气进入变压器。

（2）温度下降和漏油使油位缓慢降低。

（3）变压器内部故障，产生少量气体。

（4）变压器内部短路。

（5）保护装置二次回路故障。

4、分接开关故障

变压器油箱上有“吱吱”的放电声，电流表随响声发生摆动，瓦斯保护可能发出信号，油的闪点降低。这些均可能是由于分接开关故障而出现的异常现象。分接开关故障主要有以下几个原因：

（1）分接开关触头弹簧压力不足、触头滚轮压力不匀使有效接触面积减少、镀银层因机械强度不够而严重磨损等，会引起分接开关烧毁。

（2）分接开关接触不良，经受不住短路电流的冲击而发生故障。

（3）倒分接开关时，由于分头位置切换错误造成开关烧坏。

（4）相间绝缘距离不够或绝缘材料性能降低，在过电压作用下发生短路。

5、其他异常现象

（1）油色显著变化

取油样时发现油内含有碳粒和水分，油的酸价增高、闪点降低，随着绝缘强度的降低，易引起绕组与外壳的击穿。

（2）油枕或防爆管喷油

如果二次系统突然短路而保护拒动，或内部发生短路故障而出气孔和防爆管堵塞等，内部的高温和高热会使变压器油突然喷出，喷油后使得油面降低，有可能引起瓦斯保护动作。

（3）三相电压不平衡

第一，三相负载不平衡，引起中性点位移，使三相电压不平衡。第二，系统发生铁磁谐振，使三相电压不平衡。第三，绕组局部发生匝间和层间短路，造成三相电压不平衡。

二、电力变压器的故障诊断

1、变压器油中溶解气体的分析

通过对电力变压器中的绝缘油的故障诊断，我们通常将之归于变压器故障诊断中的早期诊断。这种通过对油中溶解气体的分析技术，是通过分析绝缘油中溶解气体，从而来对变压器故障进行判断，这种技术已经得到世界的认可，也在全世界得到了广泛的推广和应用。在长期实践中，总结出来许多判断方法，当前国内外出现的判断方法主要有：特征气体法、比例法、模糊诊断法等。当然这些方法也存在一定的局限性，不能完全客观准确的诊断出电力变压器的所有故障。

2、变压器红外诊断

所谓红外诊断，是指对变压器进行非接触式的检测以及诊断，通过对变压器温度分布场的研究和分析，定位出缺陷部位，准确找到故障点。另外，将红外技术与计算机技术相结合，可以对变压器的热像进行处理，实现对数据的统计和分析显示。这种方法不会受到外界高压电场的影响，在检测时变压器依然能够正常运行，不用停机，具有安全、经济和高可靠性的特点。

3、变压器绕组变形故障诊断

通常情况下，变压器绕组发生变形后，其内部电感和电容等的分布参数也会发生一定的变化。依托相应的测试技术对绕组特定参数进行测量，从横向和纵向对比测试结果，可以判断出绕组的扭曲和倾斜现象。具体的测试方法有：阻抗法、低压脉冲法以及频率响应分析法。对变压器绕组的故障诊断方法有故障性质诊断和故障部位诊断之分，其中，后者在现阶段的研究依然处于探索阶段。

三、电力变压器的检修方法

1、铁芯的检修

对变压器的铁芯进行检修时，应该先将铁芯及油道的油泥清除干净，检查铁芯的接地是否完好和可靠；对穿心夹紧螺杆和螺帽的松紧情况进行检查；然后检查其绝缘性，采用2500v兆欧的仪表对穿心夹件螺杆的对地绝缘电阻进行测量，并测量铁芯对地的绝缘电阻，确定其值是否在500Mn以上。

2 、绕组的检修

先将绕组线上的油泥进行清除，检查绕组的外观是否良好，其绝缘是否存在损坏和老化问题，引线的夹板是否牢固；隔开相间的绝缘板牢固情况及两侧的间隔是否均匀，对绕组的绝缘电阻进行测量；检查夹件和胶垫是否松动，并对所有引线的绝缘捆扎情况进行检查，查看捆扎线是否牢靠。

3、分接开关的检修

对分接开关检修时，主要是检查其静触头间的接触情况，检测其触头压力能否满足要求；还需要检查其固定部分的导电情况是否良好，分接开关的固定情况，以及分接开关的绝缘情况和触头间的电阻值等。如果分接开关的接触不良，在受到短路电流的冲击时，就容易烧坏。

4、气体继电器的检修

电力变压器使用较多的是挡板型气体继电器。对于此类气体继电器的检修应该主要检查其上油、下油的情况是否灵活；采用干簧接点通断灯泡电流，并观察其产生的火花，看看不否存在粘住情况；对接线板和接线柱的绝缘情况进行祥细检查；检查接线板、放油口及试验顶杆和两端的法兰处是否渗漏油；对断电器进行装复时，应该注意其外壳的箭头指向，避免装反，保证其油箱指向储油柜。安装完成后采用试验顶杆检测上下油的灵活性。

结束语

随着电力系统负荷的不断增长，电力变压器的运行维护工作也越来越重要。对电力变压器进行维护管理时，应该将安全管理放在第一位，对电力变压器的运行情况和常见故障进行全面了解，发现故障及时排除，保证电力系统的安全运行。

参考文献：

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[3] 黄献涛.浅谈电力变压器运行中异常现象的检修与维护[J].江苏电机工程，2009，（5）：14-16.