变压器常见故障及处理分析

熊 咪

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

电力变压器指的是电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器。电力变压器结构繁杂，运行环境相对较差，如果发生故障事故的话，对电网波动和供电的可靠性也有较大的影响，所以需要对于具体状况采取对应措施。因为变压器是连续运行，在实际工作中可能出现各种故障，重大事故不仅会导致变压器自身出现损坏，还会造成电力供应的中断，给工厂造成一定的生产经济损失。因此日常点检和维护变压器在工作中占很大的作用，更重要的是值班人员应当对变压器可能出现故障的处理措施进行学习运用。

图1 电力变压器外观图

2 变压器主体结构简介

油浸式变压器主要由变压器器身、油箱、降温装置、出线装置和保护装置构成。变压器的器身包括了铁芯夹件、绕组、线圈、绝缘结构等；油箱包括了油箱及其所有附件；降温装置是散热片和吹风装置；出线装置则为高低压套管；保护装置包括了油枕、油表安全气道、呼吸器、净油器继电器和测温元件等。油浸式变压器的铁芯和绕组都浸没在绝缘油里，变压器的油兼有散热、绝缘、防止内部元件和材料老化、以及在内部发生故障时起到熄灭电弧的作用［4］。而干式变压器的铁芯和绕组的冷却介质是空气，为了便于制造和维护，小容量、低电压的特种变压器，也有干式变压器。干式变压器一般用于安全防火要求相对较高的场合。在干式变压器中开启式干式变压器作为常用，适用于比较洁净而干燥的室内环境。

3 变压器常见的故障

电力变压器为了在供配电系统中能实现电压变换、电能输送，满足不同电压等级负荷需求的核心器件，贵溪冶炼厂使用最多的是三相油浸式电力变压器，电力变压器是直接向用电设备提供电能的配电变压器，其绕组导体材质有铜绕组和铝绕组两种，在工厂使用最为广泛的是低损耗铜绕组变压器。在运行中的电力变压器，由于内部或外部的各种原因会发生一些异常情况，从而影响变压器正常工作造成事故。变压器的故障主要发生在绕组、套管、铁芯、分接开关和油箱等部位，最常发生的故障是绕组故障［1］。其中以绝缘老化和层间绝缘损坏的最多，其次是分解开关失灵，套管损坏，绝缘油劣化。故障类型多种多样，只要充分了解变压器的实际运行状态，运用各种诊断方法就能提高诊断故障的准确性，从而更好地去处理故障和解决问题［5］。

3.1 变压器发生故障的原因

（1）制造工艺本身存在的缺陷。例如加工不精细、材料质量低劣以及设计不合格等。

（2）变压器在运行中缺乏良好的维护和管理。如故障设备修复不彻底，检修后安装不细心，干燥处理不充分，或者由于检测能力有限导致的某些故障未能及时发现等。

（3）绝缘老化。变压器在运行过程中长期受到热、电、机械应力以及环境因素的影响，会发生一些不可逆的变化过程，导致绝缘老化，这一过程十分缓慢，但当设备发生某些异常情况的时候，就会加速绝缘老化的过程形成故障［2］。恶劣的环境和严苛的运行条件，以及长期在技术规定允许范围之外的运行，往往是直接导致故障的起因。

3.2 变压器故障分类

3.2.1 按故障部位分类

变压器故障按部位可分为绕组、引线、铁芯、套管、分接开关、绝缘、密封等七类故障。

（1） 绕组故障。变压器绕组是构成变压器输入、输出电能的电气回路。变压器绕组故障除外在影响因素外，大部分是绕组本身结构和绝缘不合格引起的，不仅影响到绕组本身，并且对引线、铁芯、绝缘层等都有非常大的影响。在绕组断路的情况下，高压侧有一相断路时，变压器将处在非全相运行状态，会造成低压侧三相电压、电流的不平衡；高压侧有两相断路时，断路的两相均无电压输出，电压器则为单相负载运行，所以必须更换或修复绕组。如果变压器绕组有松动、变形、失稳，绝缘损伤的现象，变压器虽然能够运行，但实质上抗短路能力差，内部易受损，若外部短路等发生进一步故障时，会使绕组内部更加松散，极易造成局部放电损伤导线［7］。这类故障一般处理方法有：①修复内部变形部分，必要时应立即更换绕组；②紧固松脱的衬垫和撑条，并且拧紧压圈螺钉；③修复改善结构，提高机械强度修补绝缘等。

（2）引线故障。引线是变压器内部绕组与外部接线的连接环节，它的接头通过焊接而成，因此焊接质量不好将会直接影响引线故障的发生。引线相间短路如果不及时处理会导致绕组相间短路，引线接触不良则会产生局部引线烧断，使得变压器停止运行。引线接触不良可能的原因有：分接开关损坏、螺栓松动和焊接不牢。此类问题解决方法就是在变压器停运检修时，对接触不良的螺栓都重新紧固，在检修焊接前必须将焊接面清洗干净，并且将开关转换到位，逐个紧固螺栓，确信一切无误后再将变压器投入试运行。

（3）铁芯故障。传递、交换电磁能量的主要部件之一是变压器的铁芯，铁芯质量好坏是决定变压器能否正常运行的重要关键。铁芯多点接地故障出现较多，铁芯局部过热运行时间过长会使油纸铁芯片绝缘层老化，严重时导致铁芯接地引线绕断［6］。所以变压器铁芯应当定期测试绝缘强度，发现绝缘强度低于标准时应及时更换螺栓套管和绝缘垫，或将绝缘损坏的硅钢片重刷绝缘。

（4）套管故障。套管是变压器内绕组与油箱外联结引线的保护装置，因为长期受到电厂、污染、风雨等影响，使得瓷釉龟裂及绝缘老化，是变压器故障多发部位，其故障主要有：套管炸裂、套管移位、开焊等。套管爆炸将使变压器停运甚至烧毁，套管移位、开焊会有水顺着套管进到变压器本体内，导致变压器绕组短路或者相间短路。因此及时清除瓷套管外表面的积灰和污垢极其重要，当发现套管密封不严或绝缘受潮劣化的情况时，应当立即更换套管。

（5）分接开关故障。因为有载分接开关内部传动结构比较复杂，并且经常操作切换，它的故障将直接影响变压器正常运行，由于分接开关受高温和绝缘油的影响，极易使触头表面氧化从而产生氧化膜，导致触头间接触电阻增大导致接触不良，其引起的局部门路高温会破坏接触表面。应当采取的措施是及时更换或者修整弹簧、对分接开关位置错位进行纠正等。

（6）绝缘故障。变压器内部绝缘性能不佳会引起大部分故障，而绝缘的好坏是变压器能否长期运行、以及安全可靠运行的关键。绝缘故障分为绝缘损伤和介质损耗超标，绝缘损伤与介质损耗超标在短期内都不会对变压器形成过大影响，但这些故障会使变压器内部造成局部放电或局部轻度过热现象，严重时会导致变压器内绕组拒不短路等故障。所以检修时应对变压器绝缘受潮进行干燥处理，如若发现变压器内部油劣化应对其进行更换处理，对油道内杂物进行清理，发现油面过低时应检查是否存在渗漏隐患，排除隐患后将油量添加至油面线。

（7）密封不良。变压器密封不良这类故障相对不易被发现，所以检查时需要特别注意，可能原因是接头处理不好，焊接质量不良、螺栓乱扣等。针对密封不良进行的处理是：发现密封圈老化应进行更换密封圈；瓷套若有破裂则更换瓷套；发现箱体焊点有裂纹须对箱体进行补焊［3］。

3.2.2 按故障严峻程度分类

变压器故障按严峻程度分类为：（1）类轻度性：不影响变压器运行但需要进行非计划性检修；（2）类临界性：变压器性能有轻度下降或轻度受损；（3）类致命性：变压器性能严重下降或受损，必须立即停止运行；（4）类灾难性：变压器爆炸或者完全损坏。

4 变压器常见事故的处理

4.1 轻瓦斯保护动作处理

发现有瓦斯保护信号动作时值班人员应立即对变压器进行外部检查，检查项目为油枕中的油位及油色，变压器的电压、电流、温度和声音等变化。瓦斯保护动作的原因有很多种，可能是因滤油、加油或冷却系统不严密致使空气进入变压器；或因温度下降或漏油导致油位缓慢降低；或是变压器内部产生故障产生少量气体；或是因为保护装置的二次回路故障引起的。在经外部检查发现无任何异常时，则应查明瓦斯继电器中气体的性质［9］。若瓦斯继电器发出的信号是由于变压器内部油分解产生的空气而动作，值班人员则应放出瓦斯继电器内积聚的空气，并且注意下次信号动作的间隙时间，如果不久信号消失说明变压器无故障，如果动作时间间隙逐次缩短，则表明变压器所对应断路器即将跳闸，值班人员应将瓦斯保护的跳闸回路切断，并且立即上报准备切换投入备用变压器运行。

4.2 重瓦斯保护动作处理

瓦斯保护动作使变压器跳闸的原因为：（1）变压器内部发生严重故障；（2）油位下降过快；（3）保护装置二次回路存在故障；（4）变压器检修后投入运行时油中空气分离出来过快，也可能导致断路器跳闸。当瓦斯保护动作使变压器跳闸时，值班人员应先将备用变压器投入，将工作变压器断开并对其进行外部检查。检查油枕、防爆门、导油管、散热器法兰盘等处是否有喷油现象，变压器的外壳是否有鼓起现象，变压器盖子与外壳间的盘根是否因油膨胀而造成损坏，然后分析气体性质是否可燃，以此来鉴定变压器内部存在何种故障。要注意的是在未消除故障前不得将变压器二次合闸投入运行。

4.3 变压器差动保护动作处理

差动保护是为了保证变压器安全可靠运行而存在的，当变压器自身发生了电气方面的故障时差动保护会尽快地将变压器退出运行，以此降低事故损坏变压器的可能性。国际规程规定，对于容量较大的变压器如并列运行6300kVA 及以上、单独运行的10000kVA 及以上的变压器，必须要为其设置差动保护装置。差动保护与瓦斯保护相同之处是这两种保护动作都比较灵敏、可靠性高，而且都是变压器本体的主保护，不同之处就是差动保护反映了变压器内部电气方面的故障，而瓦斯保护主要是反映变压器内部过热等原因引起的油气分离的故障。运行中的变压器因差动保护动作引起断路器跳闸，运行人员应该立即拉开变压器各侧刀闸，认真检查变压器本体是否有明显异常，然后检查变压器差动保护区范围的所有一次设备，还需要对变压器差动保护回路进行检查，看有无击穿、短路以及异物误碰的情况。之后还应该对变压器的外部故障测量，主要是查看遥测绝缘电阻，用以判断变压器内部有无故障。

除瓦斯保护和差动保护外，变压器还设有定时限过电流保护、零序保护等。当主变压器因定时限过流保护动作跳闸时，应当检查各出线开关保护装置的动作情况等，如果查明是因为某出线故障引起的越级跳闸，则应当拉开该出线开关，恢复变压器运行向其余线路送电，若查不出明显故障，则应当将变压器空载试运行一次，运行正常则可将其恢复送电。如果检查发现某侧母线有明显的故障现象，而主变压器本体没有明显故障，应切除故障母线后再试合闸送电，当检查发现主变压器有明显的可能故障征兆时，不允许将其合闸送电，应汇报上级等候处理。当零序保护动作时，一般是系统发生单相接地故障引起的，事故发生后应立即汇报调度等候处理。

4.4 变压器着火事故处理

变压器着火应首先断开其电源，迅速使用灭火装置进行灭火。如果油溢出在变压器顶盖上面着火，立即打开下部油门放油至适当油位；若是变压器内部故障而引起的着火，则不能放油，不然变压器将有可能发生严重爆炸。由于变压器故障导致着火事故的后果十分严重，值班人员更应当高度警惕，作好各种情况下的事故预案，提高面对紧急状态和突发事故下解决问题的应变技能，努力将事故的影响降低到最小范围。

4.5 变压器自行跳闸处理

为了保证变压器安全运行及操作，变压器高、中、低压侧都装设了断路器，同时还装有相对应的继电保护装置。当变压器的断路器自行跳闸后，运行人员应立即清除、准确地向值班调度员进行汇报；不应慌乱、匆忙或未经慎重考虑自行处理。待情况清晰后，要迅速向调度员汇报事故发生的时间及现象、跳闸断路器的名称、编号、继电保护和自动装置等变化，并在值班调度员的指挥下沉着冷静、迅速准确的进行处理［1］。

5 结语

随着工厂用电量的日益增加，作为整个电网核心的配电变压器更是确保电网安全运行的关键，变压器发生故障不止影响系统电网正常运行，也会给生产上造成经济损失，为了使得电网能够高效率高稳定地运行，运行过程中巩固变压器的日常维护管理就非常重要，只要我们平时注意观察、巡视设备时对变压器是否正常运行多加注意，就可以及时察觉失常故障现象，然后有针对性地采取措施解决故障预防事故的发生，为用户更加安全、可靠的送电。