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34382010EXPLORATION 变压器短路故障存在的问题及分析■ 张奇 重庆市电力公司沙坪坝供电局中图分类号：TM4文献标识：A 文章编号：1006-7833(2010) 08-343-02摘 要 电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。
因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。
但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。
如外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。
同时，部分工作人员业务素质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行……关键词 电力变压器 变压器故障一、变压器故障油浸电力变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种。
内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相问短路、绕组的线匝之间发生的匝问短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。
外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的短路，引出线之间发生相问故障等而引起变压器内部故障或绕组变形等。
变压器的内部故障从性质上一般又分为热故障和电故障两大类。
热故障通常为变压器内部局部过热、温度升高。
根据其严重程度，热性故障常被分为轻度过热（一般低于150℃）、低温过热（150—300℃）、中温过热（300～700℃）、高温过热（一般高于700℃）四种故障隋况。
电故障通常指变压器内部在高电场强度的作用下，造成绝缘性能下降或劣化的故障。
根据放电的能量密度不同，电故障又分为局部放电、火花放电和高能电弧放电三种故障类型。
一、油流带电的现象和机理：近年来，随着电网向超高压大容量方向发展，变压器地容量与电压等级也越来越高，但是随着电压等级的提富，变压器的绝缘欲度却越来越小，因绝缘故障造成事故的例子逐年增多。
油流放电是近年来逐渐受到重视的一个新问题，因为油流放电造成变压器绝缘损坏及铁芯多点接地等的故障也越来越多。
1980-2000年，我国先后发生了8台次与油流带电有关的SOOkV等级大型电力变压器地绝缘事故，如辽阳1号主变C相、安徽淮南洛河电厂主变B相、山东潍坊主变B相等，这些事故大多数发生在变压器油流流速最高的油道入口处，威胁变压器地运行。
油流放电只在采用强迫油循环的大容量变压器中存在，小容量变压器因为发热量低，均采用油自然循环，因为油的流速低是不会产生油流放电这种问题的。
由于大容量变压器电压等级和损耗较高，自然冷却已不能满足散热要求，因此对强迫油循环冷却的使用越来越多，要求也越来越高。
高强度的绝缘油在干燥的油道中循环流动时，其流速比自然循环时高很多，加上现代变压器绝缘结构的紧凑化，材料干燥度的增加，就会在油纸界面上产生电荷分离，流动中的油因与固体绝缘摩擦形成油道中局部静电电荷的积累，这种因油在流动中与固体绝缘摩擦产生的静电现象称为油流带电。
单位体积变压器油所产生的电荷量称为油流带电度,若带电度过高就会发生静电放电造成事故，称为油流放电。
二、影响油流带电的主要因素：1、油流速度与温度的影响油流速度是最主要的影响因素。
油流速度的增加，油流带电程度随之严重，通常认为在2-4倍的额定流速（平均流速）下，带电倾向较为明显。
例如，西北某水电厂的1-3号主变压器油中乙烘、总燃含量超标，乙块含量最高达30XIo-6,总烧含量高达164X10-6。
经测试和综合分析判断，认为1-3号主变压器油中乙块含量增高的重要原因是由于油流放电引起的。
为此将原来运行的4台潜油泵减少为3台，使油流速度降低。
半年的监测表明：乙块含量明显降低。
并一直稳定。
变压器技术诊断变压器在运行中会受到四种电压的作用：正常工频工作电压、短时过电压、操作过电压和雷电过电压，即变压器绝缘要常常经受这四种电压的考验，此外还要受到短路电流的冲击等，因此变压器绝缘会发生老化或故障，如过热性故障，放电性故障，绕组变形等。
如何诊断变压器绝缘是否发生老化或故障，以及老化或故障的程度如何，本文简述了变压器技术诊断的几种方法，即油中溶解气体的色谱分析、局部放电试验、绕组变形试验、油流带电试验和变压器老化诊断试验。
1 变压器油中溶解气体的色谱分析我国60年代中期就开展了这项技术的研究，并取得了初步成果，自70年代以来，这一检测技术得到了推广和发展。
当变压器内部因某种异常原因形成局部放电或局部过热性故障时，油及固体纸张绝缘材料会发生裂解，产生低分子化合物，这些低分子化合物都是气体，它们通常都会溶解在油中，并且随着油的循环扩散到变压器的整个油箱内部。
若在变压器运行过程中取油样对这些气体进行分析，就有可能发现这些潜伏性故障，溶解气体分析法就是建立在该机理上的。
通过分析油中溶解气体的组分及其在油中的含量和发展趋势，来检测设备内部潜伏性故障，了解故障发生的原因，不断地掌握故障的发展趋势，提供故障严重程度的信息，及时报警，合理维护设备，这是油中溶解气体分析的主要任务。
一般情况下，根据分析结果进行故障诊断时，应包括下述内容：⑴判定有无故障。
⑵判断故障的类型。
如过热、电弧放电、火花放电和局部放电、进水受潮等。
⑶诊断故障的状况。
如热点温度、故障功率、严重程度、发展趋势，以及油中气体饱和水平和达到气体继电器报警所需的时间等。
⑷提出相应的反事故措施。
如能否继续运行，继续运行期间的技术安全措施和监视手段，或者是否需要内部检查修理等。
根据色谱分析结果判断变压器故障的依据是《变压器油中溶解气体分析和判断导则》。
当变压器油中特征气体含量超过注意值时，初步判断故障的类型和程度。
但是潜油泵的故障（渗漏油）以及有载开关小油箱向本体漏油，变压器弃油过程中真空没掌握好，没有完全脱气等，也可引起油中气体含量分析结果异常，从而误认为变压器内部存在故障，因此应排除它们对色谱的影响。
变压器油流带电故障分析及预防措施变压器油流带电故障是指变压器油流中存在电流的现象，这种故障可能导致变压器内部出现放电或击穿现象，进而引发变压器故障，严重时还可能造成火灾或爆炸。
为了保护变压器的安全运行，必须对变压器油流带电故障进行分析和采取适当的预防措施。
1.电源系统故障：如电源失灵、短路故障等，引起变压器油流中的电流；
2.变压器内部绝缘故障：如绕组短路、绝缘老化、绝缘材料变质等，导致油流中出现电流；
3.变压器外部的局部放电：如绝缘子污秽、线路污秽等，引起变压器油流带电；
4.电磁感应：当变压器附近有高电压的设备运行时，可能产生电磁感应，导致变压器油流中带电。
为了预防变压器油流带电故障，可以采取以下措施：
1.定期检查变压器绝缘状况：定期对变压器进行绝缘测试和绝缘电阻测量，确保绝缘正常。
如发现绝缘故障及时处理，以避免绝缘老化导致油流带电；
2.清洁绝缘子和线路：定期对变压器周围的绝缘子和线路进行清洁和绝缘处理，确保绝缘子表面无污秽物，避免局部放电引发油流带电；
3.避免高压设备靠近变压器：尽量避免高压设备靠近变压器，以减小电磁感应的可能性；
4.定期检查电源系统：定期检查变压器的电源系统，保证电源系统的正常运行，避免电源系统故障导致的油流带电；
5.安装保护装置：安装过电压保护装置、过流保护装置等，对电源系统故障进行监测和控制，及时切断故障电流，以防止油流带电引发更严重的故障。
综上所述，变压器油流带电故障是变压器安全运行的一大威胁，需要采取适当的预防措施来避免故障发生。
定期检查绝缘状况、清洁绝缘子和线路、避免高压设备靠近变压器、定期检查电源系统、安装保护装置等都是有效的预防措施，可以提高变压器的安全性能，延长其使用寿命。
500KV变压器冷却方式解析摘要:本文概述了变压器的冷却方式，对变压器冷却方式的种类进行了说明，在此基础上，详细分析了如何选择变压器冷却方式，以期有所帮助。
关键词：变压器；冷却方式；选择变压器在运行时内部的铁和铜会出现一定的损耗。
这些损耗最后会转化成热能从变压器的内部向外部发散，从而会使变压器持续发热和温度变高。
为了保障变压器能够正常运行、良好散热，就应采取有效的冷却方式把变压器内所产生的热量及时带走。
若是变压器的不能很好散热将会致使变压器的温度升高，会出现超过规格范围内的温升水平，会使变压器的使用寿命降低，甚至会损坏内部，给变压器的正常运行带来严重的不利影响。
1.变压器冷却方式的概述变压器的冷却方式主要有四种。
第一，强迫油导向风冷方式是由冷却器潜油泵产生驱动力将冷却油推进变压器的油箱内之后，会再经过密封良好的导游设施把油运输到变压器的绕组下方，然后再由变身器内部的结构把油运输到各部分的绕组当中。
变压器内的线圈和铁心内的油温度上升后会通过位于内部油箱上方的导油管传输到油箱外的冷却系统实现有温度的降低，从而形成了循环冷却。
第二，强迫油循环非导向风冷式是冷却的变压器油受到冷却器油泵的驱动力会传输到变压器内的底部位置，然后再由变压器内部的有关结构把底部位置温度较低的冷却油有效分配传输到各部分的绕组当中。
当变压器内线圈以及铁心内有温度升高之后会通过位于油箱上部的导油管传送到油箱外的冷却系统中降低温度，从而形成了完整的循环冷却。
强迫油循环导向风冷式和强迫油循环非导向风冷式都属于强迫油循环油风冷方式。
第三，油浸风冷式是将油箱上下的油温差将温度上升的油通过散热器和有关的吹风装置使散热能力加强把油温度降低，从形成了自然循环冷却。
第四，油浸自冷式是利用热油和冷却油的对流将热量带走，未有其他的冷却设备。
1.500KV变压器冷却方式的选择在对冷却方式进行选择时应首先考虑变压器的容量。
500KV变压器通常有较大的容量，在正常运行时会散发出很高的热量，会优先考虑强迫油循环冷方式。
油品运输的静电计算与预防摘要：简述静电产生的原因、产生的类型、流动带电量的计算和静电火灾形成的条件。
根据油品的最小引燃能量和流动带电量，提出如何面预防油库静电火灾的措施。
为油品的储藏运输提供更有效的安全保障。
关键词：油品，静电计算，引燃能，预防措施1.油品运输静电的产生油品流动过程中，流经泵、管线，尤其是过滤器等都会产生静电。
静电事故多发生在油品的装卸、取样、混合、喷射和调合等过程中。
这是由于液体和固体界面处形成了双电层[2]，产生了静电核而引起的静电现象。
根据双电层理论，任何两种不同属性的物质相接触时，由于物质得失电子的能力不同，在两相间产生电势。
两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相与吸引，形成双电层。
由此可知任何两种不同物质接触时都会产生静电，因此油品储运过程中静电是不可避免的。
2.油品静电产生的类型1)流动带电液体流动摩擦带电是工业生产中常见的一种静电带电形式，在石油工业中尤为常见，油品集输系统的金属管道中，由于油品的流动而使金属管壁带负电荷，从而产生静电。
2)喷射带电当带有压力的油品从管口喷出后呈束状，在与空气接触时分裂成许许多多的小油滴，其中比较大的油滴很快沉降，其余微小的油滴停滞在空气中形成雾状小油滴云，这个小油滴云即是带有大量电荷的电荷云。
3)冲击带电油品从管道口喷出后遇到罐壁，使液体向上飞溅形成许多微小液滴，这些液滴会带上电荷，并在其间形成电荷云。
这种带电类型在石油产品的储运过程中经常遇到，如轻质油品经过顶部注入口给储油罐装油，当油柱下落时对罐壁或油面发生冲击，引起飞沫、气泡和雾滴而带电。
4)沉降带电油田产出液体中成分比较复杂，在储运过程中，由于固体颗粒杂质或水分掺杂其中，这些固体颗粒或聚集成的大水滴向下沉降也会发生静电带电现象。
以上四种油品起电方式，在油品运输中最重要的是流动带电。
而油品主要在管道中流动，因此本文主要对油品在管道中流动带电进行讨论。
3.油品在管道中流动带电的影响因素1)管道长度不带电的油品在管道流动会产生冲流电流。
一、油流带电现象在强迫油循环的大型电力变压器中，由于变压器油流过绝缘纸及绝缘纸板的表面时，会发生油流带静电现象，简称油流带电。
油流带电现象国内外均有发生，惕1989年报导，美国曾有12台大型变压器因油流带电现象而损坏。
我国曾于1992年对国产大型变压器质量进行过调查，调查结果表明，油流带电引发的静电放电是威胁国内大型变压器安全运行的重要因素之一。
油流带电机理关于油流带电的机理目前尚有争论，现有的研究结果认为可以从油流的流动作用和交流电场的电动作用两方面来认识。
就油流的流动作用而言，比较普遍的看法是，变压器的固体绝缘材料（如绝缘纸和纸板）的化学组成是纤维素和木质素，其中纤维素带有羟基（-OH），木质素带有羟基、醛基（-CHO）和竣基（-COOH）。
在变压器油的不断流动下，油与绝缘纸板发生摩擦，使得这些基团发生电子云的偏移，即这样，纤维素和木质素分子就被-Hδ+的正电性所覆盖，绝缘纸板表面就如同覆盖着一层正极性的氢原子。
带正电性的-Hδ+对油中负离子具有较强的亲合作用，进而吸附油中负离子，并在油一纸界面上形成仍电层。
当变压器油以一定速度流动时，偶电层的电荷发生分离，负电荷仍附着在纸板表面，正电荷进入油中并随油流动，形成冲击电流，如图1－－82所示。
这样，油就带正电，而纸板表面带负电。
随着油的循环流动，油中正电荷越积越多，当积聚到一程度就可能向绝缘纸板放电。
影响油流带电的主要因素（一）油流速度与温度的影响油流速度是最主要的影响因素。
油流速度增加，油流带电程度随之严重，通常认为在2～4倍的额定流速（平均流速）下，带电倾向较为明显。
例如，西北某水电厂的#1～#3主变压器油中乙炔、总烃含量超标，乙炔含量最高达30ppm，总烃最高达164PPm。
经测试和综合分析判断，认为#1～#3主变压器油中乙炔含量增高的重要原因是由于油流放电引起的。
为此将原来运行的4台潜油泵减少为3台，使油流速度降低，半年的监测表明：乙炔含量明显降低，并一直趋于稳定。
由于油流速度与温度有关，所以温度变化时，油流带电程度也随之变化。
图1－－87示出了在不同流速下，绕组泄漏电流与温度的关系曲线。
由图可见，当油温在50～60℃之间时，油流所产生的泄漏电流达最大值。
通常，变压器恰工作在这样的温度范围，显然是不利的。
研究表明，油的流速在0．29m／s以下时，就不会发生放电现象，但为了安全要留有一定的格度。
（二）油流状态的影响油的流动分为层流和湍流，油流状态通常以雷诺数表示。
图l－88示出了油流状态（雷诺数）与泄电流的图1-87 不同流速下绕组泄漏电流与温度的关系图1-88 泄漏电流与雷诺数的关系关系。
从目中可以看出，当油流处在展流区时，泄漏电流与雷诺数成正比，且与温度有关。
而在湍流区，则与雷诺数的平方成正比。
从展流到湍流的过渡区域，由于油流极不稳定，电荷的分离与雷诺数的2～5次方成正比。
以层压纸管的油流来模拟油流的试验结果如图l－89所示。
A B C 位置图1-89 在层压纸管模型中静电感应电流的分布由图可见：（1）在纸管的入油口油流极不稳定，属湍流状态，其泄漏电流最大。
（2）在纸管的出口处，也有类似的湍流效应。
在实际的变压器中，绕组下部的进油口附近区域属湍流状态，因此该区域油流带电程度严重。
（三）励孩对油流带电的影响图l－90所示为在一台实际的500kV单相自耦壳式变压器模型上进行不同励磁下测量静电泄漏电流的试验结果。
由图可知，泄漏电流随励孩电压升高而增大，且与油温有关，泄漏电流的峰值效应明显。
图1－90变压器励磁对泄漏电流的影响（四）油系对油流带电的影响当油泵突然起动时，由于油流的扰动，交界面的偶电展快速被油流分离，会使油很快增加到一个较高的起始带电度，频繁起动油泵会加剧这种现象。
因此油泵的起动和切断应该逐步进行。
此外，由于油泵本身的油流速度较高，很容易分离电行，在设计时，油泵大多是位于冷却器下部，油泵旋转时产生的电荷经油泵本体对地释放一部分，但有人认为，人释放量不够，会影响变压器内部的油流带电，因此有些设计作了改进，其目的是使油进／变压器之前，有一段较长的电荷释放距离。
（五）油中水分的影响油中水分含量对油的流动带电倾向有明显的影响。
随着油中微量水分的减小，油中的带电倾向将增加，从图1-91所示的9种美国产新绝缘油的含水量与电荷密度的关系曲线中可以看出，当怕中微水含量小于15PPm时，油中电行密度剧增。
这与油的种类也有关，电荷密度较高的是一种经水解处理后再用漂白土过滤的油种，电行密度较低的是一种经水解处理后再以溶剂革取的油种，两者的区别是前者无抑制剂，后者则添有抑制剂，也即抽中的其他物质对电荷密度会有一定的影响。
合格的大型变压器中的绝缘油徽水含量低（约10PPm），使得电荷的泄放困难，故运行中的大型电力变压器油流带电问题较严重。
由于温度的变化，水分在油和纸质材料问有一个连续的动态平衡过程，由于这个过程在连续变化。
这相当于液、固两态界面的电导率在连续变化，这也就直接影响了油流带电。
图1-91电荷密度与油含水量的关系（六）固体纸绝缘材料表面状态的影响固体纸质绝缘表面吸附电荷的能力，随着其表面的粗糙度增加而增加，即纸质材料表面的网状结构将直接影响电荷的分离。
变压器内所使用的各种固体绝缘材料，在油流流过时的带电量（带电电位）与其表面状态的关系如图1－92所示。
由图可见，各种材料带电量图1一则电行密度与油含水量的关系大小不同，其大小顺序是：棉布带＞结纹纸＞压制板＞牛皮纸。
这是由于它们表面粗糙度不同所致，例如，棉布带表面粗糙度约为牛皮纸的10倍，其带电量也约为牛皮纸的10倍。
材料表面粗糙度增大，实际上是增加了与油质的接触面积，从而增加了吸附电荷的能力。
当表面的积累电荷一旦放电后，将会使材料表面变得更粗糙，从而变得更易积累电荷。
（七）油的电导率的影响油的电导率直接影响油中离子的含量和影响电荷的松弛时间常数。
一般认为，当电导率较低时，带电程度随电导率增大而增强，如图1－93所示。
但是，当电导率超过某一临界值时，油流带电程度则又随着电导率的增大而减小，且油流带电达到峰值时，电导率的区间一般是（2～5）×10-8S/cm.（八）介质损耗因数tgδ的影响图1-92 不同固体绝缘材料的带电量图1-93 油电导率与电荷密度的关系（测试温度30℃）油流带电与油本身的介质损耗团数tgδ的关系如图1－59所示。
尽管油流带电与其办存在有一定范围的不确定性，但总的趋势是tgδ增大时，带电倾向增加。
（九）其他现已查明，大型电力变压器的油流带电现象，除上述外，还与变压器油的加工精制工艺、油的老化、变压器的结构（包括泵、散热器、油箱等）、运行状况、油中杂质、光照、油一纸之间水分的迁移等因素有关。
油流带电的抑制方法（一）降低流速降低油的平均流速是防止油流带电的有效措施，一般将流速控制在0.5m/s以下，就可能避免因油流带电而发生的放电。
通常，降低流速的做法是改造原有的冷却系统，采用低流速、大流量的工作方式。
对此，可借助于改进油泵设计、流速设计和对冷却系统采用自动控制来实现。
（二）换油这是抑制油流带电的有效方法之一，并为多年的运行经验初步证实。
具体做法是将具有高带电趋势的油改换为具有低带电趋势的油。
然而，这种处理方式的长期效果如何，还需进积累经验。
（三）添加苯并三唑这是日本研究出的抑制大型变压器油流带电的一种方法，并使用多年。
具体做法是在变压器油中添加苯共三唑（简称BTA），添加量一般为10～50Ppm。
由于BTA中含有过剩电子、加入油中后，过剩电子一方面被吸附于固体绝缘材料上，使油流动摩擦时不再产生静电；另一方面，即使产生静电，也很容易被油溶解的BTA的过剩电子所中和，使油保持不带电荷。
图1－94 BTA含量与放电量间的关系图1－94示出了BTA对油中放电量的影响。
由图可见，添加5～10Ppm的BTA 时，变压器油放电量的降低是很明显的。
我国某单位对添加BTA的变压器跟踪了两年半，试验结果一直良好。
原电力部电力科学研究院对变压器油添加BTA抑制油流带电的效果进行了研究，其结果如图l－95。
图l－96和图l－97所示。
由此可以得如下结论：图1-95 变压器器油的带电倾向及tgδ（90℃）与BTA浓度的关系图1-96 变压器油的工频火花放电电压及电导率（90℃）与BTA浓度的关系（1）添加BTA可以降低变压器油的带电趋势。
（2）添加BTA对油的工频火花放电电压、tgδ及电导率没有不良影响，能降低电tgδ和电导率。
（3）添加BTA对油的氧化稳定性能有影响，随着BTA浓度的增加，酸值升高。
由此说明运行中变压器添加BTA可能会加速油的老化。
这些结论对应用和进一步研究添加BTA的方法是有重要意义的。
图1－97变压器油在空气中经llh、125℃高温氧化后的酸值与BTA浓度的关系（四）改进变压器设计合理设计油路结构及在油路中管径变化部分，为避免接头处的棱角，改为圆弧结构，以减少湍流效应的影响。
(五）加强在线监测或带电测量1．油中溶解气体的色谱分析变压器内有静电放电时，如果长时间继续下去，同样会引起油中可燃性气体增加，特别是H2和C2H2含量增加较明显。
图1－98和图1－99示出了模拟试验的结果。
由图1－99可见，模拟和实际情况比较接近。
由于目前应用色谱分析较难区别油流静电放电和其他性质的电气放电，因此尚需作进一步研究。
2．测量局部放电变压器因油流带电而引起放电时，可同时产生局放信号和超声信号，研究表明，以超声一电气组合法测量油流带电引起的局部放电的效果甚佳，测量时可以改变该变压器励磁电压和油泵的起动组数，以区别于其他性质的放电，因为只有油流性质的放电才和油泵相关。
由于电行积累需要一定的时间，因此油流带电的局部放电试验时间较长图1-98 放电次数和油中溶解可燃性气体的关系图1-99 油中可燃性气体组成百分图3．测量接地电流测量铁芯和绕组对地的静电对地泄漏电流（或直流电压）也能反映出油流带电的情况，这种静电泄漏电流（或直流电压）与变压器结构有关。
图1－100示出了一种油流带电测试线路，利用此线路可以测量多种参数。
图1－100 油流带电测试线路H一高压套管；L一低压套管，0一中性点套管；Ir-铁芯央件套管，Z一附抗;W-局放仪，G一数字示波器；C-传感召;S-超声被放大辞；GW一计算机；TO-打印机；Q-闸刀开关；A一微安表；V一静电电压表有人曾用上述线路对一台500kV变压器进行了测量，当启用两台冷却器，进油口处油的平均流速约为1.5m/s时测出有油流放电问题。
后来增大了进油口管径，导油盒上又开放油四分流，油速降为0．7m/s。
，在这种情况下没有油流放电现象。
对另一台500kV变压器进行测量时，当启用3台冷却器时，进油口处油的平均流速为0．68m/s，西区采油厂危险废物管理办法此时有油流放电发生，启用两台冷却器时，油速降为0.45m/s，油流放电就停止了。
