变压器绕组匝间短路的简单判断

配电变压器常见故障分析判断及处理内容提要：配电变压器的安全运行管理工作是我们日常工作的重点，本文重点介绍变压器常见故障分析判断及处理方法，为同行们分析、判断、故障原因及故障的预防和处理提供一些依据。

关键词：变压器、故障分析、处理建筑电力用户通常采用的中小型电力变压器，他需要一个长期稳定的运行环境，正确维护电力变压器，对提高电力用户的供电可靠性具有很深远的意义。

要想正确有效的维护电力变压器正常运行，除掌握变压器的理论知识外，对运行中变压器经常出现的异常情况及故障也应具有准确的分析判断能力，从而为故障的预防和处理提供准确的依据。

一、电力变压器常见故障的分析判断电气工作人员可以随时通过对声音、振动、气味、变色、温度及其它现象的变化来判断变压器的运行状态，分析事故发生的原因、部位及程度。

从而根据所掌握的情况进行综合分析，结合各种检测结果对变压器的运行状态做出最后判断。

（一）直观判断1、声音正常运行时，由于交流电通过变压器绕组，在铁芯里产生周期性的交变磁通，引起电钢片的磁致伸缩，铁芯的接缝与叠层之间的磁力作用以及绕组的导线之间的电磁力作用引起振动，发出平均的“嗡嗡”响声。

如果产生不均匀响声或其它响声，都属不正常现象。

（1）若音响比平常增大而均匀时，则一种可能是电网发生过电压，另一种也可能是变压器过负荷，在大动力设备（如大型电动机），负载变化较大，因五次谐波作用，变压器内瞬间发出“哇哇”声。

此时，再参考电压与电路表的指示，即可判断故障的性质。

然后，根据具体情况改变电网的运行方式与减少变压器的负荷，或停止变压器的运行等。

（2）音响较大而噪杂时，可能是变压器铁芯的问题。

例如，夹件或压紧铁芯的螺钉松动时，仪表的指示一般正常，绝缘油的颜色、温度与油位也无大变化，这时应当停止变压器的运行进行检查。

（3）音响中夹有放电的“吱吱”声时，可能是变压器或套管发生表面局部放电。

如果是套管的问题，在气候恶劣或夜间时，还可见到电晕辉光或蓝色、紫色的小火花，此时应清除套管表面的脏污，再涂上硅油或硅脂等涂料。

变压器保护一直是电力系统继电保护中的重点，关系到整个系统的安全稳定。

据统计资料显示[1]，变压器匝间短路占电力系统中大型变压器故障的50 ％～60 ％。

匝间短路时的一个典型特点是：短路电流可达额定电流的数十倍，但三相线电流并未显著增大[2]。

由于外部短路电流等因数的影响，变压器三相不平衡电流较大，一般情况下，变压器差动保护的整定值都设定较高，不能灵敏反映匝间故障[3]，这个矛盾一直是匝间短路保护的一个难题。

为此，一些学者进行了大量研究，文献[4]中利用霍尔元件反应漏磁场变化，判定是否发生匝间短路，其主要思想如下：以高低压绕组等高变压器来分析，变压器没有发生匝间短路前其漏磁场如图磁力线分布均匀,在绕组中部P一P 截面的横向漏磁场分量为零;变压器发生匝间短路后其漏磁场如图3,由于短路匝出现较强漏磁场,从而使磁力线分布很不均匀,P-P 截面的横向漏磁场分量不为零,若利用霍尔元件安装在绕组中部P-P 截面处来测量漏磁场变化,就可简单地判定变压器是否发生了匝间短路。

利用霍尔元件测量变压器发生匝间短路时的漏磁场变化,可简单判定变压器是否发生匝间短路,但霍尔元件的可靠安装很复杂，实用较难。

文献[5]基于功率损耗突变，通过实时计算有功损耗和无功损耗的比值进行匝间短路判定。

当故障发生时，该比值可发生较大突变，从而可测到轻微匝间故障，但由于功率损耗与电压有关，该方法可能存在较大误差。

文献[6]利用短路阻抗的变化监测绕组状态从而识别变压器绕组故障。

实时采集模型变压器原、副边的电压、电流信号后，针对电压、电流传感器采集信号的特点，应用小波变换除去噪声，再利用基于离散傅里叶变换的高精度相位识别法，辨识各正弦量间的相位差，得到各负载情况下变压器绕组等效电路的短路阻抗。

变压器绕组未发生状态改变时，不同负载情况下短路阻抗的辨识差别不超过0.64%；若变压器绕组发生变形及匝间短路等故障，短路阻抗的变化量达到5.6%以上。

文献[7]提出了基于电流比变化量的匝间短路保护方法，在变压器带负载运行后，利用绕组电流以变压器两侧绕组电流比值的变化量是否超过整定值作为保护判据，保护算法简单，能够灵敏监测变压器匝间故障，本文主要介绍这种短路保护方法。

电力变压器匝间短路故障分析及处理
一、电力变压器匝间短路故障分析
电力变压器匝间短路故障是一类常见的故障，它可能会引起电力变压器受损，严重时甚至可能会导致电力变压器损坏。

这类故障普遍存在，而由此造成的电力变压器损坏率也非常高，因此如何有效的分析和处理电力变压器匝间短路故障至关重要。

1．确定短路故障的原因及类型。

2．使用交直流双谐振分析仪，分析故障的电磁特性，以确定故障的位置。

3．使用变压器包换比及各次绕组绝缘电阻测量仪，分析电力变压器内部结构，以确定是否存在短路现象及其位置。

4．使用高频电流计量仪，分析变压器各次绕组之间的电流平衡，根据测量结果确定是否存在匝间短路。

二、电力变压器匝间短路故障处理
1．故障排除
故障排除是电力变压器短路故障处理的重要环节，应根据故障类型，正确进行。

变压器短路故障排查作业指导..................................................................................................... ①电力变压器常见故障分析及处理................................................................................................. ②变压器绕组匝间短路的简单判断................................................................................................. ⑧变压器短路故障排查作业指导1 故障现象故障后现象为：变压器主保护动作、本体非电量保护动作，当故障非常严重时可大量喷油并起火燃烧。

通常分为外部故障和内部故障。

外部短路故障类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地、变压器中低压桩头至其相应的开关柜间的母线或电缆相间、相地间发生弧光短路、对应的开关柜母线及其出线至变压器100M范围内的短路。

故障后现象为：套管、避雷器、互感器、过电压吸收器、开关、母线支柱绝缘子、架空线路绝缘子炸裂；电缆及电缆头起火；母线间有小动物或导电异物桥接，母线或带电体上有放弧痕迹等。

内部短路其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。

2 危害辨识2.1 工艺设备危害辨识故障造成电压波动或供电中断，使生产系统减量或停车，设备停运。

特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组，严重时可能要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失，因此，尤应要引起足够的重视。

2.2 人身危害辨识2.2.1 变压器喷油、爆炸燃烧可能造成烧伤；2.2.2 瓷绝缘子炸裂时四处飞溅可能造成击伤；2.2.3 母线短路时产生的弧光可能造成肢体或眼睛灼伤；2.2.4 发生短路时引起周围发生火灾，造成烧伤或窒息；2.2.5 短路时产生的电动力引起物件掉落造成砸伤。

变压器绕组匝间短路的简单判断变压器是发送变企业和各行各业生产中最常用的设备之一，由于它体积大、价格高且长时间带电运行，流过高低压绕组的电流通常都很大，加上检修工质量不到位、环境污染、各类过电压等原因，容易产生各种缺陷，如果得不到准确的判断和及时的处理，将会造成很大的经济损失。

一般的常规试验对于检查变压器的接触不良、绕组断股、绝缘（整体、局部）受潮、绝缘（整体、局部）老化等灵敏度很高。

但这些试验项目对检查变压器绕组匝间短路可以说是个盲区，只用变压器的特性（空载、短路）试验才能对其作出准确判断。

但进行变压器的特性（空载、短路）试验所需试验设备多且各种试验设备体积容量大，试验电源容量要求也很大，因此做起来也很不方便。

下面将介绍一种既简单又行之有效的方法。

具体情况作一下分析：首先简单介绍一下变压器的绝缘结构：变压器的绝缘分为主绝缘和纵绝缘两部分。

主绝缘分是指绕组对地和绕组之间的绝缘；纵绝缘是指线饼间、层间和匝间的绝缘。

接下来针对变压器常规检测绝缘的试验能够鉴定的各种缺陷的具体情况进行一下对比：序号常规试验方法能发现的绝缘缺陷不能发现的绝缘缺陷所需试验设备情况1绝缘电阻、吸收比及激化指数主绝缘贯通的集中性缺陷，整体受潮及局部缺陷；纵绝缘中出现的各种缺陷；各种绝缘电阻测试仪；体积小、携带方便；2直流泄露电流主绝缘贯通的集中性缺陷，整体受潮及局部缺陷，及一些未完全贯通的集中性缺陷。

纵绝缘中出现的各种缺陷；直流高压发生器；体积小、携带方便；3介质损耗的测量主绝缘整体受潮、劣化；纵绝缘中出现的各种缺陷；各种介损测试仪；体积适中、携带比较方便；4交流耐压缺陷是主绝缘强度下降到低于试验电压；纵绝缘中出现的各种缺陷；各种交流耐压发生器；体积适中、携带比较方便；5直流电阻绕组接头的焊接质量；严重金属性匝间短路；检查分接开关的档位；绕组有无断线和接触不良；纵绝缘中出现的非金属性匝间短路；各种直流电阻测试仪；体积小、携带方便；6变压比测量绕组匝数比的正确性；检查分接开关的档位；严重金属性匝间短路；纵绝缘中出现的非金属性匝间短路；各种变比电桥；体积小、携带方便；7感应耐压试验检查变压器的纵绝缘和主绝缘的绝缘强度；缺陷未达到使绝缘强度下降至试验电压以下；各种感应耐压装置；体积较大、携带不方便，试验步骤复杂；8特性试验测量本身的损耗、参数检查纵绝缘的强度；主绝缘非严重性缺陷；大容量电源、高精度的PT、CT和各种表计；试验步骤复杂；由以上对比结果可以看出，前四种试验根本无法测出纵绝缘中出现的各种缺陷；第五、六种试验仅能够对绕组的严重金属性匝间短路缺陷做出判断，但有些绕组的匝间短路缺陷是非金属性匝间短路，它们对此则无能为力了。

变压器短路试验的方法变压器的短路承受能力试验主要是考核其承受短路的机械力，并不能验证其热特征(在标准中明确规定承受短路的耐热能力由计算验证)。

短路承受能力试验通常是在试验室完成的。

国际电工委员会(IEC)和我国国家标准(GB)都对变压器承受短路的能力进行了明确的规定，并且对短路承受能力试验的方法和要求进行了阐述。

下面就试验中有关的具体问题作进一步的分析。

1短路试验的标准变压器短路试验的标准有国标GB 1094.5—1985、国际标准IEC 76-5：1976和1996年修改稿(IEC 14/268CD，现未正式采用)。

GB 1094.5—1985和IEC 76-5：1976基本等效。

目前国内的变压器均按GB 1094.5—1985这一标准进行试验，出口变压器则按IEC 76-5：1976或与其相应的国家标准试验。

它们之间的差异见表1。

表1短路试验标准比较序号项目GB 1094.5—85IEC 76-5：1976 IEC 14/346/FDIS1容量分类Ⅰ＜3 150kVA同GB＜2 500kVAⅡ3 150～40 000kVA 2 500～100 000kVA Ⅲ＞40 000kVA＞100 000kVA2试验油温0～40℃同GB10～40℃持续时间Ⅰ0.5s±10%同GB同GBⅡ、Ⅲ制造厂和使用部门协商0.25s±10%4电抗变化Ⅰ≤2%(同心式)≤4%(箔式和短路阻抗为3%以上)同GB同GBⅡ、Ⅲ制造厂与使用部门协商≤1%或1%～2%(双方协商)电流幅值及偏差每相至少有一次100%最大非对称电流，其他两次不低于75%最大非对称电流每相至少有3次100%最大非对称电流同IEC 76-5：1976对称电流≤±10%非对称电流≤±5%同GB同GB6试验次数Ⅰ采用三相电源时，共进行3次试验；采用单相电源时，共进行9次试验，每相进行3次试验，非对称短路电流一次100%，另两次不低于75%采用三相电源时，共进行9次试验，采用单相电源时共9次，每相进行3次，但非对称电流3次都是100%同IEC 76-5：1976Ⅱ、Ⅲ制造厂和使用部门协商同GB同GB7分接位置Ⅰ最大、最小和额定同GB同GBⅡ、Ⅲ制造厂和使用部门协商8绝缘试验(复试)电压原绝缘电压的85%原绝缘电压的75%原绝缘电压的100%9系统短路表观容量—与GB不尽相同与GB不尽相同10非对称分量峰值系数2KX/R≥14时，2K=2.55X/R＜14时查表同GBX/R≥14时，2K=2.69(对于容量超过100MVA第Ⅲ类变压器)注：IEC 14/346/FDIS为修订IEC76-5：1976委员会文件，请各国家委员会提意见，近期将颁布实施。

匝间短路测试仪工作原理及判定方法匝间短路测试仪是用于电机、变压器等电器设备的线圈绕组测试的一种设备。

它可以检测绕组的匝间短路现象，并诊断绕组的状态，以便及时排除故障，保证设备的正常运行。

下面我们将详细介绍匝间短路测试仪的工作原理和判定方法。

一、工作原理匝间短路测试仪主要是通过高压点火源产生高压放电信号，然后通过探头将信号发送到绕组固定在模具上进行放电检测。

其中，高压点火源一般为三角波或正弦波信号，频率在10kHz-50kHz之间，电压的级数为100V-1000V。

而探头则采用分布式电容式或共振式构成，用于放电检测时将信号传输到绕组的任意两匝间，以判断是否存在匝间短路现象。

在对绕组进行放电过程中，若绕组中存在匝间短路，则放电电压会在短路处产生部分电流，形成一个放电脉冲信号。

而放电脉冲信号可以通过特定的算法来处理，从而判断匝间是否存在短路现象。

二、判定方法匝间短路测试仪判定匝间短路主要有以下两种方法：1. 电压法电压法是通过测量绕组放电时的电压信号来判定绕组是否存在匝间短路的方法。

在进行匝间短路测试时，若绕组存在匝间短路，则会在放电时产生比正常放电电压高的放电信号，即电压上升幅度较大。

而若绕组没有匝间短路，则放电时电压信号的上升幅度会比较平缓。

因此，电压法主要是通过测量放电时的电压信号，来判断绕组是否存在匝间短路。

在测量过程中，若电压信号的上升幅度达到设定的阈值，即判定为匝间短路。

2. 时间法时间法是通过测量放电时的时间间隔来判定绕组是否存在匝间短路的方法。

在进行匝间短路测试时，若绕组存在匝间短路，则放电信号的时间间隔会比较短，而若绕组没有匝间短路，则放电信号的时间间隔会比较长。

因此，时间法主要是通过测量放电时的时间间隔，来判断绕组是否存在匝间短路。

在测量过程中，若时间间隔达到设定的阈值，则判定为匝间短路。

三、总结匝间短路测试仪是一种可以检测绕组匝间短路现象的设备。

它主要是通过高压点火源产生高压放电信号，然后通过探头将信号发送到绕组固定在模具上进行放电检测。

一起变压器低压绕组匝间短路故障分析叶　芳　朱旻哲（苏州供电公司）摘　要：介绍了一起110kV变压器短路故障，结合油中溶解气体分析、单相低电压空载、变比、绕组直流电阻、解体检查详细分析了故障原因，最后给出相关对策及建议，以供同行参考。

关键词：变压器；油中溶解气体；匝间短路；空载试验；直流电阻0　引言电力变压器作为变电站最主要的电力设备之一，其状态、性能与电力系统运行的安全性、可靠性和稳定性直接相关。

近年来随着电力系统容量的增长，电力变压器的数量日益增多，变压器故障的数量也有上升趋势，其中变压器短路故障就是十分常见的一种。

文献［1］针对某220kV变压器在下级输出线路相间短路故障切除后重瓦斯保护动作的问题，通过诊断性试验及返厂解体，判断半截油道垫块引起线圈局部绝缘薄弱，匝间短路最终造成重瓦斯保护动作。

文献［2］对一起500kV变压器主变短路故障的原因进行了分析，并详细介绍了故障概况、试验结果及分析过程，提出了相应的处理措施和预防措施。

本文就一起110kV变压器低压绕组匝间短路故障，结合油中溶解气体、单相低电压空载、变比、绕组直流电阻、解体检查详细分析了故障原因。

1　故障实例1.1　故障描述2022年8月18日下午17： 30左右， 110kV某变电站#3主变轻瓦斯、重瓦斯保护动作发生跳闸。

故障变压器为某电力变压器有限公司产品，型号SZ10-50000/110，接线组别YNd11，额定电压110+5-3×2%/10.5kV， 2017年7月投运，铭牌信息如表1所示。

投运前该变压器的各项电气试验、油化试验结果均正常，本体瓦斯继电器校核结果合格。

表1　故障变压器铭牌信息1.2　分析处理根据故障现象，从气体继电器的动作原理分析，当变压器内部出现匝间短路、绝缘损坏、接触不良、铁心多点接地等故障时，都将产生大量的热能，使油分解出可燃性气体，向储油柜方向流动。

当气体沿油面上升，聚集在气体继电器内超过一定量，将造成轻瓦斯保护动作。

匝间短路保护原理
匝间短路保护是一种用于电气设备和电力系统的保护方法，主要是为了防止电机或变压器的绕组产生短路故障。

匝间短路保护原理是通过检测电流或电压的异常值来判断是否存在匝间短路，一旦检测到异常情况，及时切断电源，避免故障进一步扩大。

匝间短路保护在电机或变压器的绕组上安装特殊的传感器，用于检测电流或电压的变化。

一般情况下，电流或电压是在绕组上均匀分布的，如果发生匝间短路，电流或电压的分布将出现不均匀现象。

传感器将检测到的电流或电压信号传输给保护装置，该装置会进行数据处理和分析。

如果检测到异常值，保护装置将发出切断电源的信号，同时触发断路器等设备，以切断电源，并停止电流的流动。

匝间短路保护原理的关键在于传感器的准确性和保护装置的可靠性。

传感器需要能够准确地检测到电流或电压的异常变化，并能将信号及时传输给保护装置。

保护装置需要对传感器的信号进行高速的数据处理和分析，并能快速响应，保证在发生匝间短路时及时断开电源。

总之，匝间短路保护的原理是通过检测电流或电压的异常值来判断是否存在匝间短路，并及时切断电源，防止故障的进一步扩大。

这种保护方法在电气设备和电力系统中应用广泛，能够提高设备的安全性和可靠性。

变压器常见故障及处理办法摘要变压器的安全运行管理工作是供电工区相关工作人员的日常工作重点，本文通过对变压器的常见故障原因分析和处理办法的总结，将有利于准确判断故障原因、性质，及时采取有效措施，确保设备的安全运行。

关键词变压器；故障原因；处理0 引言电力变压器是输配电系统中极其重要的电气设备，因此其安全可靠性是保障电力系统可靠运行的必备条件。

电力变压器运行过程中发生故障时，运行值班人员应根据故障现象正确地判断事故的原因和性质，迅速果断地进行处理，以防止事故扩大，影响正常供电。

电力变压器在运行中常见的故障是绕组、套管和分接开关的故障，而铁芯、油箱和其它附件的故障较少。

1 绕组故障绕组故障主要有匝间短路、线圈接地、相间短路、断线及接头开焊等。

1.1 故障产生的原因1）在制造和检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷；2）在运行中因散热不良或长期过载，线圈内有杂物落入，使温度过高或绝缘老化；3）制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受住短路冲击，使线圈变形绝缘损坏；4）线圈受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热；5）绝缘油内混入水分使其劣化或空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分线圈露在空气中未能及时处理。

1.2 故障分析处理1）绕组匝间短路：匝间短路时，变压器的温度比正常运行时高，一般瓦斯继电器的气体呈灰色或蓝色，跳闸回路动作；严重时，差动保护或电源侧过电流保护动作，高压熔断器熔断。

绕组匝间短路故障一般可用测量绕组直流电阻与以往的数值做比较的方法发现。

发生绕组匝间短路时空载电流和空载损耗显著增加，因此，可测量空载电流和空载损耗，并测量绕组的直流电阻和进行油的色谱分析来综合判断。

查找故障点时，应将变压器器身吊高检查，如不易找到，可对绕组施加10%~20%的额定电压，（在空气中）这时匝间短路处会发生冒烟现象；2）绕组对接地部分短路：事故时，一般都是瓦斯继电器动作、防爆管喷油，如果变压器的中性点接地，则差动和过电流保护也会动作。