电力变压器固体绝缘故障的诊断方法

电力设备的绝缘检测与故障诊断一、背景电力设备在运行时，由于受到环境因素、负载变化等因素的影响，容易出现绝缘降低、绝缘击穿等故障。

因此，绝缘检测和故障诊断是确保电力设备安全运行的关键技术之一。

二、绝缘检测2.1 绝缘检测的目的绝缘检测的目的是为了确保设备在正常工作时保持良好的绝缘状态，避免绝缘击穿引起的失效和危险。

2.2 绝缘检测方法常用的绝缘检测方法包括：•直流电桥法•交流电桥法•介电损耗仪法•光谱分析法其中，直流电桥法和交流电桥法是比较常用的方法。

直流电桥法适用于中小容量的设备，而交流电桥法适用于大容量设备。

2.3 绝缘检测结果及处理绝缘检测结果通常用绝缘电阻值来表示。

一般来说，绝缘电阻值大于等于一定值时，绝缘状态良好；小于该值时，绝缘状态较差；小于另一个值时，则可能已经出现了绝缘缺陷。

对于出现问题的设备，需要进行进一步故障诊断。

三、故障诊断3.1 故障诊断的目的电力设备故障诊断的目的是为了快速、准确地找出设备的故障原因，采取有效的措施进行修复。

故障诊断的及时性和准确性对于设备的正常运行和安全等级都有重要的影响。

3.2 常见故障类型常见的电力设备故障类型包括：•绝缘击穿•绕组短路•转子断裂•变压器漏油•变压器绕组间短路3.3 故障诊断方法•检查与测试法•光学检查法•监控数据分析法四、绝缘检测和故障诊断是电力设备运行过程中必不可少的环节。

合理的检测和诊断方法能够保障设备的正常运行，延长设备寿命，在节约维修成本的同时，更重要的是确保了电力系统的安全性和可靠性。

利用色谱分析诊断变压器内部存在故障摘要：运用色谱分析技术判断变压器故障，本文根据变压器油产生的气体组分及比值来判断变压器故障类型及故障点。

由油气体的总烃值对该变压器的故障类型及故障点进行判断，诊断了变压器内部潜伏性的故障，证实了色谱分析预测、判断变压器故障的有效性。

关键词：变压器油气体色谱分析诊断引言目前，国内电力系统使用的大型变压器多为油浸式变压器，其内部变压器油和固体绝缘材料由于受电场、热、湿度、氧等因素的影响，会逐渐老化、分解，产生少量的氢、低分子烃类气体、一氧化碳和二氧化碳等气体，且大部分溶解在油中。

当变压器内部存在潜伏性故障或故障加剧时，油中溶解气体数量会相应增加，最终造成瓦斯保护动作。

显然，故障气体的组成、含量和产气速率是诊断变压器故障存在、发展以及故障性质的重要依据，通过分析溶解于绝缘油中各种气体的组分和含量，能发现变压器内部存在的局部过热或局部放电等潜伏性故障，为作出变压器的故障判断提供可靠的依据。

1.变压器油色谱分析的方法将变压器油中逸出的气体尽快转移到储气瓶中，并尽快分析。

分析对象为CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2及H2等7种气体。

通常总烃包括CH4（称C1）和C2H6、C2H4、C2H2（此3气体称C2）4种气体的总和；在各电压等级下，Φ1（C1+ C2）和Φ2（H2）在正常情况下的均值为150×10-6；Φ3（C2H2）在正常情况下，当电压大于等于330KV或小于220KV时，其值分别为1×10-65×10-6。

当运行变压器油中总烃气体的体积分数超过150×10-6；或乙炔气体的体积分数超过5×10-6或氢气的体积分数超过150×10-6时，应引起注意，但并不说明此时变压器肯定有故障。

2.变压器故障状态的判断2.1.1.特征气体法判断：当判断变压器内部可能存在潜伏性故障时，故障下产气的特征是诊断故障性质的又一个依据，可据此初步判断故障的性质。

变压器故障原因检查方法变压器是电力系统中常见的电力设备，但在使用过程中有时会出现故障，影响电力系统的正常运行。

为了保证变压器的正常运转，需要定期检查并排除故障。

下面将介绍一些常见的变压器故障原因检查方法。

1. 外部因素检查：首先，检查变压器周围环境是否存在污染物、腐蚀性气体、潮湿等。

如果存在这些外部因素，可能会引起变压器绝缘水平降低，导致故障。

通过检查变压器周围环境是否干净、干燥，可以初步排除这些因素对变压器故障的影响。

2. 绝缘检查：绝缘是变压器正常运行的重要保证。

通过检查变压器的绝缘电阻、绝缘材料是否受潮、受热等情况，可以判断绝缘是否正常。

常用的检测方法包括绝缘电阻测量、局部放电检测等。

如果发现绝缘电阻异常低或局部放电现象，可能表示绝缘已经受损，需要进行绝缘处理或更换绝缘材料。

3. 线圈检查：变压器的线圈是关键部件，如果出现线圈接触不良、绕组短路等情况，将严重影响变压器的工作稳定性和安全性。

检查变压器线圈的接触情况、绕组间的绝缘状况，可以排除这些故障。

常用的线圈检查方法包括观察线圈外观是否受损、使用热红外热像仪检测线圈热点等。

4. 冷却系统检查：变压器冷却系统的正常运行对保证变压器性能和寿命具有重要影响。

检查冷却系统的冷却剂供应、冷却器是否通畅、风扇是否正常工作等情况，可以判断冷却系统的运行状态。

异常的冷却系统可能导致变压器过热，进而引发其他故障。

5. 油质检查：变压器的绝缘油是绝缘和冷却的重要介质，检查变压器绝缘油的质量和含水率，可以判断绝缘油是否需要更换。

通常需要进行油样抽取和实验室测试。

若发现绝缘油中含有杂质、水分过高等，可能会影响绝缘油的绝缘性能，需要及时更换。

综上所述，变压器故障原因的检查方法主要从外部因素、绝缘、线圈、冷却系统和油质几个方面进行。

通过定期检查并排除故障，可以确保变压器的正常运行，提高电力系统的可靠性和稳定性。

63河南科技2012.08下变压器故障分析与诊断技术郑州新力电力有限公司 杨武斌变压器是电力企业中的重要设备，在电网中处于极为重要的地位，是保证电网安全、可靠、经济运行和人们生产生活用电的关键设备。

由于变压器长期处于连续运行状态，变压器故障不可避免。

进行变压器早期诊断，对保证变压器安全运行，防止变压器故障具有重要作用。

一、变压器的工作原理和组成1.变压器工作原理。

变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。

2.变压器的组成。

主要包括初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）等构件。

二、变压器故障运行特征变压器的故障有内部故障和外部故障两种。

变压器的内部故障从性质上一般可以分为热故障和电故障两大类。

热故障为变压器内部因散热不畅形成的局部发热过度，从而降低或破坏绕组间绝缘，形成故障。

电故障通常是变压器内部在高电压场强作用下，造成绝缘击穿放电的现象。

三、变压器故障类型1.短路故障。

变压器的短路故障主要指变压器高低压进出连接线，以及内部绕组间或绕组匝间及引线相间、匝间短路或对地短路而导致的故障。

2.放电故障。

一是因绝缘能力降低或损坏，造成放电点直接轰击绝缘，使局部绝缘损害逐渐扩大，形成绝缘击穿。

二是因为放电产生热能和化学作用，使局部绝缘加剧腐蚀破坏，介损增大，最后导致击穿。

3.绝缘故障。

因绝缘老化，降低或丧失了绝缘强度，所造成的故障。

造成变压器绝缘性能退化的主要影响因素有温度、水分、过电压等。

4.分接开关故障。

无载分接开关的故障主要有电路故障、机械故障、结构组合不合理、绝缘故障等。

有载分接开关本体常见的故障有触头烧损、触头脱落、滑挡、油箱渗油机运行挡位与显示挡位不对应、主轴扭断、电气和机械连接器失灵等。

5.变压器保护及误动故障。

为保护变压器正常运行，一般都装设有相应的保护装置。

如，为防止变压器本体内部故障产生的气体和绝缘油面降低而设置的瓦斯保护；为防止变压器绕组和引出线相间短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路而设置的差动保护或电流速断保护。

变压器绝缘检测方法一、前言变压器是电力系统中重要的设备之一，其正常运行对于电力系统的稳定运行至关重要。

而变压器绝缘的状况则直接影响着变压器的安全性和可靠性。

因此，对变压器绝缘进行检测和评估是非常必要的。

本文将介绍常见的变压器绝缘检测方法，包括交流耐压试验、直流耐压试验、局部放电检测、绕组极化/去极化测试等。

二、交流耐压试验交流耐压试验也称为工频耐压试验，是一种常见的变压器绝缘检测方法。

其原理是在高电场下，将变压器内部各部分与地之间或相互之间加上高电势，观察是否会出现击穿现象。

该测试可以检测出存在于绕组、油纸绝缘等方面的问题。

1. 测试仪器交流耐压试验需要使用到高电势发生装置和测试仪表等设备。

其中高电势发生装置通常采用变频式高电势发生装置或谐振式高电势发生装置。

2. 测试步骤（1）准备工作：将变压器内部各部分与地之间或相互之间加上高电势前，需先进行一系列准备工作。

包括检查变压器内部是否有短路、接地等问题，确认测试仪器和设备的正常运行等。

（2）加高电势：根据变压器额定电压和绝缘等级，设置测试电压。

然后将测试电极放置在被测物体上，接通高电势发生装置进行加高电势。

（3）观察测试结果：观察被测物体是否出现击穿现象。

若无击穿现象，则说明被测物体绝缘良好；若出现击穿现象，则需要进一步检查绝缘状况。

三、直流耐压试验直流耐压试验是一种对变压器绝缘进行评估的重要方法。

其原理是在静态电场下对变压器绝缘进行耐受能力测试，以评估绝缘材料的质量和性能。

该测试可以检测出存在于油纸绝缘、固体绝缘等方面的问题。

1. 测试仪器直流耐压试验需要使用到高电势发生装置、直流耐压试验仪等设备。

2. 测试步骤（1）准备工作：将变压器内部各部分与地之间或相互之间加上高电势前，需先进行一系列准备工作。

包括检查变压器内部是否有短路、接地等问题，确认测试仪器和设备的正常运行等。

（2）加高电势：根据变压器额定电压和绝缘等级，设置测试电压。

然后将测试电极放置在被测物体上，接通高电势发生装置进行加高电势。

变压器绝缘老化分析及诊断方法研究电力变压器是电网中能量转换、传输的核心，是电网安全第一道防御系统中的关键设备。

变压器一旦发生事故可能会造成设备资产和大电等巨大损失。

本文对生产中使用的变压器类型进行总结，并对绝缘老化原因进行分析，对故障诊断方法进行研究。

标签：变压器；绝缘老化；诊断方法ABSTRACT：Transformer is the core of the energy conversion and transmission grid. It is key hub power equipment in the first line of defense of the grid security. In this paper，the types of transformers used in production are summarized，and the causes of insulation aging are analyzed，and the fault diagnosis method is studied.Key words：Transformer；Insulation aging；Diagnostic method1 常用變压器及其运行特点1.1 S型变压器该类型变压器现在在生产中使用较多，S7、S9 型投入使用时间较早；S11型主要具有耗能低、环保性能好的特点；S13、S14、S15型由于使用了较为优质的电磁材料和硅钢片，使其节能特性更好。

1.2 SH15非晶合金变压器SH15非晶合金变压器初期投入费用较大，但由于其耗能低、损耗低、免维护等优点其在使用过程中运行费用较低，具有很强的经济效益，应用前景较为广泛。

1.3 调容变压器该类型变压器重要作用在于可以满足重载启动要求，同时可以保证变压器受控于经济负荷区。

在降低了电流密度、磁通密度、短路阻抗影响的基础上，有效的提高了变压器的防护性能。

0引言随着变压器使用年限的增加，绝缘纸、纸板等固体绝缘材料也会逐渐老化，其中的纤维素会逐渐分解，并有CO、CO2和水析出，同时其聚合度也会下降。

固体绝缘材料的老化，其最终结果是使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介损增大、机械强度下降。

值得关注的是，变压器固体绝缘材料老化后，一旦其机械强度丧失，如在变压器出口发生短路，绕组在短路电动力的冲击下，将有可能造成绝缘损坏而导致电气击穿等严重后果。

1造成绝缘材料老化的原因电力系统运行中的变压器，随着运行年限的增长，表征变压器寿命的绝缘会逐渐老化。

变压器老化的主要原因可归结为电的作用、热的作用、化学作用、机械力作用以及变压器运行环境的作用。

另外，变压器绝缘老化的速度与绝缘结构、材料、制造工艺、运行环境、所受电压、负荷情况等有密切关系。

当变压器运行在过负荷或其它异常态时，固体绝缘材料高分子链在高温、氧气、水分的作用下会发生热裂解、氧化裂解等化学反应，使绝缘纤维材料脆化，丧失弹性，聚合度降低，机械性能和电气性能下降。

在高温作用下，绝缘油也产生H2及各种特征气体。

并与溶于油中的水分、氧气、氮气等氧化物发生化学反应，产生有机酸，使油tanδ增大，产生大量油泥等固体沉淀物，促进了绝缘材料的老化。

运行中的电力变压器要受到工作电压和过电压的双重作用，固体绝缘材料会因热和电应力的作用发生局部损坏；绝缘油在高强度的电场、磁场、电弧或者电晕等的作用下，油中气体杂质、水分等会发生微观电击穿，造成油介质内部分解或气化，使老化或破坏会逐渐加深。

2绝缘材料老化判据的研究2．1绝缘油老化判据的研究绝缘油是否老化，其主要是由二个特征来反映，其一是变压器油酸值是否过高；其二有否产生不溶于油的化合物，并伴有多种烃类气体产生。

变压器油老化的后果是变压器的整体绝缘水平下降，因此油的绝缘强度是判断变压器油老化的重要指标。

除此以外，大量的实验研究和现场运行管理的经验表明，油的酸值、界面张力、油中水分含量、介质损耗等试验也能说明油的质量和老化程度。

电力变压器内部常见故障分析电力变压器由一次绕组、二次绕组和铁芯等三个基本部件组成，造成变压器故障的原因主要有：设计制造工艺、包装、运输、装卸、现场安装工艺质量、运行过程的异常状况（过负荷、线路冲击、谐波含量）、遭受雷击、误操作、动物危害、维护管理不当等。

但是，不管什么原因造成的故障，最终还是与其内部结构有关，下面针对变压器不同内部结构的常见故障，分析其主要原因。

一、从绕组的连接方式分析：电力变压器的绕组有螺旋式、连续式、纠结式、纠连式等。

螺旋式线圈因由多根导线并绕，导线排布时难免存在换位现象，制造时由于换位过程需要弯扭导线，易使导线扭伤。

因此采用螺旋式线圈绕组的变压器最常见的故障原因是，绕组线圈换位处导线扭伤导致的匝间绝缘受损，从而造成匝间短路。

多股导线并绕时，若股绝缘损伤，导致股间短路而造成环流。

这类故障均为典型的涉及固体绝缘的过热性故障。

虽然线圈匝间经垫块隔开，但当过热严重时，也可导致匝间短路放电。

连续式线圈由1～4跟导线并绕成若干匝构成一组“线饼”，即线段，段间由垫块支撑构成横向油道。

导线同样需要换位。

若采用多股并绕，则可能造成与螺旋式线圈同样的常见故障。

特别式这种线圈形式因受雷击过电压作用时，纵向电位梯度分布不均匀，端部电位升高，需加静电屏，严重的需加绝缘层。

由于绝缘层的厚度增加导致线圈层间间隙减少，从而造成油道堵塞，引起涉及固体绝缘材料的局部过热故障。

以上两种线圈形式属于老式结构。

螺旋式仅适用于35kV电压等级的变压器，连续式也只适用于35～110kV电压等级的变压器。

现代变压器制造多采用纠结式或纠连式线圈结构。

因其增大了线圈纵向电容，改善了雷击过电压分布，从而可以防止雷击造成的匝间击穿事故。

但是，纠结式线饼间需焊接连线，焊接头较多。

如果连线和段间纠结线接头焊接不良容易造成局部过热，严重的会引起匝间或段间电弧放电事故。

二、从变压器的紧固方式分析：变压器的紧固分为幅向紧固和轴向紧固。

变压器的幅向紧固包括线圈对铁芯紧固和各线圈间的紧固。

变压器故障诊断方法姓名：***专业：高电压与绝缘技术学号：S***********班级：硕研14班一变压器发生故障的原因电力变压器在电力系统承担着电压变换、电能分配和转移的重任，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。

变压器在长期运行中，故障和事故是不可能完全避免的，引发变压器故障和事故的原因繁多。

如外部的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害等，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中留下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绝缘老化、材质劣化等等，已成为故障发生的主要因素，同时，客观上存在的部分工作人员素质不高、技术水平不够等，也会造成变压器损坏。

变压器的损坏往往造成大面积停电，而且修复时间比较长。

所以及早发现和处理变压器的故障就具有重要的意义。

二判断故障的常规办法2.1 三比值法比值法利用油中溶解气体中的5种主要气体组分(氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔)相互间的比值来诊断变压器内部状态。

现在使用的比值法主要有三比值法、罗杰斯比值法和电研法等。

下面给出三比值的判据。

表三比值范围编码表表三比值法判断故障性质的判据三比值法的优点是判据简单，分类详细，便于实际操作，但也应看到，该法存在编码缺损和边界处理绝对的问题。

因此，三比值法的诊断正确率不高，一般只有60％左右。

2.2 特征气体分析判断法特征气体判断法，反映了故障点热源使绝缘材料分解时的事物本质。

故障点产生气体的特征是随着故障类型和故障能量等级，以及其所涉及的绝缘材料的不同而不同的。

根据油纸绝缘在热和电的作用下分解产生气体过程的基本理论，说明这一过程是以碳氢化合物(或纤维素)分子的断裂开始，通过合成反应，导致产生气体。

其特点是故障点局部能量密度越高，则产生碳氢化合物的不饱和程度越高。

从大量实际测试的统计数据中可以看出，随着故障点温度的升高，甲烷所占的比例逐渐较少，而乙烯和乙烷所占比例逐渐增加，严重过热时将产生适当数量的乙炔。

气相色谱法推断电力变压器故障的常用方法 - 电力配电学问(1)按油中溶解的特征气体含量分析数据与留意值比较进行推断。

特征气体主要包括总烃(C1～C2)、C2H2、H2、CO、CO2等。

变压器内部在不同故障下产生的气体有不同的特征，可以依据绝缘油的气相色谱测定结果和产气的特征及特征气体的留意值，对变压器等设备有无故障及故障性质作出初步推断。

(2)依据故障点的产气速率推断：有的设备因某些缘由使气体含量超过留意值，不能断定故障；有的设备虽低于留意值，如含量增长快速，也应引起留意。

产气速率对反映故障的存在、严峻程度及其进展趋势更加直接和明显，可以进一步确定故障的有无及性质。

它包括确定产气速率和相对产气速率两种，推断变压器故障肯定要用确定产气速率。

(3)三比值法推断：只有依据各组分含量的留意值或产气速率留意值推断可能存在故障时，才能用三比值法推断其故障的类型。

部颁《导则》接受国际电工委员会(IEC)提出的特征气体比值的三比值法作为推断变压器等充油电气设备故障类型的主要方法。

此方法中每种故障对应的一组比值都是典型的，对多种故障的联合作用，可能找不到相应的比值组合，此时应对这种不典型的比值组合进行分析，从中可以得到故障简单性和多重性的启示。

例如，三比值为121或122可以解释为放电兼过热。

(4)故障严峻程度与进展趋势的推断：在确定设备故障的存在及故障类型的基础上，必要时还要了解故障的严峻程度和进展趋势，以便准时制定处理措施，防止设备发生损坏事故。

对于推断故障的严峻程度与进展趋势，在用IEC三比值法的基础上还有一些常用的方法，如瓦斯分析、平衡判据和回归分析等。

如某电站2号主变的色谱测定结果可看出：故障后主变油样中的气体，以H2和C2H2为主，其次是CH4和C2H4，与高能量放电即电弧放电故障产生的特征气体相符。

但油中气体与瓦斯中的CO含量都不高，说明故障不涉及固体绝缘。

利用三比值法对其故障进行推断：C2H2/C2H4=2.4，CH4/H2=0.2，C2H4/C2H6=12.9，编码为102，其故障性质为高能量放电。

电力变压器固体绝缘故障的诊断方法摘要根据电力变压器的绝缘特点，通过对故障实例的统计分析，提出了一种动态分析变压器内部固体绝缘故障的方法。

这种方法弥补了以往静态分析时受故障累积效应及测量随机误差等因素影响的不足，有助于提高对故障的诊断精度，并能对故障的发展趋势提供较好的预测。

关键词电力变压器故障诊断气体分析相关性0引言为了使设备的外形尺寸保持在可以接受的水平，现代变压器的设计采用了更为紧凑的绝缘方式，在运行中其内部各组件间的绝缘所需承受的热和电应力水平显著升高。

110kV及以上等级的大型电力变压器主要采用油纸绝缘结构，主要的绝缘材料是绝缘油和绝缘纸、纸板。

本文通过研究在故障涉及固体绝缘时，其它特征气体组分与CO、CO2间的伴生增长情况，提出了一种动态分析变压器绝缘故障的方法。

并着手建立故障气体的增长模式，为预测故障的发展提供了新的判据。

1判断固体绝缘故障的常规方法CO、CO2是纤维材料的老化产物，一般在非故障情况下也有大量积累，往往很难判断经分析所得的CO、CO2含量是因纤维材料正常老化产生的，还是故障的分解产物。

可使用变压器单位纸重分解并溶于油中的碳的氧化物总量，即(CO+CO2)mL／g(纸)来诊断固体绝缘故障。

但是，已投运的变压器的绝缘结构、选用材料和油纸比例随电压等级、容量、型号及生产工艺的不同而差别很大，不可能逐一计算每台变压器中绝缘纸的合计质量，该方法因实际操作困难，难以应用；并且，考虑全部纸重在分析整体老化时是比较合理的，如故障点仅涉及固体绝缘很小的一部分时，使用这种方法也很难比单独考虑CO、CO2含量更有效。

以CO/CO2的比值作为判据，来确定故障与固体绝缘间的关系。

认为CO/CO2＞0.33或＜0.09时表示可能有纤维绝缘分解故障，在实践中这种方法也有相当大的局限性。

本文对59例过热性故障和69例放电性故障进行了统计。

结果表明，应用CO/CO2比例的方法正判率仅为49.2%，这种方法对悬浮放电故障的识别正确率较高，可达74.5%；但对围屏放电的正判率仅为23.1%。