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透过波形看“本质”——变压器故障分析报告

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２０１０年第１５期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　０电力与能源０　科技信｜ｌＩ　

透过波形看“本质”　

变压器故障分析报告　

李　勇　

（滨州供电公司　山东　滨州２５６６１０）　

某１ｌＯｋＶ变电站＃１变压器为户外ＳＦＳＺＴ一２５０００／１１０，Ｙｎ／ＹｎＯ／ｄ一　

１１型变压器，于１９８８／０３／３１日投入运行。２００５／０９／２２日　

该变压器发生一起由内部绝缘降低引发的事故，致使　

小面积停电。　

１　事故经过　分。因此断定故障发生在变压器内部。　

后期色谱试验结果　

设备名称　氢　氧　一氧化碳　二氧化碳　甲烷　乙烯　乙烷　乙炔　总烃　微水　

本体瓦斯气　２９９６００　４７３００　４Ｏ６２　９０２５　１９７１　痕　６９８４　１７９８０　

本体油样　７．７　６４０　５１１５　痕　痕　痕　

该站正常运行时．由＃１变压器带全站负荷，＃２变　

压器处于热备用状态，运行主变高压侧中性点接地。２００５／０９／２０日８：　

０ｏ时＃１变压器停电检修，全部负荷由＃２变压器负载，此次检修由于　

时间紧没有对变压器本体及其附件做任何拆装，内部变压器油未做任　

何处理，只是结合停电，对该变压器保护装置进行了全部定检及变压　

器外壳冷涂锌。２００５１０９１２２日１７：００时＃１变压器检修、试验全部完毕．　

在３次冲击试验合格后，于１９：２３：００恢复供电，＃２变压器转为热备　

用。１９：４０分＃ｌ变压器保护装置（ＬＦＰ９７２Ａ，１９９９年，版本Ｖ１．１）比率　

差动动作，跳开＃１变压器三侧开关，切除故障，２Ｏ秒钟后＃１变压器　

发轻瓦斯动作报警信号。此次事故造成小面积短时间停电。　

２故障录波波形（图１）　

ＩＩｏ．　ｔｌＴ＿ｒ‘ｉ＿ｐ　ｌ；　”坤“　

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图１　

３故障分析报告　

在事故发生不久检修人员赶到现场，了解系统运行情况，试验检　

查保护装置及二次回路结果运行正常。结合保护装置动作报告及所录　

故障波形对主变本体及三侧开关ＣＴ到变压器间的设备进行检查．查　

找故障点及原因。据悉，故障当天该变电站负荷不大且没有其它设备　

（主变三侧ＣＴ以外设备、线路）故障发生，因此排除由＃１号变压器三　

侧ＣＴ饱和而产生差流的可能。在仔细的检查了主变本体及主变本体　

至三侧开关ＣＴ之间电气连接没有发现任何的异常情况．外部设备一　

切正常，而对瓦斯继电器进行检查，却发现内部有约占２／５的气体存　

在，对瓦斯继电器气体取样分析（一部分燃烧，一部分色谱分析），气体　

可燃发淡蓝色火焰．此现象说明气体中含有大量氢气、已炔、已稀等成　从报告中看出样品中氢气和总烃都严重超标（标准是１５０），判断　

为有放电性故障发生。　

从故障波型来看，是个很典型的变压器相间故障（ＢＣ相１．而且是　

发生在拌１变压器高压侧；从＃１变压器保护装置故障报告来看，故障　

电流较小，刚刚达到比率差动起动定值１．７（标幺值）；综上两点很容易　

断定变压器内部故障点：是高压侧ＢＣ相间故障，但由于故障电流较　

小应断定故障点位于中性点附近如图２所示：　

图２　

大多数保护工作人员会做出上面的判断。但是这个判断是不正确　

的。谈到这个问题首先是要熟悉传统的变压器差动补偿方式与　

ＬＦＰ９７２Ａ变压器保护装置差动保护补偿方式或措施（为了消除由于变　

压器Ｙ，ｄｌ１接线引起的不平横电流的影响１的不同点。常规的方法是　

相位补偿法：即将变压器星型侧的电流互感器二次侧电流接成三角形　

而将三角形侧电流互感器二次侧接成星型，从而把电流互感器二次电　

流的相位校正过来。下面以Ｙ，ｄ１１为例详细说明常规相位补偿方法：　

图３相位补偿的接线图　

ｌＮ　

，葩　

图４

相位补偿相量图　科技信息　０电力与能源Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣｆｌＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１０年第１５期　

如图ｉＡ　、ｉ　、ｉｃＹ分别表示变压器星型侧三相电流，对应的电流互　

感器二次电流为　、　ｂＹ、ｉ　，由于电流互感器二次绕组为三角形接　

线，故流入差动臂的三相电流为‘Ｙ＝ｊｒ　ａｙ－－１　、　＝ｊ＇ｂｙ－ｉ　、ｉｏｙ＝ｊ　。　－ｉ　

分别超前同名相一次电流‘　、『８Ｙ、ｉ　为３Ｏ。。图中ｊ　、　、　分别　

为变压器三角形侧二次绕组中的三相电流，而变压器三角形侧输出的　

三相电流分别为　＝ｊ　ＡＡ－ｉＢＡ、ｊＢＡ＝ｊ　ＢＡ－ｉ　ｃＡ、ｉｃＡ＝ｊ　ｃＡ—ｊ　¨分别超前于　

ｉ　ＡＡ、ｉ　Ｂ　、ｉ　Ａ为３Ｏ。，由于变压器三角形侧电流互感器二次侧为星型连　

接，故流入差动臂的电流分别‘Ａ、　、ｉｏ　于　、ｉ　、　同相。所以变　

压器两侧互感器二次电流流人差动臂电流ｉ　、　、　与　、　、　同　

相，这样便可以补偿Ｙ，ｄｌ１型变压器两侧电流３Ｏ。的相位差。　

而在ＬＦＰ９７２Ａ中变压器各侧电流存在的相位差由装置软件自动　

进行校正补偿，变压器各侧电流互感器接线均采用星型接线．各侧电　

流方向均指向变压器。ＬＦＰ９７２Ａ变压器保护装置所录故障波型（指的　

是Ｙ型侧，△侧除外）ＩＡＨ、ＩＢＨ、ＩＣＨ并不是实际变压器高压侧的三相　

电流‘　ｔ　，而是指的转角后的电流‘Ｙ、　、ｔ　，其中　＝ｊ＇￣ｙ－ｉ　、　

：ｊ　一ｊ　、　＝　一ｊ　，这与其它的变压器保护录波特点（录出的波　

形反应的是变压器实际三侧．没有转角）ｓｇ同，这点可以通过变压器差　

动试验判断（往往不被注意），证实了这一点后就能正确的判断故障相　

了，故障相应该只有Ｃ相。在变压器解体后证明了这一点，故障相只有　

Ｃ相。　

若发生相间故障（以ＢＣ相为例），则有　

ｉ　：ｉ＇ｏｙ－ｉ。　

ｉ　＝ｉｔｂｙ－－ｉｌ　

ｉ　＝ｉ　Ｐ　ｙ－ｉ　

中ｉ　为０，ｊ　ｂ　等于一ｉ　。　，得到　

ｉ　＝一　＝ｉ１　

＝２ｉｌｂｙ＝－２ｉ　Ｙ　

Ｙ＝　。Ｙ　若不考虑直流分量及谐波的存在则ＢＣ相间故障波型应为（图５）　

图５　ＢＣ相相问故障波型图　

＃１变压器吊罩后证明了这一点的正确性．故障相Ｃ相且为匝问　

短路．电流小是因为发生了少数匝间短路。　

故障相找到了，我们继续仔细的分析故障波形还可以得出下面几　

点结论：。　

３．１　波形图能准确地反映出一次设备的工作性能是否良好。　

进一步分析故障波形图，发现＃ｌ变压器三侧开关动作快慢不同．　

中、低压侧快．高压侧次之而且不同步，其中高压侧Ｃ相开关动作时间　

严重滞后Ａ、Ｂ相开关８０ｍｓ，分析原因：｛｝１主变１１０ＫＶ侧采用的是老　

式ＳＷ２—１】Ｏ少油开关，操纵机构是电磁式，开关跳闸速度慢而且三相　

不同步；而３５ＫＶ、１０ＫＶ侧开关分别是ＳＦ６和真空开关，开关跳闸速　

度快。故障波形图的重要性：能准确地反映出一次设备的工作性能是　

否良好。　

３．２故障电流中不含自由分量　

众所周知，故障电流一般包括周期分量和自由分量（也称非周期　

分量或直流分量）。周期分量是对称于时间坐标轴的；自由分量电流在　

产生后由于没有电势的维持，将按短路回路的时间常数Ｔｎ取决于短　

路回路的电阻Ｒ。与电感　，＂ｒ＝ＬｄＲｏ）衰减，一般经过０．１５—０．２秒衰减　

完毕，而且自由分量偏移时间坐标轴一侧；周期分量与自由分量叠加　

出来的故障波形应该是不对称于时间坐标轴的波形，而且波形在故障　消失后不会立刻消失，有个衰减过程。而图１反映的故障波形是对称　

的．在＃１变压器高压侧Ｃ相开关跳开后故障波形立刻消失，可以判断　

出故障电流中不含自由分量（直流分量）。　

３－３　故障电流是频率为５０Ｈｚ正弦波　

１变压器中、低压侧故障前后电流波形几乎没有变化，仍然是工　

频电流。这说明＃１变压器高压侧故障电流的存在没有影响中、低压侧　

的正常运行。换句话来讲，只有高压侧故障电流仍是工频电流且与故　

障前电流大小变化不大的情况下，通过磁路在中、低压侧产生的电流　

才没有多大的变化。这一点正好验证了故障电流波形是工频正弦波。　

３．４故障电流中不含谐波分量　

从故障波形图上可以看出故障前后的波形频率没有明显的变化，　

而且波形没有畸变，就可以排除谐波的存在。　

３．５此次保护装置动作反应灵敏，早于轻瓦斯继电器动作，快速切除　

故障，将故障对变压器损坏度减小到最低，现代化微机保护的优越性　

得到了体现。　

４问题处理　

４．１主变解体检查。　

９月２３日对此变压器进行了解体检查。在高压侧Ｃ相高压引线　

与绕组的连接处有明显绑扎带烧痕迹象，连接处上、下共４匝绕组有　

明显变形，打开绑扎带，发现有２匝分别烧熔２／３、３／４面积。变压器箱　

体底部对应引线和绕组连接处，发现有明显进水痕迹大约有４００ｅｒａ　

左右。Ｂ相外观检查无异常。　

４．２原因分析。　

４．２．１变压器的引导线与绕组接点处是变压器内部绝缘的一个薄弱　

环节。在短路电流或变压器冲击试验时，引导线会受到电磁力的作用，　

发生轻微振动，久而久之造成引导线与绕组接点处的绝缘降低。　

４．２．２内部水分的由来：①在变压器结构中，随着绝缘材料的老化，纸　

中氢、氧会因老化而化合成水。②由于变压器套管顶部连接帽密封不　

良．水份沿引线渗入绕组绝缘内，引起击穿事故。套管端部密封不良的　

主要原因是结构不合理和胶垫安装不正确。套管顶部连接帽接线板与　

带螺丝的引线鼻子相连接，这个帽兼有密封和导电双重作用，从而带　

来很多弊病。首先是细螺纹丝扣制造公差太大，接触不良，引起过热。　

其次是固定引线的铜销钉过长，用于帽上连接板还必须与外部母线连　

接相吻合，致使密封垫无法压紧，稍有松动就会向内漏水，造成故障。　

４．２－３故障点的绕组变形：绕组变形常见于斜口螺旋结构的绕组，该　

结构绕组，由于二个螺旋口安匝不平衡，轴向力大，同时又有轴向电流　

存在，使引出线拐角部位产生一个横向力而发生扭曲变形现象。另外　

螺旋绕组在绕制过程中，有剩余应力的存在，会使绕组力求恢复原状　

现象，故螺旋结构绕组，受短路电流冲击下更容易扭曲变形。　

４．３故障处理过程。　

４．３．１变压器本体密封。抽真空达一０．０５ＭＰａ；　

４．３．２次日．用氮气解除真空，吊罩；　

４．３．３拆除上横梁及Ｃ相端部硅钢片，吊出高压绕组，对中、低压绕组　

及绝缘纸板进行检查，高压与低压间绝缘纸板有一处长度达４０ｃｍ、宽　

５ｃｍ左右烧黑；中、低压绕组无变形及烧损现象；　

４．３．４更换良好绝缘纸板，更换高压侧４匝变形线圈；　

期间，重复扣罩密封．抽真空工作。次日再氮气解除真空，吊罩。　

４．３．５插硅钢片．上横梁：　

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配电变压器常见故障分析判断及处理

配电变压器常见故障分析判断及处理

1 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 2 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。如果是器身的问题，把耳朵贴近变压器的油箱，则会听到变压器内部由于有局部或电接触不良而发出的“吱吱”或“噼啪”的声，且此声音随离故障部位远近而变化。若站在变压器跟前就可听到“噼啪”声音，有可能接地不良或未接地的金属部分静电放电。此时，要停止变压器运行，检查铁芯接地与各带电部位对地的距离是否符合要求。

一起330kV变压器故障原因分析

一起330kV变压器故障原因分析

一起330kV变压器故障原因分析

1. 过载：变压器长时间运行在超过额定负荷的情况下，会导致变压器温升过高，使绝缘材料老化，最终导致绝缘击穿，引起故障。

2. 绝缘老化：变压器绝缘材料经过长时间运行后，会出现老化现象，绝缘性能降低，容易发生击穿故障。

3. 内部故障：例如变压器绕组间短路、绕组与地短路、绝缘损坏等，都会引发变压器故障。

4. 外部故障：例如电网故障、雷击等外部因素，都有可能导致变压器故障。

6. 维护保养不当：变压器在运行过程中，如果长时间没有进行维护保养，或者维护保养不到位，例如不及时更换绝缘油、不及时清除绝缘子表面污秽等，都会引发故障。

7. 制造质量问题：变压器制造过程中的设计、材料选择、制造工艺等方面存在问题，以及质量把关不严格，都有可能导致变压器故障。

针对以上问题，可以采取以下措施，预防和减少变压器故障的发生：

1. 加强维护保养：定期对变压器进行检查、清洁和维护，及时更换绝缘油、清除绝缘子表面污秽等，确保变压器的正常运行。

2. 控制负荷：严格按照变压器的额定负荷运行，避免长时间超负荷运行。

3. 优化设计和制造：加强变压器的设计和制造工艺，提高产品的质量和可靠性。

4. 加强防雷措施：在变压器周围安装避雷器、接地装置等，减少雷击对变压器的影响。

5. 控制湿度：对于湿度较高的环境，可以采取适当的措施，例如安装除湿装置等，保持变压器的干燥环境。

影响变压器试验的主要因素及故障分析

影响变压器试验的主要因素及故障分析

影响变压器试验的主要因素及故障分析

摘要：对于变压器而言，通过进行电气试验的工作，在一定程度上可以保证变压器在电网运行过程中的安全系数和运行的状态，同时对于变压器的安装和维修人员生命安全也能提供相应的保障。但是对于变压器，在电气试验的过程中，整个过程是比较繁琐的，对于试验人员自身的操作和技术水平以及环境因素等要求较高，同时在进行实际试验时，如果操作存在不合理，不仅会导致变压器的正常使用受到影响，同时也会出现比较严重的安全隐患问题，所以在对变压器进行试验的过程中，要对影响因素做出全面分析，采取合理措施进行科学有效的解决，保证电网建设工作的顺利进行。

关键词：变压器试验;主要因素;故障

1分析影响变压器试验的因素

1.1由于电阻测量不准确

对于变压器而言，在电气试验的过程中，电阻测量是一个十分重要的组成内容，然而导致电阻测量不准确和误差较大的因素种类比较多，例如接线方式出现错误和试验电流不稳定和计量设备准确度较低等原因，所以在对变压器进行试验的过程中，要做好设备调试工作，根据正确的流程进行操作，提高电阻测量过程中的精准性。

1.2由于试验操作人员自身的责任意识淡薄

在对变压器进行电气试验中，试验操作人员自身责任意识会直接关系到试验结果是否准确，在完成试验后操作人员要对变压器试验数据和操作步骤进行准确记录，为下一次试验提供参考。如果试验操作人员记录不准确，或者是在细节上存在遗漏，会导致下一次试验结果出现偏差，对于变压器试验性能会带来不利影响。

2分析变压器试验故障问题

2.1变压器绝缘缺陷问题

作为重要电力设施，电力变压器对绝缘等级要求较高，通常又包含内部绝缘与外部绝缘之分，而在高压试验结果中，变压器的绝缘缺陷往往较多发生，绝缘试验中通常会用吸收比、极化指数等指标衡量电力变压器绝缘状况，若指标发生异常，则表明变压器绝缘阻值达不到固定要求，以至于设备可靠性较差。由经验可知，高压试验结果中绝缘指标的降低往往有如下原因：一是绝缘电阻检测操作不规范，由于试验人员不能够正确使用绝缘检测仪器，或者是不良的绝缘检测环境，再者是连接线支撑物不能保证完全绝缘，上述问题均可造成绝缘试验的失败，以至于出现错误的绝缘检测数据；二是变压器本体确有绝缘问题，具体表现为套管绝缘老化、污损、绕组短接等，这也是绝缘缺陷的主要原因，而且会对变压器安全构成较大威胁。所以，在变压器实际试验工作中，应严格监督绝缘检测过程，并对其结果予以有效分析，确定变压器绝缘薄弱点，掌握变压器实际绝缘状况，如此变压器的运行才能更加的稳定。

电力变压器雷电冲击试验故障分析

电力变压器雷电冲击试验故障分析

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电力变压器雷电冲击试验故障分析

作者：李媛 张明兴

来源：《电力与能源系统学报·中旬刊》2019年第02期

摘要：随着国家经济发展水平的逐渐攀升，全国对电力能源提出了更高的需求，电力系统也拓宽了其原有的建设规模，其电压等级也明显上升。在这种形势下，电力设备的价值、覆盖范围、故障出现率以及电容量等同样有所增加，怎样维护电力设备自身的安全性成为电力企业共同关注和急需解决的问题。当面对雷电冲击，配电变压器具有强烈的电感或者是电容特性，而大容量的配电变压器，其电感值相对偏小，想要通过普通冲击试验，形成40～60μs波尾，其难度相对偏大。

关键词：电力变压器;雷电冲击;试验故障;分析

1导言

电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压设备。变压器的作用是多方面的，不只升高电压，还能把电能送到用电地区以满足用电需要。在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，利用变压器提高电压，可以减少送电损失。工程上，为了考验电力设备耐受雷电过电压能力，使用冲击电压发生器进行模拟雷击试验，这就是雷电冲击电压试验。雷电冲击电压波是单极性的（正或负）。

2雷电冲击波概述

事实上，雷电冲击试验电压，大部分均是由变压器的保护决定，主要取决于避雷器保护水平的好坏，这些与雷电过电压没有什么关系。如果避雷器放电以后，雷电流所形成的残压是变压器承受的雷击过电压，将避雷器残压作用在变压器上的波形标准化就是模拟雷电冲击试验波形，这个可以分为截波和全波两种。由于大型电力变压器绕组的等值电容非常大，并且等值电感非常小，这样的波形就会有一些偏差。由于试验品有电感存在，并且单极性波形不好，在波尾部分还有一定的过零振荡，因此对振荡反峰值有一定的要求，其幅值必须小于电压中幅值的50%。这样大部分的变压器有不过零现象存在，在分析波形的时候一定要注意。由于电压等级不相同，标准电压波形对雷电冲击试验的电压也有不同的要求，冲击试验的判断结果，必须结合一些可靠的方法进行鉴定，这样才可以知道是否合格。