(第一版)电力变压器的常见故障及

电力变压器的常见故障及分析诊断 聂云 曹明涛 （中石油独山子石化公司乙烯电气车间，中石油独山子石化公司热电厂，833600） 摘要：文章介绍了电力变压器的常见缺陷和故障，并分析了这些故障对变压器的危害，并对消除故障的方法进行了归纳总结，进一步说明了电气预防性试验是变压器故障最主要的诊断方法。此外还分析了变压器常用的在线监测技术，具有一定的实用价值。 关键词：电力变压器；故障；分析；诊断 引言 变压器的故障类型很多，可能由于设计、制造、工艺、运输、安装、原材料等方面的缺陷，在运行中局部放电、局部过热等问题，从而导致贯通性击穿、匝间短路、绝缘损坏、烧损爆炸等严重事故。因此，应加强对变压器的日常维护，完善常规的预防性试验手段，提高对各种故障的及时检测和预报能力。 在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。 1 变压器常见故障及分析 1.1 变压器渗油 变压器渗漏油不仅会给电力企业带来较大的经济损失、环境污染，还会影响变压器的安全运行，可能造成不必要的停工甚至变压器的损坏事故。因此，有必要解决变压器渗漏油问题。 油箱焊缝渗油。对于平面接缝处渗油可直接进行焊接，对于拐角及加强筋连接处渗油则往往渗漏点查找不准，或补焊后由于内应力的原因再次渗漏。对于这样的渗点可加用铁板进行补焊，两面连接处，可将铁板裁成纺锤状进行补焊；三面连接处可根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊。 高压套管升高座或进人孔法兰渗油。这些部位主要是由于胶垫安装不合适，运行中可对法兰进行施胶密封。封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好，待堵漏胶完全固化后，退出一个法兰紧固螺丝，将施胶枪嘴拧入该螺丝孔，然后用高压将密封胶注入法兰间隙，直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止。 低压侧套管渗漏。其原因是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短，胶珠压在螺纹上。受母线拉伸时，可按规定对母线用伸缩节连接；如引线偏短，可重新调整引线引出长度；对调整引线有困难的，可在安装胶珠的各密封面加密封胶；为增大压紧力可将瓷质压帽换成铜质压帽。 1.2变压器导电回路过热故障 导电回路过热主要有引线接触不良、线圈导线接头焊接质量差以及虚焊、过负荷运行等会引起导电回路的局部过热。 载流接头是变压器本身的重要组成部分，接头连接不好，将引起发热甚至烧断，严重影响变压器的正常运行。因此，接头过热问题一定要及时解决。 铜铝连接。变压器的引出端头都是铜制的，在屋外和潮湿的场所中，不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分，即电解液时，在电耦的作用下，会产生电解反应，铝被强烈电腐蚀。结果，触头很快遭到破坏，以致发热甚至可能造成重大事故。为了预防这种现象，在上述装置中需要将铝导体与铜导体连接时，采用一头为铝，另一头为铜的特殊过渡触头。 普通连接。普通连接在变压器上是相当多的，它们都是过热的重点部位，对平面接头，对接面加工成平面，清除平面上的杂质，最好均匀地涂上导电膏，确保连接良好。 油浸电容式套管过热。处理的办法可以用定位套固定方式的发热套管，先拆开将军帽，若将军帽、引线接头丝扣有烧损，应用牙攻进行修理，确保丝扣配合良好，然后在定位套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致、厚度适宜的薄垫片，重新安装将军帽，使将军帽在拧紧情况下，正好可以固定在套管顶部法兰上。 引线接头和将军帽丝扣公差配合应良好，否则应予以更换，以确保在拧紧的情况下，丝扣之间有足够的压力，减小接触电阻。 1.3变压器的绝缘水平下降 变压器的绝缘水平下降主要原因有变压器进水受潮、变压器油油质不良，变压器内部局部过热也会造成绝缘损坏以及绝缘材料的热解。变压器的绝缘材料主要是绝缘油和纸，故障下产生的气体也主要来源于油和纸的热裂解。 1.4变压器内部产气故障 常见的气体故障有放电和过热两种类型。放电故障可分为局部放电和其他形式的放电故障。过热故障的主要原因有：①导体故障；②磁路故障；③接点或连接不良。 1.5变压器调压开关故障 变压器调压开关故障主要是因为：①调压开关主触头没有到位，抽头引线松动，出头烧

毛，触头接触压力不够；②过渡电阻断线、调压时滑档等；③开关中的油渗到本体中引起本体油色谱异常等。 2 变压器的诊断方法 变压器的故障诊断方法很多，主要有直观检查法、电气预防性实验法、在线分析法等。 2.1 直观检查法

2.1.1温度过高或声音异常 其原因可能是过负荷运行、环境温度过高、冷却系统故障、漏油引起油量不足等。 2.1.2振动、响声异常及有放电声 其原因可能是电压过高或频率波动、紧固件松动、铁心紧固不良、分接开关机构异常、偏磁现象等，外部接地不良或未接地的金属部分出现静放电，瓷件、套管表面粘附污垢引起局部火花、电晕等。 2.1.3气味异常或干燥剂变色 其原因可能是套管的接线端子不良或接触面氧化使触头过热，产生异味和变色；过负荷造成温升过高，外部电晕、闪络产生臭氧味；干燥剂受潮变色等。 2.1.4 油位计指示低于正常位置 其原因可能是阀门部位焊接不好或密封不良漏油，还有假油位现象。 2.1.5 瓦斯继电器的气室内有气体或瓦斯动作 其原因可能是内部局部放电，内部故障，铁心不正常，导电部位过热。 2.1.6 瓷件、套管表面出现龟裂、外伤和放电痕迹 其原因可能是过电压或机械力引起的。 几乎所有的故障一开始都是经直观检查来发现的，但要进一步分析原因，必须利用有效的测试手段来诊断。 2.2电气预防性试验法 电气预防性试验是变压器故障最主要的诊断方法，其有效性对诊断结果的准确性有着确定性影响。（后以变压器的主要试验项目说明） 2.2.1 变压器绕组的直流电阻的测量 该项目能反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关以及导线接头接触不良等故障。

判断标准： 三相绕组直流电阻不平衡系数不大于1%(1600kVA以上高压侧)或2%(1600KVA以上低压侧)和2%(1600KVA以下高压侧)或4% (1600kVA以下低压侧)。 2.2.2 变压器吸收比 该项目能反映变压器是否受潮的判断测试。

判断标准： （1）绝缘电阻换算至同一温度下，与前一次测试结果相比应无明显变化； （2）吸收比（10~30℃范围）不低于1.3或极化指数不低于1.5；当R60s大于3000MΩ时，吸收比可不做考核要求 （3）绝缘电阻在耐压后不得低于耐压前的70%； （4）与历年数值比较一般不低于70%。 2.2.3 变压器的交流耐压测试 该项目能有效发现设备整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。

判断标准： 项 目 试验 周期 要 求 说 明

交流 耐压 试验 1) 3年 (20kV及以下) 2)大修后 3)必要时 1)一次绕组按出厂值的85%进行。出厂值不明的按下列电压进行试验： 固体绝缘互感器投用1年时，正常后可不进行。

电压等级 kV 3 6 10 15 4 35 66

试验电压 kV 15 21 30 38 47 72 120

2)二次绕组之间及末屏对地为2kV； 3)全部更换绕组绝缘后，应按出厂值进行。

2.2.4 变压器绝缘油试验

该项目能反映绝缘油被水和其他悬浮物质物理污染的程度以及打算注入设备前进行干燥和过滤是否适宜。 判断标准： 投入运行前的油 15kV以下≥30 kV 运行中油 15kV以下≥25 kV 交接试验规定： 35kV 及以下电压等级： ≥35kV 2.2.5 变压器的电压比测试 该项目能检查变压器绕组匝数比的正确性；检查分接开关的状况；变压器故障后，测量电压比来检查变压器是否存在匝间短路；判断变压器是否可以并列运行。

判断标准： （1）各相引接头的电压比与铭牌值相比，不应有显著差别，且符合规律； （2）电压35kV以下，电压比小于3的变压器电压比允许偏差为±1%；其他所有变压器：额定分接电压比允许偏差±0.5%，其他分接的电压比允许偏差应在变压器阻抗电压值（%）的1/10以内，但不得超过±1%。 2.3 变压器的在线监测 变压器在线监测的目的，就是通过对变压器特征信号的采集和分析，判别出变压器的状态，预期检测出变压器的初期故障，并监测故障状态的发展趋势。 油中溶解性气体分析技术。由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体，因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比，就可达到对变压器绝缘诊断的目的。几种典型的油中溶解气体，如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2，常被用作分析的特征气体。在检测出各气体成分及含量后，用特征气体法或比值法等方法判断变压器的内部故障。 局部放电在线监测技术。变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时，会由于局部场强过高而产生局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显变化，能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡等。 振动分析法。振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析，从而达到对变压器状态监测的目的。 红外测温技术。红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号，经放大处理，转换成标准视频信号，然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热，铁芯多点接地也会引起铁芯过热。 绕组温度指示。绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度，给出越限报警，并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术，即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度，从而改进变压器的预测建模技术，并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。 3 结束语 通过认真细致的学习电力变压器常见故障及分析诊断，可以尽早发现变压器的设备缺陷和薄弱环节，掌握电力变压器的运行现状及其状态变化情况，改进日常维护，减少或避免因变压器故障引发的事故，而造成设备损坏和经济损失。所以通过对电力变压器故障的正确诊断，提高检修质量和设备可靠性，有利于电气设备的安全运行。 电力变压器的故障诊断是提高电力设备的科学管理水平的有力措施，是今后在电力生产中努力发展的方向。 参考文献 [1]中华人民共和国能源部.进网作业电工培训教材[M].沈阳,辽宁科学技术出版社,1993. [2]王有元,廖瑞金,孙才新等.变压器油中溶解气体浓度灰色预测模型的改进[J].高电压技术