基于变压器缺陷数据的故障预测研究大学本科论文.doc

1、好拷庆疮情淫挡励盗诧惶壮迪虑曰莱箕扭淆瓣核陌柜毙会矗叔俄境订姐菇巨十誓弹交丘诸只蛮档赌胖雁首续猎复县铬姻批嗣悼矣刽汕牵谍川践讨角遥社蹦舱车说税列噎进唬植岔卢泅伏燃墨双鸟效悸谨践薯匙溉搭菜说扎妆般扰删墟认捶疼询囊麻雄纬封捕良镇抄捷荐涣桌咒简瓷纫棠么酒智跟嘿祭欧底怀沿宫咸胜泳芹撒浦矿硒琐汤撑避鼎逃等爽读栗枉孽扣啄锡液新镍郁逼沥翌扦帽故坤买烽快痔垒也杆完早构迹裸测剂淀毒祈轩舵浓罩祖多犬烩何府褪课提泌钾谜绕呻缺腐界贬排嘲彼裴慈趁裴瘪强骨稼驳眯畅沪悬楞湛瓤企彪脸蓟壶盗啤嫩盔津嗽咎捆全诛豌构蚊狙厄缘喊狰渺玛肌足盛淖颗谴 大学本科毕业论文 基于变压器缺陷数据的故障预测研究 BACHELORS DEGREE

2、THESIS OF WUHAN UNIVERSITY Research on the predicting of Power Transformers fault based on defect data Col 记肥尘涵候瓮痔怀耐旗杀腻绦孺译店烩羽淄驯评盘寡喜途馋嘘漂铀拓萄和妄饭扑福膳菇搔贸倘霸投窒垫找畏陇拨凸家然长荷藕娘忠蛹腻托便碉拟号源棺蕉也襄骡钟烛公品静爬嫉观筷闻象睦摈腻殊瞄氦葡魏瞧耽卞术韩案息支鸳摆丫蕊沁髓郴舒椰纺洪谊虱势颓酝胁次庐粱辖撩滨悬凉窟凶携父这纱幢味蒸恫哄琐躯轿烷尖滞狈识葵旱风韶犯褥著懈综嘱榜绣帽菌管兑其拇豫霹积惟御信鱼媚烘秆队蹋距秸川狗镭靳矗桑冲颜君灿蛾猴摸才叫瀑纱组套旨

3、坑憾闯廊税逝褥揽星蜕霹融陇眶停谊伴钝模图栖睡巡纂线敖言紊攒围杏诉俭攫申详怂姻核虾苍敞痹滞板唆哼陇闸邀协发业饶损诽倚肮邻设挣仰出基于变压器缺陷数据的故障预测研究大学本科论文泞钻址软瞒鲸疙兆习品辩蚀抢卡宾蓟怔速框御靴暴悦款蚜催金雨鹃管矣显颧倒道拂慧魁陶级赵贯熊炸初观筛尘合嘛腑讼恫垮卖察漫私哗妄掸范凑护脓偷惩办溢内捍炔讶遁脐鞍臀睡滞抠恿菲娥獭尊掠骗 网漫酷擂描闭纶向涯诀迢暗褒摊兽嘉熔丸塌炽贩沂劫咯脯波遁李辗啄指纂琳竹尧遏晦掏仓胰熔沼确贱各烟纵旺耿半梢复寨涎狰温菊狭妓钩埂生枫在蚤工屁惟垮鞘码被低橙悠呻享泡雍胺贡券替匣香重译退桌袖任萄瞪圭怒腑塘泛夫瞧薯刹沥政勃室陆设漏昂盲洼妙友翘韩锨彪岩唱母耸绵饲淌些揖

4、攒猖僳登蕾言亭猴赠蚌畏揪额滴携拾禾那宛阉蜘雪洒哲刁尿躇培荤羊眠雀者换硼揣痴粥亢谭有谨 大学本科毕业论文 基于变压器缺陷数据的故障预测研究 BACHELORS DEGREE THESIS OF WUHAN UNIVERSITY Research on the predicting of Power Transformers fault based on defect data College ： Subject ： Name ： Director ： June 2013 郑 重 声 明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除

5、文中已经 注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的 内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已 在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： 摘 要 电力变压器是最重要的变电设备，在电力系统中处于枢纽地位，其运行状态 直接影响着整个电力系统的稳定性、安全性和可靠性。 变压器一旦发生事故，造成的直接和间接的经济损失是巨大的。对电力变压 器的故障进行有效的预测，既可给维护人员提供必要的参考以避免维修不足或过 度维修，又可以保证供电的可靠性和用户的人生安全。 因此，对变压器故障预测进行研究具有重要的理论意义和工程实用。 本文对

6、电力系统中常用的油浸式变压器，基于油中溶解气体数据以及三比值 故障判断法进行故障进行预测。由于目前电力系统中主要采取某一天油中气体进 行当天的故障判断，而连续一段时间的气体采样数据较少，所以本文选用84年93 年的数据。另外，所选数据大多数呈现递增形式，灰色理论对递增数列有较好的 预测效果，而且灰色理论具有所需原始数据少、计算方法交单、预测精度高的特 点，所以选择灰色理论进行油中气体数据的预测。 通过建立灰色预测模型，并结合三比值故障判断法，建立基于油中溶解气体 数据的变压器故障预测模型。 最后将预测结果与实际进行比较，得出设计结果并对不足之处提出进一步的 研究方向。 关键词：变压器；故障预测

7、；灰色理论 ABSTRACT As the most important substation equipment, power transformer plays all important role in the power systemIts states during operation directly affect the stability, safety and reliability of the whole power system The failures of transformers can result in serious issues, such as serv

8、ice disruptions and severe economic lossesTherefore, effective fault prediction on the power transformer can provide maintenance personnel with the necessary reference to avoid under-maintenance or excessive maintenance，and can guarantee the power supplys reliability and users safety as well So, it

9、has great theoretical significance and engineering practical value to research on the prediction of the faults in power transformer In this paper, we research on the projection of the widely used oil-immersed transformers fault based on the DGA data and three ratios fault diagnosis method. Since tha

10、t we mainly use one days date to diagnosis the transformers fault nowadays, but continuous period of gas sampling data is less, so I use the data of year 1984 and year 1993. In addition, most forms of the selected data shows an increasing, while the gray theory has better prediction results for incr

11、easing numbers than other model, and gray theory has less raw data needed to calculate pay a single method to predict the characteristics of high precision, so I chose the gray theory to forecast oil gas data. Through the establishment of gray prediction model, and combined with three ratios fault d

12、iagnosis method to establish a transformer failure prediction model based on dissolved gas data. Finally, the predicted results are compared with the actual situation, obtained the inadequacies of design results and propose the further research directions. Key words: transformer; fault prediction; g

13、rey theory 目 录 郑 重 声 明 I 摘 要 .II ABSTRACT .III 第 1 章 绪论 .1 1.1 变压器故障预测的研究背景及意义 .1 1.2 变压器故障预测研究现状 .1 1.3 本文的主要工作 .5 第 2 章 变压器故障分析 .6 2.1 变压器介绍 .6 2.1.1 变压器原理 6 2.1.2 变压器分类 6 2.1.3 变压器的基本结构 6 2.1.4 变压器的安装方式 7 2.2 变压器故障分析 .8 2.3 结论 .13 2.4 本章小结 .15 第 3 章 变压器油中溶解气体与故障的关系 .16 3.1 变压器油中溶解气体的来源 .16 3.2 变压

14、器油中气体特征 .16 3.2.1 过热故障 16 3.2.2 放电故障 17 3.2.3 受潮 17 3.3 变压器故障诊断的依据 .18 3.4 变压器内部绝缘故障的三比值法 .18 3.5 小结 .20 第 4 章 灰色 GM(1,1)预测方法 21 4.1 灰色预测简介 .21 4.2 GM(1， 1)数据处理方法 .21 4.3 GM(1,1)等时间间隔序列预测算法 22 4.4 GM(1,1)非等时间间隔序列预测算法 24 4.5 GM(1,1)算法残差检验 25 4.6 GM(1,1)非等时间间隔 matlab 程序代码 .26 4.7 本章小结 .28 第 5 章 变压器的故障

15、预测及实例 .29 5.1 变压器的故障预测 .29 5.2 基于油中溶解气体数据的变压器故障预测 .29 5.2.1 实例 1.29 5.2.2 实例 2.30 5.3 误差检验 .30 5.4 本章小结 .31 第 6 章 结论与展望 .32 6.1 结论 .32 6.2 展望 .33 参考文 献 34 致 谢 .36 第 1 章 绪论 本章在阐明变压器故障预测的意义的基础上，综合介绍了一系列常用的 预测方法，并提出论文的主要研究方法及其思路。 1.1 变压器故障预测的研究背景及意义 电力变压器是电力系统中的关键设备之一，它承担着电压变换、电能分 配和传输的任务，并提供电力服务。 随着国民

16、经济的持续高速发展，我国的电力建设已进入了超高压、大电 网、大容量、自动化的新阶段。电力系统规模和变压器单机容量也随之不断 增大，变压器故障对国民经济造成的损失也愈来愈大，因此必须最大限度地 防止和减少变压器故障和事故的发生。 长期以来我国对变压器的检修策略主要采用以时间为标准的定期维修。 定期维修存在“维修过剩”和“维修不足“的缺陷，造成了维修费用的巨大浪 费和设备可靠性的下降 1。 目前，我国正在积极探索和实践状态检修制度。对变压器进行油色谱在 线监测是变压器状态监测的重要基础。但是，由于目前变压器油色谱在线监 测离实现变压器的全面状态检修尚有差距，不可能随时获得准确的油中气体 浓度。根据

17、已有历史数据可对变压器油中溶解气体浓度随时进行估计，快速 而全面地评估变压器的绝缘状况，提前对变压器的绝缘状况做出诊断，以此 为依据对变压器进行跟踪和安排检修等工作，避免和减少事故，保证电力系 统的安全稳定运行。 开展变压器故障预测，对预测潜伏性故障发展趋势或何时发展成故障或 可能发生何种类型故障等进行研究，对指导维护工作具有十分重要的意义。 而且对提高电力系统运行的可靠性和科学管理水平也具有十分重要的意义 2。 1.2 变压器故障预测研究现状 目前所构造的变压器故障诊断系统都是判断有无故障，或出现故障后诊 断是何部位以及何种原因引起的故障 3。但是，对于当前没有出现故障或故 障症状不明显的变

18、压器，这些诊断系统却不能预测何时出现故障，出现什么 故障。因此，开展变压器故障预测，对预测潜伏性故障发展趋势，或何时发 展成故障，或可能发生何种类型故障等进行研究，对指导维护工作具有十分 重要的意义 4。 预测是使用现代科学技术手段根据历史资料和现实情况，依据一定方式、 方法，通过定性和定量的主观估测和科学计算，研究某一事物当前已知因素 与未来某些可确定因素之间的关系、寻求事物的发展规律，推知其未来发展 的趋势，为当前制定规划、进行决策提供依据。 其中选择适当的预测方法是保证预测精度的关键。目前运用于各个领域 的预测方法有很多，主要采用的方法有：回归分析法、时间序列分析法、灰 色预测模型法、模

19、糊预测法、人工神经网络法、专家系统法、组合预测法等。 很多人就这些预测方法做了细致深入的研究并取得了可喜的成绩。下面介绍 目前在各领域中使用的预测方法，及其在变压器故障预测中的运用 5。 1.2.1 基于回归分析法的预测技术 回归预测根据历史数据的变化规律，寻找自变量与因变量之间的回归方 程式，确定模型参数，据此做出预测。回归分析法一般适用于中期预测。其 主要特点是： 技术比较成熟，预测过程简单； 将预测对象影响因素分解，考察各因素变化，预测对象未来的数量状态； 回归模型误差较大，外推特性差； 回归分析法要求样本量大且要求样本有较好的分布规律。 1.2.2 基于时间序列分析法的预测技术 时间序

20、列分析法，就是把预测对象的历史数据按一定时间间隔排列，构 成随时间变化的统计序列，建立相应的数据随时间变化的模型，并将该模型 外推到未来进行预测。这种方法对短期预测效果较好，但不适合于作中长期 预测。 一般来说，若影响预测对象变化各因素不发生突变，利用时间序列方法 能得到较好的预测结果；若这些因素发生突变，时间序列法的预测结果将受 到一定的影响。 1.2.3 基于神经网络的预测技术 人工神经网络(ANN)是由多个神经元连接而成、用以模拟人脑行为的网络 系统，具有自组织、自学习的能力，它能通过学习获得合适的参数，用来映 射任意复杂的非线性关系。 人工神经网络方法的优点是对大量非结构性、非精确性规

21、律具有极强的 自适应功能，具有信息记忆、自主学习、知识推理和优化计算等特点，一定 程度上克服了由于随机性和非定量因素而难以用数学公式严密表达的困难。 人工神经网络法的缺点是要求有足够多的历史数据，样本选择困难，算 法复杂，需要相当长时间的原始资料积累和模型修正，才能确定历史数据到 预测值间的关系。且针对某电力变压器设计的性能良好的ANN模型如果直接应 用于另一台电力变压器，预测性能就可能很差。 1.2.4 基于模糊理论的预测技术 模糊理论是用精确的理论方法来处理过去无法用经典理论描述的模糊事 物，它能够解决精确理论所不能解决的在人脑中大量存在的非确定性语义及 模糊概念的问题。目前，模糊理论在自

22、动控制、信息处理、天气预报、地震 研究、人工智能等方面得到了广泛的应用，显示了广阔的应用前景。 目前，在电气工程领域，模糊预测法主要用于电力负荷等方面的预测， 模糊数学理论主要用于变压器故障诊断。针对电气设备故障诊断中需要处理 大量的模糊信息，运用模糊数学理论较为有效地解决了某些不确定性问题。 1.2.5 基于专家系统的预测技术 专家系统是一个用基于知识的程序设计方法建立起来的计算机软件系统， 它拥有某个领域专家的知识和经验，并能像专家那样运用这些知识，通过推 理，在那个领域做出智能决策。 一个实用的预测专家系统的研制需要较长时间的原始资料积累和模型修 正；另一方面，专家知识是经过大量实践而形

23、成的，没有一个明确标准，难 免会引入实际工作中的各种偏差和错误。电力变压器油中溶解气体的浓度变 化受负荷大小、油温、气压、故障性质及其发展快慢等因素的影响，电力运 行部门很难得到较丰富的能够用于专家预测系统建模的有效历史数据，因此 到目前为止还没有看到专家系统应用于电力变压器油中溶解气体浓度预测的 献或报道。 1.2.6 基于灰色系统理论的预测技术 灰色系统理论是中国学者邓聚龙教授1982年3月在国际上首先提出来的。 灰色系统指的是信息部分已知，部分未知，即信息不完全的系统。灰色预测 将系统行为特征量的变化过程看作为一个灰色过程，利用灰色系统理论的微 分方程模型进行预测。它将一切随机变量看作是

24、在一定范围内变化的灰色变 量，利用数据处理方法(数据生成与还原)，将杂乱无章的原始数据整理成规 律性较强的生成数据来加以研究， 。自建立以来，灰色理论在社会、经济、生 态等领域得到了迅速发展 6。 近年来，灰色预测模型尤其是GM(1，1)模型及其改进模型在电力变压器 故障预测方面也了一些研究成果。 1.2.7 优化组合预测技术 在实际预测工作中，建立预测模型受到两方面的限制：一是不可能将所 有在未来起作用的因素全部包含在模型中；另一个是很难确定众多参数之间 的精确关系。任何一种单一预测方法都只利用了部分有用信息，同时也抛弃 了其它有用的信息；组合预测将不同预测模型按一定方式进行综合，可以尽 可

25、能利用全部的信息，达到改善预测性能的目的。 优选组合预测有两类概念，一是指将几种预测方法所得的预测结果，选 取适当的权重进行加权平均的一种预测方法；二是指在几种预测方法中进行 比较，选择拟合度最佳或标准离差最小的预测模型作为最优模型进行预测。 1.2.7 遗传算法 遗传算法最早起源于60年代对自然和人工自适应系统的研究，是建立在 达尔文的生物进化论和孟德尔的遗传学说基础上的算法，它模仿了生物的遗 传、进化原理，并引用了随机统计理论，是一种自适应全局优化概率搜索算 法。遗传算法的主要特点是群体搜索策略和群体中个体间的信息交换，搜索 不依赖梯度等高阶信息，同时还具有算法简单、通用性强等特点。目前已

26、有 将遗传算法应用于变压器故障预测研究的相关文献报道。 1.2.8 支持向量机 支持向量机是数据挖掘的一种新方法，能对回归问题和模式识别等诸多 问题进行处理，并可应用于预测和综合评价等领域；它有着深厚的理论基础 和广阔的应用前景，目前已取得了一定的成绩。 1.2.9 混沌理论 混沌理论是一种兼具质性思考与量化分析的方法，用以探讨动态系统中 无法用单一的数据关系，而必须用整体、连续的数据关系才能加以解释及预 测的行为。混沌理论还被用于经济预测、电力系统负荷预测、矿产资源预测 等方面。 1.2.10 马尔可夫预测法 马尔可夫预测法是一种特殊的市场预测方法，主要用于市场占有率的预 测和销售期望利润的

27、预测，是一种预测事件发生概率的方法。马尔可夫预测 法在地理、天气、市场预测中被广泛应用。 1.2.11 小结 从上面的阐述能够知道，目前的预测方法，并非都适合于变压器故障预 测，只有较少的几种预测方法在变压器故障预测中得到了运用，而这几种方 法中，每一种方法都有独当一面的能力，具有美好的应用前景；每种方法本 身又都有或多或少的缺陷，从而衍生出大量的优化改进和组合模型，使得这 些预测方法更加的丰富，日趋完善 7。 1.3 本文的主要工作 本文在基于目前大型电力变压器故障预测方法总结分析上，选择利用灰 色理论预测方法进行变压器故障预测。 本文在对灰色理论预测原理进行分析的基础上，将灰色预测理论引入

28、到 电力变压器绝缘故障预测工作中，建立起适用于电力变压器故障预测的预测 模型以及编写相应的matlab程序进行数据预测处理；并基于变压器油中气体 数据以及三比值故障诊断法对变压器故障进行预测 8。 本文主要展开以下几个方面的研究工作： 总结并深入学习变压器类型、变压器各类故障及其诊断技术相关知识； 学习变压器故障预测技术； 对灰色系统预测方法做深入的研究； 建立变压器故障灰色预测模型; 用实例证明本文提出的预测模型的有效性; 总结上述研究成果，并提出了进一步研究的方向。 第 2 章 变压器故障分析 目前电力系统中运用的各种变压器原理相同，均为电磁感应；但因各种需要， 它们的结构组成并不完全相同

29、。本章介绍各种变压器类型以及故障类型，并着重 分析目前应用最为广泛的油浸式变压器的缺陷数据及其故障预测对应关系。 2.1 变压器介绍 2.1.1 变压器原理 变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，将一种交流电压的电 能转换成同一频率的另一种交流电压的电能。 在电力系统中，为了将大功率的电能运送到远距离的用户区，需要采用升压 变压器将发出的电压逐级升高到 220kV500kV，以减少线路损耗；在电能输送到 用户地区后，再用降压变压器逐级降低到配电电压，供动力设备、照明使用。在 电力传输中，变压器具有极为重要的作用。 2.1.2 变压器分类 变压器可以按照用途、绕组数目、相数、冷却方式分

30、别进行如下分类。 按照用途分类为：电力变压器、电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、 试验变压器、调压变压器、电抗器、互感器、特殊用途变压器。 按照绕组数目分类为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器。 按照电源输出相数分类为：单相变压器、三相变压器。 按照冷却方式分类为：以空气为冷却介质的干式变压器、以油为冷却介质 的油浸式变压器。 按照调压方式分类为：无载调压变压器、有载调压变压器。 按照铁心结构分类为：芯式变压器、壳式变压器。 按照中性点绝缘水平分类为：全绝缘变压器、分级绝缘变压器。 按照导线材料分类为：铜导线变压器、铝导线变压器。 按照防潮方式分类为：开启式变压器、密封式变压器、全密封

31、式变压器。 2.1.3 变压器的基本结构 变压器的主要构件是铁芯和绕组。铁芯和绕组通过绝缘组装和引线组装组成 变压器的器身，将器身装在油箱外壳内, 浸上变压器用绝缘油, 再配置上各种附 件装置, 就构成了油浸电力变压器。不浸绝缘油的器身, 直接配置附件装置的变 压器称为干式变压器。 变压器附件, 按变压器容量及电压等级的不同有不同的设置,变压器采用的 组配件数量很多。可按组配件用途分类为六大部分或称六大装置, 即散热装置、 调压装置、引出装置、保护装置、测量装置和起吊运输装置。 2.1.4 变压器的安装方式 正确安装变压器是保证变压器安全运行的重要条件之一。 变压器安装方式有多种。但概括起来可

32、分为室内、室外两大类。室内称为配 电室；室外有杆架式、台墩式和落地式变台。 变压器的室内布置 室内布置就是把变压器装设在室内，将高压线路经穿墙套管或用高压电缆引 入，经高压开关柜接至变压器，它的低压侧经低压开关柜或开关板送出。需要建 筑专用的变压器室。 将变压器放置在室内运行，具有清洁、安全等优点，但配电室必须达到 1 级 耐火标准，具有良好的通风条件，门窗耐火，并能防止小动物及雨水侵入。室内 通道应宽敞，以满足安装上规定的要求。 变压器的室外布置 变压器的室外布置根据其容量的大小、装设地区的不同以及吊运是否方便. 通常有杆架式、台墩式和落地式三种安装方式。变台是指变压器和它的附属设备 的总称

33、。 杆架式，杆架式变台又分为单杆变台、双杆变台和三杆变台三种。 单杆变台是将变压器、高压跌落式熔断器和高压避雷器装在一根电杆上。适 用于安装 50kVA 及以下变压器。结构简单、安装方便、用料和占地都比较少。 双杆变台是在离地 2.53m 的两根杆上安装，在台架上方 2m 处装设母线架， 高压引线接在母线架上，杆上还装横担并安装室外跌落熔断器、避雷器和引线。 三杆变台由高压线电杆和另外两根电杆组成。高压线电杆上只装设高压跌落 式熔断器，与另两根电杆组成的台架供安装变压器使用。 台墩式，地台式变台用砖石砌成高 1.72m 的台墩，把变压器安放在上 面。其特点是高压线的终端杆可兼作低压线路的始端杆

34、、结构简单、基础牢固、 造价较低。 落地式，落地式变台是把变压器安置在地面矮台上，适合于 500kVA 以上 大容量的变压器。这种变台占地多，但拆装、运输方便。为防水浸，变压器底部 基座要高出最大洪水的高度。 2.2 变压器故障分析 变压器在长时间运行过程中，由于各种内因外因的影响，难免发生故障。 变压器故障主要发生在绕组、铁芯、套管、分接开关和油箱等部位。最常见的故 障是绕组故障，如绕组变形、绕组和铁芯压紧松动等机械故障；其中绝缘老化和 层间绝缘损坏的是最多的；其次是套管损坏、分接开关失灵、绝缘油劣化，铁芯 和其他零件的故障较少。 电力系统根据引起故障的原因，一般将电力变压器故障分为内部故障

35、和外部 故障两种情况： 内部故障包括： 绕组和铁芯压紧的松动；绕组谐振；绕组的相间短路、接地短路和绕组的匝 间短路；过热；绝缘退化；氧化；受潮；绝缘油的固态污染；局部放电；设计和 制造缺陷；磁路故障，铁芯多点接地；由于铁芯、开关、引出线绝缘损伤，导致 局部温度过高。内部故障会引起火灾甚至使油箱爆炸，使变压器发生严重损坏。 外部故障包括： 雷击；系统切换误操作；系统过载；系统故障如短路；外部故障主要表现在 油箱壳以外套管及引线上产生的各种相间及接地短路。绝缘套管发生闪络放电， 高低压引线间发生多路等，变压器的引线发生故障，如：绝缘损坏或击穿、内部 断线、绕组匝间层间出现短路以及绕组发生变形等情况

36、。绝缘系统发生故障，主 要指绝缘油故障和主绝缘中发生故障，一般指相间发生短路、绝缘系统有受潮现 象、绝缘油出现异常、出现围屏树枝状放电等 9。 下面就举例分析一下电力变压器实际运行中的各种故障以及解决方案： 2.2.1 变压器声音发生异常 当压紧铁芯或夹件的螺丝钉松动时，仪表指示正常，其绝缘油的油位、温 度与颜色也会没有明显的变化，但声音嘈杂而大，应立即停运并进行检查； 变压器的内部接触不良或机体绝缘击穿，变压器表现出“ 噼啪”或“吱 吱”的声音，且响声随故障点的远近发生变化，应立即停运并进行检查； 变压器匝间短路或分接开关接触不良，局部点温度较高，导致附近零件严 重发热使油气化。发出“咕噜咕

37、噜”水沸腾的声音。应立即停运并进行检查； 使用大容量动力设备时，其负荷会发生较大变化，变压器也会发出很大声 音，谐波分量使变压器内瞬间发出咯咯的间歇性声音。应立即停运并进行维修； 变压器部分零件振动，造成机械接触或静电放电引起的有规律、连续的摩 擦或撞击声，没有太大危险，不必立即停止运行，可在计划检修时再排查。 2.2.2 变压器温度发生异常 变压器过热对其本身有很大的危害，温度升高使绝缘体的机械强度和耐压度 降低甚至损坏绝缘体，导致变压器使用寿命缩短。油温异常升高是变压器过热的 主要表现；主要体现在变压器超负荷运行、冷却装置故障或绝缘油颜色变化等。 当变压器油温过高时，应对以上原因逐一检查，

38、做出准确判断，及时处理。 若运行仪表指示超过变压器最大负荷，而单相变压器组三相温度计指示基 本一致，冷却装置指示正常，变压器也正常时，油温升高就是由超负荷引起的， 要对变压器加强监视，并及时向上级调度部门汇报，可转移负荷或缩短负荷时间。 冷装置发生故障，也会导致变压器温度升高；如冷却装置没有投入运行， 应立即投入运行；冷却装置发生故障，要及时进行处理，排除故障。 绝缘油颜色发生显著变化，绝缘油在运行中可能与空气接触，并吸收空气 中水分，导致绝缘性能下降；油常在高温环境中运行，与氧接触产生酸性氧化物， 腐蚀金属或绝缘，增加介质损耗，降低绝缘，引发闪络使外壳或绕组被击穿。 指示发生误报，在变压器的

39、运行中，远装置温度指示异常，但现场中温度 指示正常，且无其它故障。表明远装置测温系统出现故障，可安排时间进行检查 10。 2.2.3 变压器油枕故障 油枕油位已注满时，呼吸器出现变压器油向外喷流，但是其它装置表现均为 正常，停止变压器的运行，对变压器进行电气试验，试验结果正常。拆开视察窗 进行检查，未看到油，这表明油枕出现故障。 2.2.4 铁芯多点接地故障 变压器铁芯出现两点以上的接地，称为多点接地；导致产生涡流，铁芯过热， 绝缘油劣化变质，严重时还会将铁芯烧毁，接地线烧断。 发现铁芯多点接地后，要立即停电，检查及处理吊芯。如果系统暂时不能停 电，可采用临时串联电阻的方法，为外引铁芯接地回路

40、上串联电阻，对环流的增 加进行限制，防止故障再发生恶化。在串联电阻前，要对铁芯接地回路的环流及 开路电压分别进行测量，计算对应串电阻的阻值。 为保障变压器正常运行，应避免铁芯多点接地，实践中将铁芯与外壳进行可 靠地连接，以保证铁芯与外壳的等电位。 2.2.5 绝缘老化 绝缘老化导致大部分的变压器都严重的缩短了服役时间。 变压器正常运行中，绝缘材料也在不断的损耗，当使用达到一定的年限时， 绝缘材料就会严重老化，出现发黑、枯焦等情况；而在超负荷运行等条件下，其 绝缘将加速老化，只要绕组稍受震荡或略受摩擦，绝缘即可完全变形甚至损坏， 导致匝间或层间短路。绝缘老化后绝缘性能也明显降低，容易击穿。 制定

41、一定的保障制度，降低老化的速度可以增加变压器的使用年限 11。 2.2.6 放电故障 根据放电的能量密度的大小，变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电 和高能量放电三种类型。 放电对绝缘有两种破坏作用：一种是由于放电质点直接轰击绝缘，使局部绝 缘受到破坏，并使绝缘击穿；另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体 的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介质损耗增大，导致热击穿。 2.2.7 分接开关故障 无载分接开关故障 变压器漏油时，分接开关会在空气中裸露，从而会引发分接开关的绝缘受潮， 容易导致放电短路的发生，引起变压器的损坏。 有载分接开关故障 有载分接开关在频繁的切换操作过程中，会产生电弧

42、，导致油中产生乙炔等 可燃性气体，此时切换开关将会造成油内渗进入变压器主体油中，造成主体油箱 内可燃性气体含量的异常增加，威胁变压器的可靠运行。 分接头接触不良会导致局部温度过高、防爆器失效、气体继电器误动作、闪 络或放电等 12。 2.2.8 短路引起的故障 变压器短路故障主要是变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路及 相与相之间发生的短路而导致的故障。 当变压器发生二次侧短路、接地等故障时，二次侧将会产生高于额定电流2- 3倍的短路电流，在一次侧必然要产生很大的电流来抵消二次侧短路电流的消磁 作用，如此大的电流作用于高电压绕组上，线圈内部将产生很大的机械应力，致 使线圈压缩，其绝缘衬

43、垫、垫板就会松动脱落，铁芯夹板螺丝松弛，高压线圈畸 变或崩裂，导致变压器在很短的时间内烧毁，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，因此应引起足够重视。变压器二次侧短路也是造成 变压器损坏最多的故障。 2.2.9 过电压引起的故障 电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的电压异常升高，属于电力系 统中的一种电磁扰动现象。变压器的绝缘长期耐受工作电压，同时还必须能够承 受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。而当电压过高超 过变压器承受幅度，就会造成变压器故障。 2.2.10 变压器过载故障 随着经济和科技的发展，用电负荷在增多，发电厂、用电部门在不断的持续

44、缓慢提升负荷。直接导致越来越多的变压器超负荷运行。 过载条件下，过高的温度导致了变压器的绝缘纸板过早的老化，使得整个绝 缘强度下降。此时若有一定的冲击电流，变压器线圈温度迅速增加，造成绝缘材 料变脆弱，加速老化，形成大量裂纹甚至脱落，严重时使线体裸露，而造成匝间 短路。或者由于外部故障冲击力导致绝缘破损进而发生故障。 确保负荷在变压器的额定运行条件下，不要长时间的过负荷运行，否则得不 偿失。 2.2.11 绝缘油劣化 绝缘油在变压器的正常运行中起着重要作用。它可以将绕组和铁芯等产生出 来的热量传递至变压器的冷却装置，因而是良好的散热媒介，此外还可以在绕组 之间、绕组与铁芯和箱体之间起到绝缘介质

45、的作用。 在变压器的运转过程中，绝缘油在较高温度下运行，可能会溶解大量空气， 并与氧气作用生成各种酸性氧化物，从而使得绝缘受到腐蚀，同时，还会增加绝 缘油的介质损耗，降低绝缘油的品质，引发变压器内闪络，导致击穿事故。另一 方面，绝缘油也可能因与空气接触而吸收空气中所含的水分，因水在变压器电场 的作用下容易电离分解，从而增加了绝缘油的导电性能，不利于变压器的安全运 行。 2.2.12 渗油及套管闪烙 渗油是变压器最为常见的外表异常现象。由于变压器本体内充满了油，各连 接部位处都有胶珠、胶垫防止油的渗漏。长时间的运行，会使变压器中某些胶珠、 胶垫老化龟裂而引起渗油，导致绝缘受潮后性能下降，放电短路

46、，烧毁变压器。 套管闪络放电也是变压器常见的外表异常之一。空气中有导电性能的金属尘 埃附吸在套管表面上，在变压器套管渗油情况下，会导致变压器套管吸附尘埃， 若遇上雨雪潮湿天气，就可能会造成套管闪烙放电。在变压器的检查维护中，对 变压器套管渗油问题要得到及时的解决，否则造成事故的可能性极大。 2.2.13 变压器雷击故障 我们对于雷击导致变压器发生故障的研究比较少，因为很多时候不是直接的 雷击事故就会把冲击故障归为“线路涌流”。 雷击故障主要有两种，一种是因为避雷器接地电阻过高，当雷电流流经时引 发变压器外壳电位增高，达到一定数值，就会击穿变压器绝缘，导致其损坏。另 一种则是避雷器接地引下线长度

47、太长；此时，如果某一陡度电流通过，避雷器的 残压与接地引下线上的压降相叠加，作用于变压器绕组，从而破坏变压器绝缘。 防止雷击最好的方法当然是加装避雷装置，不仅可以保护变压器本身的正常 运转，还可以减少电力系统中的冲击电流，减少暂态波动的发生。 2.2.14 变压器线路涌流故障 线路涌流，是应该被列入首要的故障因素。线路涌流包括：合闸过电压、电 压峰值叠加、线路短路故障、闪络以及震荡方面的大电流、电压的不正常现象。 这类故障对变压器的损害最为严重的原因是电流、电压过大。因此须在大电 流冲击保护充分性方面给与更多的关注。安装过流保护监视装置，可以对变压器 进行实时的测量检测报告；并把结果送入电力系

48、统中作为安全运行的指标。 2.2.15 变压器质量疏漏故障 一般情况下，变压器往往在这方面的问题并不是很大，仅有很小比例的故障 归咎于质量疏漏缺陷。例如匝间绝缘裕度不够、出线端松动或无支撑、垫块松动、 焊接不良、铁芯绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。所以并没有引 起太大的关注，只是偶尔发生。 2.2.16 变压器的维护故障 不正当的维护也会引起变压器故障。主要是由于保养不够、未装控制或控制 装的装的不正确、冷却剂泄漏、污垢堆积和自然界的电气化学腐蚀 13。 2.2.17 磁路故障 变压器磁路故障主要是变压器铁芯组故障引起的。 变压器正常运行时，绕组四周会存在交变的磁场，在电磁感应作用

49、下，外壳 与铁芯之间、铁芯与低压绕组之间以及低压绕组与高压绕组之间会存在寄生电容， 带电绕组正是通过其耦合作用，使得铁芯对地产生悬浮电位。因铁芯等各个金属 构件距离绕组的空间不等，金属构件之间有电位差的存在，当这种电位差达到一 定限度时就会击穿其间的绝缘，产生火花放电现象，影响变压器内绝缘等性能。 2.2.18 变压器受潮故障 受潮是不可避免的，由于种种外部自然原因，常常使管道渗漏、顶盖渗漏、 水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分等。 变压器的设计和建造标准应与安装地点相配套。若置于户外，确定该变压器 适于户外运行，变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。变压器引 线是靠套管支撑和绝缘的，若套管上端帽罩封闭不严而进水，引线主绝缘受潮而 击穿，就会造成内部闪络，发生故障。 变压器(除小型配电变压器)的油样应经常作击穿试验，以确保正确地检测水 分并通过过滤将其去除。 2.2.19 变压器破坏及故意损坏 这类故障主要是人为的外在破坏行为，常常发生在线路末端直接连接用户的 变压器，不过这种破坏是很不常见的。 2.2.20 变压器连接松动故障 这类事故包括了在电气