1、电力变压器故障解析概要摘要：本文对变压器的基本结构、工作原理做了简要介绍，对变压器的故障类型进行了原因分析，从而最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。 关键词：变压器 故障 短路 放电 中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号： 一、引言 电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故不可能完全避免，且引发故障和事故又有很多方面的原因。作为电力系统的重要设备，对其安全可靠运行的要求是显而易见
2、的，电力变压器在高电压下长期运行，受各种因素影响如过负荷运行、短路电流冲击等，性能逐渐下降。特别是长期运行后造成绝缘老化、材质劣化及预期寿命减少等情况，变压器小故障频发，大的灾难性事故也时有发生，安全问题突出。因此，必须进行电力变压器健康诊断的研究，认真做好基建、运行检修、维护、试验等多方面的工作，才能保证变压器的安全经济运行。二、 概述 2.1 变压器的基本结构 变压器是一种静止电器，它通过线圈间的电磁感应，将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。 2.1.1 基本结构 1铁心 变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。 2绕组 变压器
3、的电路，一般用绝缘铜线绕制而成。在变压器上使用的有圆形和矩形（四个角带有一定数值半径的圆弧）截面的导线。容量稍大些的电力变压器采用矩形导线（即扁导线） 。导线的绝缘可以是漆或绝缘纸。根据绕组不同的电压等级不同，绕组也包扎不同厚度的绝缘层。 3绝缘套管 将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。 4油箱 油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有散热器或冷却器。 此外，还有储油柜、吸湿器、温度计、压力释放阀和气体继电器。分冷的变压器还有控制箱，有的有载调压变压器还配有在线滤油机等组部件。 2.2 变压器的主要常见故障 2.2.1 变压器
4、的绝缘故障 变压器线圈绝缘故障是变压器运行中危害最为严重的故障，一旦出现往往造成线圈烧毁、油箱变形，修复非常困难。美国变压器协会编著的变压器维护指南中指出：“很多数据证明，多数变压器的损坏都是绝缘系统损坏造成的，其比例达到变压器全部事故的 85%。 ”线圈绝缘故障的原因可分为电气和机械损伤两个类别，机械损伤方面的故障最终表现为电气故障。变压器线圈绝缘故障包括 某电厂主变故障烧毁，原因是由于制造时对高低压线圈之间的主绝缘形成损伤，投入运行后不到两个月绝缘击穿烧毁。该变压器型号： SFP10-240000/220 额定容量：240000KVA 2005 年 3 月 10 日主变差动保护动作发变组跳
5、闸。就地检查发现主变压器喷油，高压套管 A、B 相损坏严重，油箱变形。由于变压器损坏严重，现场无法修复，返厂进行了解体检查处理。油箱整体已变形，B 相高压侧的围屏及上部角环崩开，露出高压线圈，上端部及中部几段的油隙垫块突出，撑条有的被拉断，有的被拔起。上部有 2-3 段的导线迸出散开，已无绝缘，导线已经变色，有数根导线被崩断，断面为拉断痕迹。B 相高压侧处的夹件、肢板、拉板及散开的导线均有多处被电弧烧伤的痕迹。B 相线圈高压线圈内部 6 个撑条间距向上至线圈端部的绝缘全部烧成碳黑状，部分内撑条被烧毁。低压侧线圈中部二段线段变形，垫块突出，有 1 根导线烧断。低压侧与高压侧内部相对应部位有两处放
6、电痕迹，部分导线烧断。见图 图 B 相线圈绝缘击穿故障 从继电保护动作情况分析：发变组差动保护、主变差动保护、主变重瓦斯保护动作，又结合主变压力释放阀动作喷油，综合判断为变压器内部故障，保护装置正确动作。从变压器故障前后发电机、主变参数看出：发电机 A、B 相电流增加 5-6 倍，C 相电流增加量小，发电机出口 B相电压为零，主变中性点产生零序电流，发电机励磁电流、电压增加。可以判断主要故障点在 B 相。从变压器解体检查情况分析：变压器 B 相高压线圈首端对低压线圈中部换位处贯穿性击穿。 经了解，变压器出厂试验时由于局放量偏大，进行了多次吊罩处理，处理时曾三次拔出高低压线圈之间的绝缘围屏。通过
7、以上掌握的情况分析，由于在制造过程中损伤了 B 相高低压线圈之间的主绝缘，投入运行后绝缘耐受强度小于实际作用场强，绝缘逐渐被击穿，最终 B 相高压线圈首端对低压线圈中部换位处贯穿性击穿放电，继而导致 A、B 相短路，同时波及 C 相，变压器跳闸。 此案例是典型的由于制造原因形成的线圈绝缘故障，导致变压器报废，造成数千万元经济损失。所以，把好变压器的制造关是尤为重要的。2.2.2 变压器的短路故障 变压器短路故障主要指变压器出口短路，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。 1.短路电流引起绝缘过热故障 变压器突发短路时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电
8、流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。 2.短路电动力引起绕组变形故障 变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的；如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变压器损坏。 2.2.3 变压器的放电故障 变压器内部金属部件存在放电现象，一般来说变压器还可正常运行，但故障点也可能扩大，造成变压器损坏。
9、而且一般伴有乙炔气体的产生，会让人难以判断变压器内部状态。容易产生金属放电的原因有铁芯与夹件间存在金属屑，磁屏蔽接地不良，引线股间搭接，压钉松动等。应用变压器油色谱分析可以有效判断此类故障，为变压器的维护、检修工作提供指导，为进一步跟踪分析和制定检修计划及方案提供科学依据。 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。 1变压器局部放电故障 在电压的作用下，绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘发生非贯穿性的放电现象称为局部放电。 2变压器火花放电故障 (1)悬浮电位引起火花放电。处于地电位的部件，如硅钢片磁屏蔽和各种紧固用金属螺栓等，与地的连接松动脱
10、落，导致悬浮电位放电。变压器高压套管端部接触不良，也会形成悬浮电位而引起火花放电。 (2)油中杂质引起火花放电。火花放电可能在较低的电压下发生。 3变压器电弧放电故障 电弧放电是高能量放电，常以绕组匝层间绝缘击穿为多见，其次为引断或对地闪络和分接开关飞弧等故障。电弧放电故障由于放电能量密度大，产气急剧，常以电子崩形式冲击电介质，使绝缘纸穿孔、烧焦，使金属材料变形或熔化烧毁，严重时会造成设备烧损，甚至发生爆炸事故，这种事故一般事先难以预测，也无明显预兆，常以突发的形式暴露出来。 除上述常见故障外，还有变压器过热故障，高压套管外绝缘闪络故障等，任何变压器故障都不可以掉以轻心。 三、 结论 电力变压
11、器承担着电压变换、电能分配和传输的任务，并提供电力服务。一旦发生故障，整个区域内的电力网将立刻瘫痪。做好变压器的检查维护工作、消除设备缺陷和隐患是极其重要的。其故障大多是由于变压器最初运行异常或者发生轻微故障时，其状态没有被及时监测出来，任其发展而造成的，及时准确的监测出变压器运行异常或者故障状态是保证变压器安全可靠经济运行的重要手段之一。 参考文献 1沈水福，高大勇设备故障诊断技术北京：科学出版社，1990. 2张敬敏.变压器油中气体分析诊断与故障检查J.变压器故障诊断技术，2006 3董宝骅， 关于大型电力变压器一些问题的看法 ，保定变压器厂 4孙守海变压器匝间短路保护理论分析变压器技术，2003 5陈刚电力变压器典型故障及其演变东北电力技术,2002 6杨天军. 变压器故障原因分析. 科技论坛,2008 7李秀国.变压器匝间短路故障的分析与处理. 山东电力技术, 2009 8王世阁，钟洪壁电力变压器故障分析与技术改进电力出版社，2004.
