1、华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 1华北电力大学（北京）成人教育学院毕 业 设 计专 业 电气工程及其自动化 班 级 h 电升 1292 学生姓名 陆文奇 指导教师 李赫 2014 年 8 月 20 日华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 0华北电力大学（北京）成教学院2011 届毕业设计（论文）任务书姓名 陆文奇 专业 电气工程及其自动化 班级 H 电升1292毕业设计（论文）题目 变压器故障分析和在线监测技术研究毕业设计（论文）工作起止时间 7.20 地点 本地毕业设计（论文）的内容：一、设计任务1. 绪论（包括论文的目的、意义、研究现状及本论文的主要工作）2. 变压器常见故障
2、的分析（包括产生原因、现象、监测及排除方法等）；3. 变压器故障监测方法研究4. 结合工作的实例分析5. 结论毕业设计（论文）的要求：1 论文内容要求：学生应具有综合运用知识能力、文献资料的检索与阅读能力、设计（实验）能力；2 撰写水平：要求概念清楚、内容正确、条理分明、语言流畅、结构严谨。3 论文正文字数：12000 左右；书写要求：正文一律用 A4 纸打印，论文标题用黑体 3 号字，正文用宋体小 4 号字。每页 38 行，每行 40 个字；4 毕业设计（论文）的装订顺序：封面；任务书；目录；正文；设计图纸说明；参考文献，封底，设计图纸另附。教研室主任签名： _ 指导教师签名： _学 生 签
3、 名： _华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 0目 录目 录 .1摘 要 .2绪 论 .3第 一 章 变压器常见故障的分析 .41 变压器常见故障的原因 .41.1 制造工艺存在缺陷 .41.2 缺乏良好的管理及维护 .41.3 绝缘老化 .41.4 恶劣的运行条件 .4第二章 变压器常见故障的分析 .52 变压器故障分析及其防范处理方法 .52.1 绕组故障分析 .52.2 铁心故障分析 .62.3 分接开关故障分析 .72.4 套管故障分析 .72.5 绝缘故障分析 .82.6 密封不良 .82.7 引线故障分析 .82.8 放电故障 .82.9 绝缘故障 .9第三章 变压器故障监测
4、 .103.1 变压器故障监测的现状 .103.2 变压器油中溶解气体分析 .103.3 变压器局部放电在线监测技术 .133.4 超声检测法 .133.5 变压器振动频谱在线监测 .133.6 超高频检测法 .133.7 绕组变形在线监测 .143.8 铁心接地在线检测 .14第四章 工作中的实例分析 .164.1“变压器冷却器电源故障”信号出现的处理 .164.2 瓦斯保护信号动作 .164.3 主变色谱分析时发现异常的学习 .17第五章 结论 .20参考文献 .21致 谢 .22华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 1摘 要电力变压器是一种改变交流电压大小静止的电力设备，是电力系统中
5、核心设备之一，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。如果变压器发生故障，将影响电力系统的安全稳定运行电力系统中很重要的设备，一旦发生事故，将造成很大的经济损失。分析各种电力变压器事故，找出原因，总结出处理事故的办法，把事故损失控制在最小范围内，尽量减少对系统的损害。本文简要介绍了电力变压器比较普遍和常见的包括放电故障、绝缘故障、铁心故障、分接开关故障、渗漏油故障、保护误动故障等七个方面问题，分析了这些故障发生的原因及进行了结合实际的分析判断以及处理的方法进行了归纳总结，并着重变压器故障监测的现状及油中溶解气体分析、局部放电在
6、线监测技术、超声检测法、超高频检测法、铁心接地在线检测等几种监测方法进行介绍。同时分享、介绍我在工作中遇到的一些变压器故障进行分析判断及处理的实际案例。关键词：变压器、故障诊断、故障监测、故障处理华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 2绪 论变压器是电力系统中最重要和最昂贵的电力设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。随着电网电压等级的提高和输变容量的提高，在电能的输配过程中，电力变压器是电能转换、电能传输的核心，承载各行各业和千家万户能量来源，变压器的严重事故不仅会导致本体的损坏，还会截断电力供应，将对电网的安全稳定运行产生严重的影响,给社会造成极大经济损失。文中就将
7、电力变压器的常见缺陷和故障,包括产生原因、现象、监测及排除方法等进行分析。并研究变压器故障监测方法，此外还结合工作的实例进行分析。华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 3第一章 变压器常见故障的分析1 变压器常见故障的原因1.1 制造工艺存在缺陷如设计不合理、材料质量低劣以及加工不精细等。1.2 缺乏良好的管理及维护如检修后干燥处理不充分，安装不细心，以及由于检测能力有限导致某些故障未能及时发现而继续发展或故障设备修复不彻底等。1.3 绝缘老化变压器在正常运行中，由于长期受到热、电、机械应力以及环境因素的影响，会发生一些不可逆的变化过程，使绝缘老化，通常这一过程非常缓慢，但当设备发生某些异
8、常情况时，则会加速绝缘老化过程，迅速形成故障。1.4 恶劣的运行条件恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及长期超过技术规定允许的范围运行，往往是直接导致故障的起因。华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 4第二章 变压器常见故障的分析2.变压器故障分析及其防范处理方法变压器故障按部位通常可分为绕组、铁心、绝缘、引线、分接开关、套管、密封等七类故障。而电力变压器多为油浸电力变压器,此类变压器故障常被分内部故障与外部故障两类。内部故障为变压器油箱内发生,各相绕组之间发生的相间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障、绕组的线匝之间发生的匝间短路等。外部故障为变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种
9、故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地短路，引出线之间发生相间故障等而引起变压器内部故障或绕组变形等。比较普遍和常见的变压器故障类型有变压器短路故障、放电故障、绝缘故障、铁心故障、分接开关故障、渗漏油故障、保护误动故障等七个方面。2.1 绕组故障分析变压器绕组是变压器的心脏，构成变压器输入，输出电能的电气回路，其故障模式可分为：绕组短路、绕组断路、绕组松动、变形、位移、绕组烧损。其中绕组短路又可分为：层间短路、匝间短路、股间短路等。变压器绕组故障除外在因素外，大部分是由于绕组本身结构及绝缘不合理所引起，以绕华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 5组短路出现率最高，它不仅影响到绕
10、组本身，而且对铁心、引线、绝缘层等都有极大的影响。这种故障属致命性的，此时变压器内部可能出现局部高温或局部高能量放电现象，如不及时处理会导致变压器绕组完全损坏，严重时其油温声速升高，体积膨胀，甚至导致变压器爆炸，升级为灾害性故障.对于变压器绕组松动、变形、失稳，绝缘损伤现象，变压器在这种情况下虽能运行，但实质上内部已受损，抗短路能力差，若外部短路或受到雷击的影响进一步使绕组松散，内部场强分布不均，极易导致局部放电进而损伤导线。另外松散导线也易在电磁力作用下产生振动，互相磨擦而划破绝缘。绕组烧损是指绕组绝缘部分碳化，最终形成绕组短路，发展为致命性故障，因而这类故障属于监界性故障。对此一般处理方法
11、为： 1 、修得变形部位，必要时应更换绕组； 2 、拧紧压圈螺订，紧固松脱的衬垫、撑条； 3 、修复改善结构，提高机械强度，修补绝缘，并作浸漆干燥处理。绕组断路，当高压侧有一相断路时，变压器将非在全相状态下运行，变压器低压侧三相电压、电流呈现不平衡，三相直流电阻也不平衡；两相断路则变压器不能运行；当低压侧两相断路时，变压器为单相负载运行，断路的两相无电压输出，因而变压器断路属于致命性故障，为此须更换或修复绕组。2.2 铁心故障分析变压器铁心和绕组是传递、交换电磁能量的主要部件，要使变压器可靠运行，除绕组质量合格外，铁心质量好坏是决定正常运行的关键。铁心的故障模式可分为：铁心多点接地、铁心接地不
12、良、铁心片间短路。其中铁心多点接地可分为：铁心动态性多点接地和牢靠性多点接地.变压器铁心故障以铁心多点接地出现较多，伴随有铁心局部过热运行时间过长将会使油纸绝缘老化、绝缘垫块碳化、铁心片绝缘层老化，甚至使铁心接地引线绕断，这类故障属临界性故障。铁心片间短路将会在强磁场中形成涡流使铁心局部过热，铁心接地不良也会使铁心局部过热，同时出现介损超标现象。局部过热现象易烧坏铁心片间绝缘，扩大铁心故障，因而它们也属临界性故障。而铁心动态性接地情况将有所不同，它主要是由杂质在电场力作用下形成导电小桥（由一些杂质纤维与金属粉末组成），有时在大电流的冲击下而摧毁，出现情况不稳定，一般不影响变压器运行，但不定期的
13、局部过热会使内部绝缘受伤，属轻度性故障。变压器铁心应定期测试其绝缘强度，用 1000 伏兆欧表测得绝缘值不应低于 2 兆欧，发现绝缘强度低于标准时，要及时更换螺栓套管和绝缘垫，或对绝缘损坏的硅钢片进行重刷绝缘处理。华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 62.3 分接开关故障分析有载分接开关内部传动结构较为复杂，而且经常操作切换，它的故障直接影响到变压器的正常运行，分接开关由于受高温和绝缘油影响，极易使触头表面氧化，产生氧化膜，使触头间接触电阻增大，由于接触不良引起局门路高温，破坏接触表面。其故障模式主要有简体爆炸、触头烧损、档序错乱、齿轮损坏。简体爆炸甚至会导致变压器着火，属致命性故障。开
14、关档序错乱、齿轮损坏、触头烧损在故障状态下运行将会扩大故障，它属临界性故障。对此的一般处理方法是： 1:更换或修整触头弹簧；2:拧紧松动的螺栓；3:对分接开关位置错位要进行纠正；4:若属于有载调压装置安装或调整不当则要对调压装置按要求进行调整。引线接触不良有以下原因： 1:螺栓松动； 2:焊接不牢；3:分接开关接点损坏。针上述原因，应采取如下措施：1:在变压器停运检修时，应对接触不良的螺栓都重新紧固；2:检修时在焊接前必须将焊接面清洗干净，焊接后认真检查焊点质量，以防运行时焊点脱落引起事故； 3:应将开关转换到位，逐个紧固螺栓，确信一切正确无误后，才允许投入运行。2.4 套管故障分析套管是变压
15、器内绕组与油箱外联结引线的重要保护装置。它长期遭受电场、风雨、污染等影响，易使瓷釉龟裂，绝缘老化，是变压器故障多发部位。其故障式主要有：套管炸裂、套管位移、开焊、局部放电。套管爆炸将致使变压器停运甚至烧毁，故属于致命性故障；套管位移、开焊将会有水顺着套管进入变压器本体内，极易导致变压器绕组短路或相间短路，局部放电或易局部过热，易使套管内部绝缘击穿，属临界性故障。一般处理方法是：1:清除瓷套管外表面的积灰和脏污；2:若套管密封不严或绝缘受潮劣化则应更换套管。华北电力大学（北京）成人教育学院键入文字 72.5 绝缘故障分析变压器内部绝缘是变压器质量优劣的关键，大部分故障都是因绝缘性能不佳引起，因而
16、绝缘的好坏是变压器能否长期、安全可靠运行的基本保证。绝缘故障模式可分为：绝缘损伤、介损超标。绝缘损伤与介损超标在短期内变压器仍能正常运行，但这些故障会使变压器内部产生局部放电或局部轻度过热现象，进一步损伤绝缘将导致变压器内绕组局部短路、绝缘件碳化等故障，属轻度性故障。一般处理方法有：1: 对绝缘受潮要进行干燥处理；2: 若变压器油劣化则要更换或处理变压器油；3: 检查油道是否堵塞，并清除油道中的杂物；4: 若油面过低则应检查有否渗漏及增加油量至油面线。2.6 密封不良变压器密封不良主要是接头处处理不好，如焊接质量不良、螺栓乱扣以及法兰不平等原因造成。其后果是漏油、漏气，影响范围大。故障模式有密封圈老化、瓷套脱落或破裂、箱体焊点裂纹、潜油泵处漏气等。这类故障通常不易被发现，检查中要特别注意。发现问题应及时处理：1: 对密封圈老化要更换密封圈；2: 属瓷套破裂要更换瓷套； 3: 箱体焊点有裂纹须补焊； 4: 所有紧固螺栓必须拧紧。2.7 引线故障分析引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环节，其接头通过焊接而成，因而焊接质量好坏直接影响到引线故障的发生。其主要故障模式有：引线短路、引线断路、引线接触不良。引线相间短路和不及时处理会导致绕组相间短路，属致命性故障，事故扩大会发2.8 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
