变压器故障分析与预防

陈有福 陈莉

1固原供电局，固原 宁夏 756000

2宁夏电力公司超高压分公司，银川750011

变压器故障分析与预防

陈有福1陈莉2

1固原供电局，固原 宁夏 756000

2宁夏电力公司超高压分公司，银川750011

变压器；故障分析；安全运行

引言

变压器在电力系统中发挥着“心脏”的功能，是变电站的主要电气设备之一，其主要作用是变换电压，以利于功率的传输。因而，变压器的运行状况直接影响、甚至决定着电网的安全运行。虽然与其他电气设备相比，变压器的故障率比较低，但是在运行中一旦发生故障，将给电网的正常运行和工农业生产带来严重的损失。

1 预防变压器绝缘老化

（1）变压器在正常运行条件下，由于长期受电、热、机械力、氧化等作用,其绝缘材料的使用年限是一定的，在接近或达到使用年限时，绕组绝缘逐渐失去原有的弹性，变得脆弱，颜色枯焦变黑。这时，已老化的绝缘若受到剧烈振动、机械损伤、短路电动力等的作用，极易损坏，容易发生绕组相间或匝间短路故障，造成变压器供电中断、绕组烧损等严重事故。

（2）变压器绝缘油在运行时可能与空气接触，并逐渐吸收空气中的水分，从而降低绝缘性能；同时绝缘油也可能吸收、溶解大量空气，由于油经常处于较高的工作温度下，油与空气中的氧接触，会生成呈酸性的多种氧化物，不仅增加油的介质损耗，使油质劣化，而且会腐蚀铜、铝、铁、绝缘材料等。绝缘油老化严重，易产生故障隐患，影响变压器的安全运行。

（3）为防止油温异常引起事故，必须严格控制变压器运行温度。目前，使用的方法主要是采用具有多组控制接点的温度计来监测变压器的上层油温。当出现高温天气、频繁过负荷情况时，更要加强监测、密切关注上层油温的上升，掌握变压器负荷变异，避免变压器长期处于高负荷运行状态。此外，还要保证变压器的冷却系统始终处于良好运行状态。可采用红外成像技术，随时掌握变压器运行时温度的变化，减少因油温异常使绝缘老化引发的各类事故。

（4）在运行工作中，不定期用兆欧表对变压器进行绝缘吸收比的摇测，通过检测直流电阻，根据变压器相间电阻值参数的平衡系数来发现问题；必要时还应将变压器的直流泄漏电流值与往年或出厂时的数据进行比较,并施加交流工频电压进行绝缘强度检查。（5）对变压器绝缘油劣化的预防，主要是通过对变压器介质损耗进行检测。可从氢、烃类、CO、CO2、乙炔含量变化的气相色谱法分析来判断变压器内部潜伏性故障，当氢、烃类含量急剧增加，而CO、CO2含量变化不大时，为裸金属（如: 分接开关）过热性故障；当CO、CO2含量急剧增加时，为固体绝缘物（木质、纸、纸板）过热性故障；当氢、烃类气体增加时，乙炔含量很高，为匝间短路或铁芯多点接地等放电性故障。

2 预防变压器过电压引起故障

（1）在电力网中，变压器的绝缘水平相对较低。为防止变压器遭受雷电过电压和操作过电压的侵害，通常在变压器的高、（中）低压各侧均装设与其电压等级相匹配的避雷器，并且避雷器的装设位置要尽可能靠近变压器，因为过电压产生时所形成的冲击波的多次折反射，仍然有可能使变压器上出现的过电压明显高于避雷器的动作电压或保护水平。

（2）因为变压器各侧均安装有避雷器保护装置，故各类过电压的侵入一般不会对变压器的绝缘形成直接威胁；但是，由于变压器绕组中性点的接地方式有时要根据整个地区电网的调度需要而发生变化（主要是110kV电压等级），如中性点由直接接地改为不接地，或与此相反。当中性点不接地时，为防止过电压威胁中性点绝缘，也需要在中性点接入避雷器或放电间隙保护。

由图2可知，不同光照强度处理下美丽兜兰花期和花苞数量呈显著的差异(P<0.05)。美丽兜兰的花朵数量，P2处理比CK、P1、P3处理分别高出75.91%、34.99%、25.14%。说明美丽兜兰在适宜的光照强度下有利于花朵的形成，光照太强及过度遮荫均不利于花朵的形成。随着光照强度的降低，美丽兜兰花期天数呈先上升后下降的趋势，美丽兜兰花期天数排序为P1处理>P3处理>P2处理>CK处理，因此适当的遮荫有利于美丽兜兰花朵的生长和持续时间。

3 预防变压器磁路故障

变压器磁路故障主要反应在变压器器芯内部的绕组和铁芯之间。要确保穿芯螺丝、夹板与铁芯之间有一定的安全距离，铁芯硅钢片组合之间的空隙要小。此外，要确保变压器的铁芯接地。变压器铁芯必须有一点可靠接地。若铁芯接地不可靠，则铁芯和夹件等金属构件容易产生悬浮放电，损坏硅钢片自身绝缘和油绝缘；若铁芯发生多点接地，一方面会造成铁芯局部短路过热，另一方面也可能产生放电性故障。相比较而言，铁芯多点接地故障更容易发生，其具体形式主要有以下几种：

(1) 变压器内存在导电悬浮物，在电磁场的作用下形成导电小桥,使铁芯与油箱壁或油箱底部短接；

(2) 潜油泵轴承磨损产生的金属粉末进入变压器油箱中，导致铁芯与油箱壁短接；

(3)变压器油箱和散热器在制造过程中，焊渣等清理不彻底, 在长期的强油循过程中，逐渐被油流带出，将铁芯和油箱壁短接；

(4) 铁芯上落有细微金属杂物,将铁芯与夹件短接；

(5) 变压器在制造或大修过程中,铁刷丝、起重用的钢丝绳的断股及微小金属丝在电磁场的作用下被竖起,造成铁芯与油箱底部短接；

(6) 变压器进水,使铁芯底部绝缘垫块受潮或穿芯螺杆绝缘损坏，引起铁芯绝缘急剧下降，造成铁芯多点接地。

4 预防变压器分接开关故障

分接开关是变压器结构中为数不多的可动部件，由于存在可动接点，且串接在高压主回路中，因而分接开关的工作状况直接关系到变压器的安全运行，因分接开关故障导致变压器停电、甚至损坏的事故时有发生。

（1）分接开关触头弹簧压力不足，触头滚轮压力不匀，使有效接触面积减少，以及因镀银层的机械强度不够而严重磨损等会引起分接开关烧毁。

（2）分接开关接触不良，经受不起短路电流的冲击而发生故障。

（3）倒分接开关时，由于分头位置切换错误或不到位引起分接开关烧坏。

（4）相间距离不够，或绝缘材料性能降低，在过电压作用下短路。如发现电流、电压、油位和声音发生变化，应立即取油样作气相色谱分析。

（5）在运行中，开关接触部分触头可能磨损，未用部分触头长期浸在油中可能因氧化而产生一层氧化膜，使分接头接触不良。因此，为防止分接开关故障，在进行周期试验时，必须切换测量各分头的直流电阻，其三相电阻相差值不应超过2%。

（6）倒分接头时，应核对油箱外的分接开关指示器与内部接头的实际连接情况，以保证接线正确。有载分接开关在带电、负载状态下进行换挡操作，动作负载大。若操作机构出现故障，轻者不能正确、迅速执行换挡操作，这类情况的发生往往是由于二次接线接触不良、操作按钮不复位、接触器节点粘连等引起；重者引起切换接点间发生剧烈的放电，引起绕组匝间或相间短路，其中，分接开关的电气限位和机械极限保护失灵是一个重要因素。因电气限位和机械限位开关同时失灵，导致绕组短路放电，造成变压器喷油而烧毁。

5 结论

以上仅是对变压器异常运行与常见故障分析，由于变压器故障并非某单一因素的反映，而是涉及诸多因素。因此，必要时必须进行变压器的特性试验及综合分析，才能准确、可靠找出故障原因，判明故障性质，提出较完善的处理办法，确保变压器的安全运行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.077

陈有福（1957.8） 男，大专学历，现为变电运行高级技师，1996年6月毕业于华北电力大学（电力系统及自动化）专业。