浅谈变压器故障运行维护

张宏

（重庆市电力公司永川供电局，重庆 402160）

1 变压器简介

变压器，由于其在电力系统中的重要作用被称之为电力系统的心脏。它是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，目前，绝大多数的电力变压器是袖浸式变压器。变压器的结构由变压器本体和变压器附件这两大部分构成。变压器本体的主要部件包括以下几个部分：线圈、铁心及其夹紧装置等构成的变压器器身；用于变压器器身冷却、绝缘和防腐作用的变压器油；容纳变压器器身和变压器油的油箱。其原理图如图所示：

图1 变压器工作原理图

变压器附件是指：变压器套管、变压器油枕、有载分接开关、变压器冷却系统、变压器本体保护装置及其测示仪表等。

2 变压器故障的原因分析

据相关资料统计，电力变压器故障按部位可分为绕组故障、铁心故障、分接开头故障、引线故障、套管故障、绝缘故障、冷却系统故障、密封不严、散热器故障以及其他故障等。

变压器正常运行时，应有均匀的“嗡嗡”电磁交流声，如果发出不均匀的声音或者声音异常，说明变压器运行不正常。变压器故障原因十分的复杂，充分认识故障的原因对故障诊断是十分重要的，变压器故障原因可分为：

2.1 线路涌流(或称线路干扰)在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障、闪络以及其他输配方面的异常现象。另外过负荷运行会使变压器内部发出的“嗡嗡”声很沉重。如果变压器内部零部件松动，变压器会发出强烈且不均匀的噪声。如果铁芯最外层的两侧硅钢片未被夹紧，将因振动产生“嘤嘤”的噪音。变压器顶盖螺丝松动也会使变压器发出异响。选用规格不当变压器绝缘等级选择错误；所选电压等级、电压分接头不当等。过载是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。长期过负荷最终造成变压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘纸板老化后，纸强度降低。因此，外部故障的冲击力就定能导致绝缘破损，进而发生故障。

2.2 变压器内部的接触不良或者击穿有可能引起放电打火，使变压器发出“吱吱”的放电声。如果系统接地或短路，变压器绕组中将产生较大的短路电流，变压器内部发出的声音大且异常如果变压器接有大容量的用电设备，会使变压器发出“哇哇”的异常噪音。变压器内部过电压时，会造成一二次绕组对外壳闪络放电，或铁芯接地线断路，使铁芯和外壳感应出高电压，引起变压器内部发出“吱吱”噪音，绕组变形。

2.4 运行维护不当变压器受潮；潜油泵检查维护不及时，使铜末混入油中进入变压器，并产生负压区吸入空气；绝缘油老化；过负荷；接线错误；与外部导体连接处松动、发热；对各种附件、继电器等维护、检查当(分接开关接触不到位)。

2.5 制造质量不良材料不好；设计与工艺质量差；变压器密封结构不合理(空气和水分进入变压器)；出厂试验不全、不严。

2.6 异常电压。

2.7 长期自然老化。在造成故障的起因中，绝缘老化占据较大比例。由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命将大大低于预期寿命。

2.8 自然灾害及外界物件的影响。如：雷电波、地震等自然灾害。

2.9 存在绝缘薄弱点 (引线出头绝缘薄弱)。

2.10 磁路系统故障(铁芯二点接地)。

反应性水肿 对于体重偏重及不爱活动的中老年人来说，夏季是比较难熬的。受高温的影响，他们的皮肤血管会发生扩张，引起动脉血流量增加和毛细血管滤过压增高。此时若久坐不运动，就会导致体液渗透并积聚于皮下组织而肿胀。对此情况，一方面不必太过担心，炎热的夏天一过，自会好转；另一方面，积极减肥和适当运动也会很大程度上避免水肿。

2.11 套管中混油 (有载分接开关向本体渗油)。

2.12 变压器内部故障，包括油箱内部的绕组对地(对铁芯)短路、匝间短路或层短路、铁芯局部发热和烧损、油面下降，也包括差动保护内的变压器外部端子引线单相短路和相间短路。变压器油位过高，易引起溢油；若油位过低，当油位低于变压器上盖时，则可能造成瓦斯保护误动作，严重时可使变压器引线或线罔露出油面，造成绝缘击穿事故。油面过低的原因一般分变压器长期漏油、渗油；变压器检修时放油后未及时补油；温度过低等情况。

图2 三绕组变压器在第三绕组发生短路时的等效电路图

2.13 变压器匝间短路分析。一台双绕组变压器发生匝间短路时，我们可以把短路部分看作第三绕组s，这就相当于一台三绕组变压器在第三绕组发生短路，它的等效电路如网所示，图中略去了一、二次绕组的电阻R，对于短路部分则仍记及电阻Rs，这是考虑当短路发生在高压绕组，而且短路匝数较少时，其电阻Rs将与其等效电抗可以比拟了。

3 变压器故障类型

3.1 绕组故障

绕组故障就是发生在变压器线圈、纵绝缘和端子中的故障。其故障的发生主要体现在以下几个方面：1)制造工艺方面：主要有导线有毛刺、焊接不良、绝缘操作等。2)在运行方面：当外部出现严重的短路时，也会对绕组的尺寸和形状造成严重的变化，主要表现为绕组轴向和径向尺寸的变化、绕组扭曲、鼓泡和匝间短路等。3)外部原因：当线圈绝缘部分渗入水分时，也会造成匝间发生短路：在遭受雷电冲击或对地弧光放电甚至冲击合闸等瞬变过程时也可能会造成绝缘损坏甚至击穿的故障。

3.2 铁心故障

变压器铁心和绕组是传递、交换电磁能量主要部件，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。磁路中的故障，即出现在变压器的铁心、铁扼及其夹件中的故障。

3.3 分接开关故障

有载分接开关内部传动结构较为复杂，而且还需要经常操作进行切换，是故障经常出现的部位。在运行过程中，经常会遇到分接开关调档时发生连动、操作机构电源空气开关跳闸引起VQC闭锁不能调压、分接开关电动机构拒动引起VQC闭锁，分接开关操作机构已动作，电压却无变化、远方拒动等情况。也不是每次调压都失败，有些拒动、连动发生在几档固定档，致使一台主变一天要处理几次，不仅增加了工作量，还影响到电压质量。

3.4 套管故障

变压器的套管如果存在缺陷或故障，将会直接危及到变压器的安全运行，因此了解套管发生故障的原因，制定合理的防范措施是至关重要的。通过对以往套管故障进行分析，归纳出以下主要原因：1)套管表面脏污吸收水分后，会使绝缘电阻降低，发生闪络，造成跳闸，进而损坏套管的表面；同时电阻的降低会导致导电性能的提高，电流增大，使绝缘套管发热并造成瓷质损坏，甚至击穿；2)密封失效，一般是因为紧固力不够或者是超周期运行。3)还有一些人为的原因，比如：抽真空不彻底，使屏间残存空气，运行后在高电场作用下，发生局部放电，甚至导致绝缘层击穿；防雨帽与接线鼻子不紧密：接线鼻子与接线板接触不良等。

3.5 引线故障

引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环节，是通过焊接而成的，因此，焊接质量是其发生引线故障的主要原因。引线发生故障的模式主要有：引线短路、引线断路、引线接触不良三种形式。在发生引线短路时应立即停止运行，如不及时处理会导致绕组相间短路扩大成灾难性的故障。引线对地短路、接触不良也会产生局部高温烧断引线而使变压器停运。

3.6 密封不严故障

变压器的密封不严故障主要是连接处处理得不好引起的，如焊接质量差、大罩变形、法兰不平、密封圈失效等。其后果往往是漏油、漏气。其故障模式主要有：密封圈老化、瓷套脱落或破裂、潜油泵漏气等等。

3.7 绝缘故障

变压器油和绝缘纸、板以及绝缘件构成了变压器油一纸绝缘系统，绝缘系统中的故障主要表现在以下几个方面：1)绝缘纸本身较薄，在使用一段时间后就会发生故障：2)设计不合理，绝缘纸没有足够的裕度，容易产生相间短路：3)变压器内部环境受到污染，特别是导电杂质的侵入，产生局部放电现象；4)绝缘油发生老化，加速油泥、水分和酸的形成。

4 变压器日常维护

4.1 基于上述原因，可对变压器进行如下维护：

首先确保变压器在设计的负荷允许范围之内，在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温；保护变压器不受雷击及外部损坏危险。变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。变压器油要经常检查，排除故障隐患。除小型配电变压器外所有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。应进行油中故障气体的分析，应用变压器油中8种故障气体在线监测仪，连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量，通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能，试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。变压器在平时检修及保养时应保持瓷套管及绝缘子的清洁；在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以任何限制油自由流动的机械损伤；保证电气连接的紧固可靠；定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位；加强变压器的预防性试验，应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测；每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠，而引线应尽可能短。应考虑将在线检测系统用于最关键的变压器上，系统监测真实故障气体含量，结合“专家系统”诊断将无害情况与危险事件加以区分，保证变压器的安全运行。

变压器油温突然升高的主要原因有几种情况：变压器过负荷运行；变压器内部短路闪络放电；变压器内部紧同螺丝接头松动；冷却装置运行不正常等。通常变压器上层油温不超85%，对于没有温度计的变压器可以用水银温度计贴在变压器的外壳上测量温度，这时温度计指示应在80℃以下。如果发现油温过高，应立即检查变压器是否过负荷及冷却装置运行是否正常。如果变压器处于超负荷运行状况，应立即申请减少变压器的负荷，或者根据变压器过负荷运行规程的规定运行。如果减少负荷后，变压器温升仍居高不下，应果断切断电源，查明原因。

导致变压器油质变坏的原因有变压器油使用时间过长，油温经常过热，运行时漏进雨水或侵入潮气等情况。新变压器油应为浅黄色，运行一段时间后逐渐变成浅红色，变电值班人员如发现油色发黑，应立即取样进行化验分析，防止线罔绕组间或绕组与外壳之间发生击穿事故。如化验不合格时应立即停止变压器运行，将绝缘油过滤或再生后检验合格方可使用。

4.2 影响变压器油温的主要因素是负荷的变化和环境因素的变化，如果油温变化却不引起油标的油位变化或变化异常时，说明油位是假的，假油位可能是南于油标管堵塞、呼吸管堵塞、防爆管通气孔堵塞等造成的。所以，变电值班人员必须经常检套油位计的指示情况，当油位过高时(如夏季)必须及时适当的放油，油位过低时，应查明原因，采取相应措施，以确保变压器安全运行。

4.3 另外变压器外部检查未发现有异常现象时，应查明瓦斯继电器中气体的性质。变压器内部有故障，应根据瓦斯继电器内积聚的气体性质鉴定变压器内部故障的性质；如果还不能对变压器内的潜伏性故障作出正确判断，则可采用气相色谱法作出判断。

[1]黄卓生.浅析电力变压器故障处理，科技与企业，2011（07）.

[2]沈仲垚.变压器故障有效性的分析，云南电力技术，2008（06）.