浅析变压器的故障与诊断措施

摘要：近年来，变压器在运行中出现了一些故障，随着电力系统受到的损失不断加大，使得人们对变压器的故障问题非常重视。基于此，在简介变压器与结构的基础上，举出了系统中变压器比较频繁发生的故障与事故，提出了一些相应的解决办法，同时提出通过加强运行巡视和提高检修维护质量，来提高变压器的运行质量，减少故障，提高系统的稳定性和安全性。

关键词：变压器；故障；诊断；检修

中图分类号：TM4 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2013）09-0174-02

变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送，分配和使用，在不同的负荷和环境下用的变压器是不同的，应该选择恰当的设备才能保证在运行中，即能有助于降低电能损耗，还能减免供电故障带来的经济损失，变压器在电力系统中起着变压作用、但随着近几年变压器的改造、变电设备由定期检修制向状态检修制的逐步过渡，主设备的大修周期在逐渐延长，因而运行中的户外式户外变压器出现的问题大幅上升，直接影响系统的供电可靠性和安全性。本文就变压器的一些故障问题进行了分析，并结合问题提出解决办法。

一、变压器的简介与结构

（一）变压器的简介

1 铁心

铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为0.35或0.5mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。

2 绕组

绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成，变压器的基本原理是电磁感应原理。

（二）变压器的结构

变压器主要部件是绕组和铁心（器身），绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。

1 铁心

（1）型式：心式（结构简单工艺简单应用广泛）/壳式（用在小容量变压器和电炉变压器）。

（2）材料：一般由0.35mm/0.5ram冷轧（也用热轧）硅钢片叠成。

（3）铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。

（4）铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大Og8bATsS2kbwm1dejHs9Gw==型变压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道（纵向/横向）。

2 绕组

一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。油/油箱/冷却/安全装置器身装在油箱内，油箱内充满变压器油变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。

变压器油起两个作用：

（1）在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。

（2）变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。

油箱有许多散热油管，以增大散热面积。为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱，这些都是变压器的冷却装置。

1油箱/2储油柜/3气体继电器/4为安全气道。

变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。

储油柜使变压器油与空气接触面变小，减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。

故障时，热量会使变压器油汽化，触动气体继电器发出报警信号或切断电源。如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。

二、变压器的工作原理和分类

（一）变压器的工作原理

变压器的工作原理是用电磁感应原理工作的。变压器有两组线圈。一次线圈和二次线圈。次级线圈在初级线圈外边。当初级线圈通上交流电时，变压器铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势。变压器的线圈的匝数比等于电压比。例如：初级线圈是500匝，次级线圈是250匝，初级通上220V交流电，次级电压就是1 IOV。变压器能降压也能升压。

（二）变压器的分类

1 变压器按用途分类

（1）电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。

（2）仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。

（3）试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。

（4）特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。

2 按相数分类

（1）单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。

（2）三相变压器：用于三相系统的升、降电压。

3 按冷却分类

（1）干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。

（2）油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。

4 按铁芯形式分类

（1）芯式变压器：用于高压的电力变压器。

（2）壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

5 按绕组形式分类

（1）双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

（2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

（3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

三、常见故障及其诊断措施

（一）变压器渗油

变压器渗漏油不仅会给电力企业带来较大的经济损失、环境污染，还会影响变压器的安全运行，可能造成不必要的停运甚至变压器的损毁事故，给电力客户带来生产上的损失和生活上的不便。因此，有必要解决变压器渗漏油问题。

油箱焊缝渗油。对于平面接缝处渗油可直接进行焊接，对于拐角及加强筋连接处渗油则往往渗漏点查找不准，或补焊后由于内应力的原因再次渗漏。对于这样的渗点可加用铁板进行补焊，两面连接处，可将铁板裁成纺锤状进行补焊；三面连接处可根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊；该法也适用于套管电流互感器二次引线盒拐角焊缝渗漏焊接。

高压套管升高座或进入孔法兰渗油。这些部位主要是由于胶垫安装不合适，运行中可对法兰进行施胶密封。封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好，待堵漏胶完全固化后，退出一个法兰紧固螺丝，将施胶枪嘴拧人该螺丝孔，然后用高压将密封胶注入法兰间隙，直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止。

低压侧套管渗漏。其原因是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短，胶珠压在螺纹上。受母线拉伸时，可按规定对母线用伸缩节连接；如引线偏短，可重新调整引线引出长度：对调整引线有困难的，可在安装胶珠的各密封面加密封胶；为增大压紧力可将瓷质压帽换成铜质压帽。

防爆管渗油。防爆管是变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大，避免变压器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由于振动容易破裂，又无法及时更换玻璃，潮气因此进入油箱，使绝缘油受潮，绝缘水平降低，危及设备的安全。为此，把防爆管拆除，改装压力释放阀即可。

（二）铁心多点接地

变压器铁心有且只能有一点接地，出现两点及以上的接地，为多点接地。变压器铁心多点接地运行将导致铁心出现故障，危及变压器的安全运行，应及时进行处理。

直流电流冲击法。拆除变压器铁心接地线，在变压器铁心与油箱之间加直流电压进行短时大电流冲击，冲击3-5次，常能烧掉铁心的多余接地点，起到很好的消除铁心多点接地的效果。

开箱检查。对安装后未将箱盖上定位销翻转或除去造成多点接地的，应将定位销翻转过来或除掉。

夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者，应按绝缘规范要求，更换一定厚度的新纸板。

因夹件肢板距铁心太近，使翘起的叠片与其相碰，则应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片，使两者间距离符合绝缘间隙标准。

清除油中的金属异物、金属颗粒及杂质，清除油箱各部的油泥，有条件则对变压器油进行真空干燥处理，清除水分。

（三）接头过热

载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分。接头连接不好，将引起发热甚至烧断，严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电。因此，接头过热问题一定要及时解决。

铜铝连接。变压器的引出端头都是铜制的，在屋外和潮湿的场所中，不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分，即电解液时，在电耦的作用下，会产生电解反应，铝被强烈电腐蚀。结果，触头很快遭到破坏，以致发热甚至可能造成重大事故。为了预防这种现象，在上述装置中需要将铝导体与铜导体连接时，采用一头为铝，另一头为铜的特殊过渡触头。

普通连接。普通连接在变压器上是相当多的，它们都是过热的重点部位，对平面接头，对接面加工成平面，清除平面上的杂质，最好均匀地涂上导电膏，确保连接良好。

油浸电容式套管过热。处理的办法可以用定位套固定方式的发热套管，先拆开将军帽，若将军帽、引线接头丝扣有烧损，应用牙攻进行修理，确保丝扣配合良好，然后在定位套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致、厚度适宜的薄垫片，重新安装将军帽，使将军帽在拧紧情况下，正好可以固定在套管顶部法兰上。

引线接头和将军帽丝扣公差配合应良好，否则应予以更换，以确保在拧紧的情况下，丝扣之间有足够的压力，减小接触电阻。

四、结语

进入21世纪后电力行业将有更大的发展，电力变压器的故障诊断与状态检修作为我国电力系统实现体制转变、提高电力设备的科学管理水平的有力措施，是今后在电力生产中努力和发展的方向。

（责任编辑：陈喜辉）