变压器的异常运行分析与常见故障处理

顾杉杉+王孝增

摘 要：变压器在输电、配电系统中起到了改变电压和传输功率的作用。电力系统中电力变压器是至关重要的设备之一，其发生事故之前一般都会有异常情况出现，通过分析异常原因、部位和程度以便采取相应的措施来及时消除变压器隐患，确保其安全运转。作为维修电工应对变压器进行维护和定期查，以便发现故障，及时处理。

关键词：变压器；异常运行；故障处理

1变压器运行中的各种异常现象及故障的形成原因

1.1磁路方面

穿芯螺杆绝缘损坏。夹紧铁芯柱和铁轭叠片的穿芯螺杆的绝缘件击穿，引起铁芯叠片局部短路，从而产生很大的局部涡流，该涡流会产生热量，有时会烧毁整台铁芯。

铁芯夹件绝缘损坏导致铁损增加。铁芯夹件及连接铁芯结构的螺栓由于电磁力的作用而引起的振动，将削弱铁芯绝缘和铁芯叠片之间的绝缘。同时，铁轭与铁轭夹件之间的绝缘也可能因此产生损坏，从而引起很大的循环涡流，也会增加变压器的铁损。硅钢片边角毛刺造成局部短路。毛刺可使铁芯叠片产生局部短路，由此产生的涡流会使铁芯产生局部过热。

铁芯叠片间杂物造成局部过热。铁芯叠片夹杂金属物质或铁芯叠片产生微小的弯折，会引起强烈的局部涡流，从而使变压器铁芯产生局部过热。铁芯叠片对接缝过大造成过热。变压器铁芯上铁轭采用对接结构，铁芯芯柱与铁轭之间的缝隙如果不正常，则可能会在对接缝隙处产生严重的涡流。强烈过热除了会导致损耗增大、空载电流增大外，还会造成与缝隙相邻的芯柱和铁轭烧坏。另外，磁路方面造成故障的原因，还有空载合闸产生的电磁力会使绕组变形、外施电压提高导致铁损增大等。

1.2绕组方面

电磁线曲率半径小，短路振动时会造成绝缘损坏。在绕组绕制时，绝缘纸包扁铜线或者绝缘纸包扁铝线的棱曲率半径较小，当变压器的绕组因短路、突然接入电网而遭到电磁力冲击和当变压器在负荷下发生振动时，导线的陡棱切断绝缘会导致相邻匝直接接触而发生短路。出口短路造成匝间短路或错位。变压器遭受出口短路时，会造成变压器绕组的一匝或多匝之间短路放电，甚至造成导线错位变形。

绝缘纸绕制过松使导线匝间短路。矩形导线上包绕的绝缘纸如果达不到所要求的紧度，会产生绝缘纸在电磁线上隆起现象，这种变形有时会引起匝间短路，如果导线的棱曲率半径较小，这种现象将会更严重。绕组干燥或浸渍不良会造成匝间短路。如果绕组干燥不彻底或真空注油不好，则绕组会因为绝缘中的气泡及水分而受潮，而这种现象在运行中迟早会导致绕组匝间短路。

螺旋绕组发生短路后极易损坏。当使用薄的带状导体在绝缘筒上立绕单螺旋或双螺旋绕组时，由于这种绕组的机械强度低，加上线匝的覆盖面位于绝缘筒表面的法线方向，当系统发生短路时，绕组极易损坏。机械压力增加导致绕组绝缘强度降低。大多数绕组的机械强度随机械压力的增加而降低，当负荷发生迅速波动，绕组遭受电或磁的冲击时，绕组导线的膨胀和收缩将使匝间绝缘所承受的机械力交替地增大和减少，极易损坏绕组绝缘。

绕组油道过窄导致热击穿。多根并联连续式绕组，如果油道过窄，将会在绕组内侧产生过热点，使导线绝缘产生脆化，引起匝间短路，同时导线中将流过极大的涡流，在绕组中产生过热点，使绕组绝缘产生热击穿。

焊头不好导致接头处绝缘损坏。绕组内部导线的焊接质量不佳，当变压器承受大负荷时，绕组过热，导致绝缘油局部炭化，接头热量传导到绕组导线上，局部炭化导线绝缘，最终导致匝间短路。这样的接头迟早会造成绕组短路。

安匝不平衡短路后造成绕组变形。当圆式绕组带有分接头时，安匝不平衡是不可避免的。当变压器发生外部短路时，除了产生辐向力外，还产生作用于绕组上的轴向力，该轴向力引起端部线段变形。

另外在绕组方面造成故障的原因还有过载运行造成绕组绝缘热击穿等。

1.3绝缘方面

密封不严潮气进入导致绝缘性能下降。变压器没有全密封或密封出现泄漏等，使潮气进入绝缘油中降低绝缘油的绝缘性能，从而引起绕组或引线对油箱或铁芯构件击穿。绝缘材料搭配不合理。变压器中经常把介电常数不同的绝缘材料串联使用，如果其搭配不合理，将会因电晕放电或过热导致某种绝缘材料的损坏。绝缘油中杂质形成导电“小桥”。变压器绝缘油里面的悬浮物粒子在有电位差的裸导线之间形成导电“小桥”，引起电气击穿。过载运行导致绝缘油老化。变压器长时间的过载会引起绝缘油老化，油温过高加快油泥、水分和酸的形成。

缺油使冷却系统循环不良导致过热。油面下降，不能保证油处于规定位置，从而导致变压器冷却系统循环受限而产生过热。内部金属粉尘导致绝缘击穿。施工过程中在变压器内部绝缘件表面或导电体外包绝缘纸表面上遗留有金属材料粉尘，这些金属粉尘对爬电距离会产生非常大的影响，最终会导致绝缘爬电放电。地屏包扎不好导致边缘击穿。一次绕组和二次绕组间放置的地屏往往引起边缘处产生电场强度集中，使得绝缘局部承受电场强度过大，使高压绕组到地屏有击穿点，从而导致铁芯杆上的高压绕组损坏。另外在绝缘方面造成故障的原因还有绝缘成型件表面脏污导致放电、木制夹件干燥不好易形成“小橋”放电等。

2变压器常见故障处理措施

2.1变压器自动跳闸处理措施

在检查分析跳闸原因时，应首先查明变压器是否有明显异常现象，若通过查看仪表确认是由于过负荷、外部短路或保护装置二次回路误动作，则变压器可重新投入运行。若不是由于外部原因造成的，应对其进行事故分析，可通过电气试验、油化分析等与以往数据对比进行仔细分析。如以上检查分析判断出变压器内部无故障，则应将保护系统气体继电器重新投到跳闸位置，将变压器重新投入。

2.2变压器气体保护动作后处理措施

在对轻气体动作后处理时，值班人员应向调度室和上级汇报，并检查有无其他信号，观察气体继电器动作次数、间隔时间长短，检查气体性质、颜色、气味、可燃性以及变压器外观等方面。继电器掉牌不能急于恢复，查看变压器本体或载调开关油枕的油位是否正常，气体继电器内充其量多少，以判断动作原因。然后将光字牌和信号继电器掉牌复归。在对重气体保护动作后处理时，若分析判断为空气，则变压器可继续运行。若其他可燃气体，应进一步进行分析。主要手段有油化分析、电试分析、吊壳检查三个方面。如检查不出原因，严禁将变压器投入运行。

2.3变压器着火后处理措施

变压器不论何种原因着火都必须立即拉开各侧断路器，切断电源，停用冷却装置，并迅速采取有效措施进行灭火。由喷油引起着火燃烧时，必须迅速用黄砂覆盖、隔离、控制火势蔓延，同时用灭火设备灭火。装有水喷淋灭火装置的变压器着火时，必须先切断电源，才可以启动喷淋系统。若是确认着火点是变压器顶盖时，应立即开启下部阀门，将油位放至着火部位以下，同时用灭火器进行灭火。

2.4变压器油运行中凡是出现下列情况之一，都必须立即拉闸处理

（1）运行声音有明显或突然增大，且发出沉重的异常响或内部有爆裂的放电声。

（2）严重漏油，导致油面急剧下降至最低限值且无法堵漏。

（3）上层油温异常升高，且不断上升且排除油温计故障的。

（4）变压器出现冒烟或着火现象。

（5）油色发生明显异常或油内存在碳质等。

3结语

变压器是电力系统中重要组成部分，其运行安全对整个电系统都有着至关重要的影响，因此，一定要在变压器运行过程中，定期定时仔细检查运行情况，出现故障根据情况立即进行汇报和处理。特别是发生重大运行故障时必须立即断电。同时加强对操作维修人员的业务培训做到早发现，早处理，以确保变压器安全运行。

参考文献

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