1、 电力变压器常见故障分析电力变压器常见故障分析 罗盛刚罗盛刚 2013.6.18一、主变压器故障处理原则A.变压器的断路器跳闸时，应首先根据继电保护的动作情况和跳闸时的外部现象，判明故障原因后再进行处理。 1）若主保护（气体、差动等）动作，未查明原因消除故障前禁止送电； 2）若只是过流或低压过流保护动作，在检查变压器无问题即可送电； 3）当主变压器故障所代负荷需倒至其他电源供电或主变过流保护动作跳闸需恢复原方式供电时，应先给母线充电，然后逐个送出各出口断路器。 4）装有重合闸的变压器，若跳闸后重合不成功，则应检查设备后灾考虑送电。 5）有备用变压器或备自投装置的变电站，当运行变压器跳闸时，应启
2、用备用变压器或备用电源，然后检查跳闸的变压器。 6）若无备用变压器，当运行变压器跳闸时，则应尽快转移负荷、改变运行方式，同时查明故障是何种保护动作。在检查变压器跳闸原因时，应查明变压器有无明显的异常现 象，有无外部短路、线路故障、过负荷，有无明显的火光、怪声、喷油等现象。如确定证明变压器各侧断路器跳闸不是由于内部故障引起，而是由于过负荷、外部短路或保护装置二次回路误动造成，则可申请试送一次。7）如因线路故障，保护越级动作引起变压器跳闸，则在故障线路断路器断开后，可立即恢复变压器运行。8）变压器跳闸后应首先确保站用电的供电。9）变压器主保护动作，在未查明故障原因时，值班员不要复归保护屏信号，以便
3、专业人员进一步分析和检查。10）变压器遇有以下情况时，应立即将变压器停运，若有备用变压器，应尽可能将备用变压器投入运行：a.变压器内部声响异常或明显增大，并伴随爆裂声。b.在正常负荷和冷却条件下，变压器温度不正常并不断上升超过允许运行值。c.压力释放阀动作（同时伴有其他保护动作）。d.严重漏油使油面降低，并低于油位计的指示限度。e.油色变化过大，油内出现大量杂质等。f.套管有严重的破损和放电现象。g.冷却系统故障。h.变压器冒烟、着火、喷油、i.变压器已出现故障，而保护装置拒动或动作不明确。B.变压器一般不允许无保护运行C.变压器过负荷的允许值应遵守制造厂的规定。 变压器事故过负荷时，应立即设
4、法使变压器在定时间内降低倒额定负荷，其方法如下： 1）投入备用变压器；2）经联系将负荷转移倒系统中别处去，如改变系统接线方式；3）按规定的顺序限制负荷；一、电力变压器故障的检查方法一、电力变压器故障的检查方法 1看。通过观察故障发生时的颜色、温度、气味等异常现象，由外向内认真检查变压器的每一处。 (1)渗漏油。变压器运行中渗漏油现象比较普遍，其外面闪闪发光或黏着黑色的液体就可能是漏油。小型变压器装在配电柜中，因为漏出的油流入配电柜下部的坑内，所以不易及时发现。渗漏主要原因是油箱与零部件联接处密封不良、焊件或铸件存在缺陷、运行中额外荷重或受到振动等。此外，内部故障也会使油温升高，油的体积膨胀，发
5、生漏油。 (2)体表。变压器故障时都伴随着体表的变化。防爆膜龟裂、破损。当呼吸口不灵，不能正常呼吸时，会使内部压力升高引起防爆膜破损；当气体继电器、压力继电器、差动继电器等动作时，可推测是内部故障引起的。 (3)因温度、湿度、紫外线或周围的空气中所含酸、盐等，会引起箱体表面漆膜龟裂、起泡、剥离。因大气过电压、内部过电压等，会引起瓷件、瓷套管表面龟裂，并有放电痕迹。瓷套管端子的紧固部分松动，表面接触面过热氧化，会引起变色。由于变压器漏磁的断磁能力不好及磁场分布不均，产生涡流，也会使油箱的局部过热引起油漆变色。吸湿计变色是吸潮过度、垫圈损坏、进入其油室的水量太多等原因造成的。通常用的吸湿剂是活性氧
6、化铅（矾土）、硅胶等，并呈蓝色。当吸湿剂从蓝色变为粉红色时，应作再生处理。 2听。正常运行时，由于交流电通过变压器绕组，在铁芯里产生周期性的交变磁通，引起电工钢片的磁致伸缩，铁心的接缝与叠层之间的磁力作用及绕组的导线之间的电磁力作用引起振动，发出均匀的“嗡嗡”响声。如果产生不均匀响声或其他响声，都属不正常现象。不同的声响预示着不同的故障现象。 (1)若声响比平常响声增大且尖锐，一种可能是电网发生过电压，例如中性点不接地、电网有单相接地或铁磁共振时，会使变压器过励磁；另一种可能是变压器过负荷，如大动力设备（大型电动机、电弧炉等）负载变化较大，因谐波作用，变压器内会发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声
7、。此时，再参考电压与电流表的指示，即可判断故障的性质。然后，根据具体情况，改变电网的运行方式与减少变压器的负荷，或停止变压器的运行等。 (2）若变压器发出较大的“啾啾”响声，并造成高压熔丝熔断，则是分接开关不到位；若产生轻微的“吱吱”火花放电声，则是分接开关接触不良。出现该故障时，当变压器投入运行后一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。 (3)变压器发出“叮叮当当”的敲击声或“呼呼”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声，声响较大而噪杂时，可能是变压器铁心有问题。例如，夹件或压紧铁心的螺钉松动，铁心上遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件。出现该故障
8、时，仪表的指示一般正常；绝缘油的颜色、温度与油位也无大变化，这类情况不影响变压器的正常运行，可等到停电时处理。 (4)声响中夹有放电的“嘶嘶”或“哧哧”的响声，晚上可以看到火花时，可能是变压器器身或套管发生表面局部放电。如果是套管的问题，在气候恶劣或夜间时，还可见到电晕辉光或蓝色、紫色的小火花，此时，应清除套管表面的脏污，再涂上硅油或硅脂等涂料。如果是器身的问题，把耳朵贴近变压器油箱，则会听到变压器内部由于有局部放电或电接触不良而发出的“吱吱”声或“噼啪”声，若站在变压器跟前就可听到“噼啪”声音，有可能接地不良或未接地的金属部分静电放电。此时，要停止变压器运行，检查铁心接地与各带电部位对地的距
9、离是否符合要求。 (5)变压器发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声，可能是变压器绕组发生层间或匝间短路而烧坏，使其附近的零件严重发热。分接开关的接触不良而局部点有严重过热，必会出现这种声音。此时，应立即停止变压器的运行，进行检修。 (6)当声响中夹有爆裂声，既大又不均匀时，可能是变压器本身绝缘有击穿现象。导电引线通过空气对变压器外壳的放电声；如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声，则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。如属绝缘距离不够，则应停电吊心检查，加强绝缘或增设绝缘隔板。声响中夹有连续的、有规律的撞击或摩擦声时，可能是变压器的某些部件因铁心振动而造成机械接触。如果发生在油箱外壁上的油管或电线处，可用增
10、加其间距离或增强固定来解决。 3.测。依据声音、颜色及其他现象对变压器事故的判断，只能作为现场的初步判断，因为变压器的内部故障不仅是单一方面的直观反映，它涉及诸多因素，有时甚至出现假象。因此必须进行测量并作综合分析，才能准确可靠地找出故障原因及判明事故性质，提出较完备合理的处理办法。 (1)绝缘电阻的测量。测量绝缘电阻是判断绕组绝缘状况的比较简单而有效的方法。测量绝缘电阻通常采用绝缘电阻表，3kV以上的高压变压器一般采用2500V的绝缘电阻表。 测量项目：测量绕组的绝缘电阻应测量高压绕组对低压绕组及地、低压绕组对高压绕组及地、高压绕组对低压绕组等三个项目。这里的“地”并不是指真正的大地，而是指
11、变压器金属外壳。 绝缘电阻合格值：绝缘电阻与变压器的容量、电压等级有关，与绝缘受潮情况等多种因素有关。所测结果通常不低于前次测量数值的70即认为合格。(2)吸收比的测量。通过测量吸收比可以进一步检查变压器绕组的绝缘良好程度，尤其是绝缘材料的受潮程度。吸收比的测量要用秒表计时间，当绝缘电阻表摇到额定转速（120r/min）时，将绝缘电阻表接入（可用开关控制）并开始计时，15s时读取一数值R15，继续摇至60s时读取另一数值R60。R60/R15就是测量的吸收比。吸收比的标准是R60/R151.3，说明变压器没有受潮，绝缘良好；若R60/R151.2，说明变压器有受潮现象，绝缘有缺陷，需要进一步检
12、查。 (3)直流电阻的测量。变压器绕组是发生故障较多的部件之一，当变压器在遭受短路冲击后，往往可能造成绕组扭曲变形，而累积效应会使变形进一步发展；另外由于绕组绝缘损坏，会造成匝间短路甚至是相间短路。变压器绕组可看作是由电阻、电感、电容组成无源线性网络，其故障必然导致绕组上相部分的分布参数发生变化。绕组发生故障时，由于整体或局部的拉伸和压缩造成匝间距离改变时，突出反映的是绕组的感性变化，当轻微匝间短路时电阻也会有变化，测量时，应分别测量变压器高、低压绕组的直流电阻。对于三相电力变压器，由于压绕组上装有分接开关，因而要测量分接开关处于不同挡位时的高压绕组电阻值。二、变压器温升过高的故障排除二、变压
13、器温升过高的故障排除 当变压器在运行中是有损耗的，损耗包括铁心的磁滞及涡流损耗、绕组的电阻损耗。这些损耗所产生的热量，一方面通过变压器油、散热管、外壳等的传导、辐射、对流方式传到周围环境中去，另一方面使变压器温度升高。经过一定的时间（小型变压器约为10h，大型变压器约为24h)，变压器即达到稳定的温升。如果温升过高，或者温升速度过快，或与同种产品相比温升明显偏高，就应视为故障表现。温升过高是造成变压器寿命降低的重要原因，也是变压器故障的主要表现。表1-表8列出引起过热的原因及排除方法。表1铁心局部短路引起过热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 运行中的变 压器过热，其 是局
14、部铁热,气体继电器动作。经色谱分析，特征气体是CH4、H2、C2H4及C2H6，并且超标 紧固螺栓拧偏斜，使铁心局部短路过热 拨正紧固螺栓，加上绝缘套及 绝缘垫后，再拧紧螺母 在处理该方面的故障时，如因铁心因局部短路过热，使铁心本身产生缺陷时，应采取修复措施；如为部分铁心叠片表面漆膜或氧化膜脱落，则应将该部分叠片抽出，涂上一层薄薄的硅钢片绝缘漆，经烘干处理后再插好 穿心螺杆绝缘破裂或过热碳化，引起铁心局部短路和过热 更换破裂或碳化的穿心螺杆绝缘 铁质夹件夹紧位置不当，碰到铁心，造成铁心局部短路和过热 松开铁夹件且调整位置后再拧紧螺母 器身组装及变压器总装中，由于不细心，将焊渣、电焊条头或其他金
15、属异物落在铁心上，使铁心局部短路 清除落入铁芯中的焊渣及金属异物 穿心螺杆座套过长，座套与铁心碰撞，造成铁心局部短路 将穿芯螺杆座套卸下锯去一段，再装配好 表2电力变压器铁心接地不良引起过热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 有清脆的响声从内部传出来；测绕组的介质损耗角正切值偏大；气体继电器动作 铁心叠片未紧固，有松散现象 松开夹件理顺松散处叠片，再 把夹件夹紧使铁心紧密 出现该故障时，铁心局部过热，有特征气体出现且变压器内部有间歇放电现象 铁芯叠片和接地铜片未夹紧 铁心叠片和接地铜片未夹紧， 可重新紧固 低压引线对外壳放电或对铁轭放电 加绝缘套及绝缘管使绝缘良好 THAN
16、K YOUSUCCESS2022-5-19可编辑表3铁轭螺杆接地过热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 变压器内部将产生特征气体、气体继电器动作，如摇测对地绝缘电阻时，电阻值较低，变压器出现局部过热等现象 铁轭绝缘操作或移位，螺杆与轭部硅钢片碰在一起 用新的铁轭绝缘垫换上 处理这类故障时要注意一点，就是螺杆绝缘套长度（在铁轭孔内部分）不要高于铁轭高度，而应比铁轭高度短3-5mm，这样拧紧螺母后，不会因绝缘套过长而挤裂、挤碎，造成螺杆接地；铁轭绝缘垫要放正，紧固压力要均匀，如用力过猛、压力过大，也会把铁轭绝缘挤破而部分脱落 螺杆外绝缘套管破碎，螺杆与硅钢片相碰 同规格的绝缘管
17、 表4电源电压高引起铁心发热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 查看高压开关柜上电压表、电流表，发现 运行电压过高，超过额定电压7%，运行的变压器箱体过热 其原因属电源线路电压偏高，变压器在高电压下 运行，铁心磁通高度饱和，使铁心过热显著，波及到油、绕组和箱体过热 调节变压器分接开关（一般调节5%左右），将分接开关由原额定挡位调到最高挡。 因分接调到105挡，即此时绕组匝数增加5%，一次绕组电阻也相应增加5%，而变压器一次绕组通过的电流减少5%，结果变压器铜耗下降，使铁损耗也下降 运行人员测量铁损耗，发现铁损耗较大， 说明铁耗使铁心发热异常 表5引线部分过热故障原因及排除方
18、法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 三相直流电阻不平衡大 大超过4%，或某相根本 不通。引线与套管下部联接不良、引线与软铜片焊接不良或引线之间焊接不良而造成过热或开焊 焊接不良、假焊、焊接面不够 重新焊接 在变压器故障中占的比例较大的是 引线故障。它所造成的后果除使变压 器不能运行外，严重的还可能危及用 户，造成三相电压不平衡而烧毁用户 的用电设备，引起极不良的后果，因而在检修和制造时应注意 由于运输晃动或安装时器身不着箱底（器身摇铃） 重新进行联接 由于较大时间过载引起引线松动；低压引线故障的机会较大；尤以变压器中点开焊，造成三相电压不平衡而烧毁用户电器设备为甚 使焊接面、引线截面加大
19、表6分接开关故障引起过热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 分接开关接触不良、触头 烧损、触头之 间短路或对地放电 结构与安装上存在缺陷，如弹簧压力不够、接触不可靠，使引线与开关紧固不良；运行维护不良，开关触头结垢，进水受潮；操作不当，开关没有置于正确位置 吊心检查，如开关触头仅发生过热（接触不良或轻微弧迹），可拆下检修后复用；如烧伤严重或触头之间或对地放电，应更换新开关；当触头之间或对地放电，一般可能引起高压线圈调压段线匝变形，严重的应检修线圈或重新绕制线圈 测量不同分接头直流电 阻。如果完全不通，是开关完全损坏；某分接头直流电阻不平衡，是触头个别烧毁。由于过热或电弧，绝
20、缘油焦糊气味较重 表7线圈引起过热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 变压器线圈故障大部分 发生在高压侧，有匝间短路、层间短路或线圈对地放电，还可能是由于变压器发生外短路，使线圈受 短路电流冲击，线圈变形，也可能受雷击过压而击穿。线圈一旦出现故障，绝大多数发生严重变形、绝缘烧损、线匝断裂 由于制造和检修质量不良所造成的。在制 造和检修上绕线不均有罗匝现象；层间绝缘不足或破损线圈干操不彻底、线圈主绝缘不足、变压器结构强度不足等；运行维护不当，变压器进水受潮，油质劣化，绝缘下降，造成线圈故障；配电变压器此类故障多发生在C相高压线圈，其位置正好处于储油柜连管下部，进水受潮首当其冲
21、，原因是有些储油柜连管未伸进筒内25mm上（水与沉积物进入变压器），或者呼吸孔直冲连管，吸潮器年久失修所造成 吊心检查，确定故障情况和检修方法。如果只一相损坏可配包。如故障严重，铜 珠喷洒在各线圈中， 应考虑全部线圈再生。对于储油柜及密 封不严之处，进行技 术改进 通常发生线圈故障多出现储油柜喷油、箱体胀鼓、油味焦臭，可测量绝缘电阻和直 流电阻，若绝缘电阻 跑“零”，直流电阻增大并不稳定等，表示线圈出现故障 表8铁芯叠片周连毛刺大，缝隙不均造成铁心过热故障原因及排除方法 故障现象 故障原因 排除方法 备注 变压器在运行 中有较大响声，铁心过热，测铁损耗时发现铁损耗过大 穿心螺杆上螺母松动，轭
22、铁和边柱上下端部叠片有外张里凹现象，对接处缝隙不均。叠片毛刺大，将造成铁片叠片局部短路，由此产生的涡流使铁心局部过热 拆下穿心螺杆及夹件，取出一、二次绕组，对铁心进行全面检查，发现叠片毛刺较大，用千分尺测量几十片叠片周边，毛刺最小处为0.O8mm，最大处达0.12mm，肉眼看得明显；手摸时划指皮，毛刺明显超标；将叠片经去毛刺机打去边缘毛刺后涂漆烘干处理 这两例均属操作不当造成。毛刺大是由于剪切时，刀刃不锋利或上下刀刃间间隙过大；铁心叠装时，一是定位装置未调整好，四角不垂直，放片不仔细，造成搭接和错位现象 这两例均属操作不当造成。毛刺大是由于剪切时，刀刃不锋利或上下刀刃间间隙过大；铁心叠装时，一
23、是定位装置未调整好，四角不垂直，放片不仔细，造成搭接和错位现象 轭片和边柱、叠压时心柱 间缝隙大小不均，个别处还出现搭接，接缝处产生涡流，促使铁心过热 叠放片前先校正好叠装台及定位装置，叠片时 两人操作，一人站一边，边放片边查看叠片两端缝隙，要求缝隙均匀；叠片放好后，穿入穿心螺杆时一定要套入绝缘套管和垫上绝缘垫，拧螺母用力不可过猛，边拧边用专用工具检测其水平及垂直方向尺寸， 经调整无误再拧紧螺丝。 过热对变压器是及其有害的。变压器绝缘损坏大多是由过热引起的，温度的升高降低了绝缘材料的耐压能力和机械强度。IEC指出：变压器最热点温度达到140度时，油中就会产生气泡，气泡会降低绝缘或引发闪络，造成
24、变压器损坏。在80140度的温度范围内，温度每增加6度，变压器绝缘有效使用寿命降低会增加一倍（变压器的6度法则）。油浸变压器绕组平均温升值是65度，顶部油温升是55度，铁心和油箱是80度。还规任何时候绕组热点温度不得超过140度，一般取130度作为设计值。 三、油温异常升高的处理1.变压器油温异常现象2.导致温度异常的原因1)内部故障引起温度异常2）冷却器运行不正常引起温度异常3）变压器运行电压过高4）变压器长期过负荷5）温度计损坏6)潜油泵故障或检修后电源的相序接反7）散热器阀门没有打开3.变压器油温异常升高的检查4.变压器油温异常升高的处理1.油位过高1）冷却器运转不正常2）变压器加油时，
25、环境温度变化，加多2.油位过低1）变压器漏油2）原油位不高，气温变化引起降低3）设计制造不当，油枕容量与变压器油箱容量不当（一般油枕容量应为变压器油量的810%）。4）检修人员因临时工作多次放油后，未及时补充。3.假油位1）油枕油标管堵塞2）呼吸器堵塞3）防爆管气孔堵塞 四、油位异常的处理五、变压器的事故处理一）.变压器常见故障部位：1）绕组的主绝缘和匝间绝缘故障2）引线绝缘故障3）铁心绝缘故障4）变压器套管闪烙和爆炸5）分接开关故障二）.轻瓦斯保护动作的处理1）变压器轻瓦斯动作的原因：a.变压器内部有较轻微故障，使气体继电器动作b.变压器内部进入空气c.外部发生穿越性短路故障d.油位严重降低
26、至气体继电器以下，使气体继电器动作e.直流多点接地、二次回路短路f.受强烈振动影响g.气体继电器本身问题2)变压器轻瓦斯保护动作报警后 的检查a. 检查是否因变压器漏油引起b. 检查变压器油位、绕组温度、声音是否正常c. 检查气体继电器内有无气体，若存在气体，应取气体进行分析（若一时不能对气体进行色谱分析，则初步判断无色无味不可燃，属空气进入；有色有味可燃内部故障，停电检修。d. 检查二次回路无故障e. 检查油枕、压力释放装置无喷油、冒油等3)变压器轻瓦斯保护动作后 报警后的处理三）、重瓦斯保护动作1.重瓦斯保护动作的原因1）变压器内部匝间故障2）因二次回路问题引起误动作3）变压器油面下降太快
27、4）外部发生穿越性故障2.重瓦斯保护动作的处理1）检查油位及其它部件2）取气样和油样做色谱分析3）根据色谱分析结果判断故障性质4）如果经各方面检查未发生异常，可以确认未二次误动，退出瓦斯保护压板，将差动和过流保护投入，对变压器进行试送电，并加强监视。四）.变压器自动跳闸的处理1.原因1）保护误动作2）人员误动作3）操作机构故障2.处理1）检查保护掉牌信号，确认故障性质2）若判断为：误操作，保护动作或越级跳闸，可试送电一次3）若属主保护动作，应对变压器详细检查，未查清原因前不许送电五）变压器着火1.原因1）套管破送或闪烙2）变压器内部故障2.处理方法1)断开变压器电源2）停止冷却装置运行3）开启喷雾灭火装置进行灭火4）若火在油箱顶部燃烧，应尽快放油5）同时用其他灭火装置灭火6）及时通知消防队灭火THANK YOUSUCCESS2022-5-19可编辑
