电力变压器故障分析及处理

电力变压器故障分析及处理

变压器的故障原因、故障类型比较多，也比较复杂。下面，笔者仅就自己在基层供电部门从事变压器检修、试验、日常维护等工作的过程中，遇到的变压器绝缘老化、中性点过电压、变压器套管故障、铁心多点接地、分接开关故障等，进行分析。

一、绝缘老化故障

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，极易损坏并发生绕组相间或匝间短路故障，造成变压器供电中止、绕组烧损等严重事故。

由于固体绝缘材料的老化速度对温度十分敏感，通常工作温度超过其最高允许工作温度的几摄氏度或十几摄氏度，绝缘寿命就会缩短一半左右，如耐热等级为A级的油—屏障和油纸绝缘，它们的工作温度超过规定值的8℃时，寿命就会缩短一半，这也就是通常所说的热老化的8℃规则。因此，为防止绝缘老化引起事故，尽可能延长变压器的服役寿命，提高设备投资效益，必须严格控制变压器运行温度。目前，所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、频繁过负荷的情况时，更要加强监测，密切关注上层油温的上升。此外，还要保证变压器的冷却风扇、潜油泵始终处于良好运行状态。若有条件，还可采用红外成像技术，对运行年限比较长或过负荷比较严重的主变，进行红外诊断，随时掌握变压器运行时温度场的分布与变化情况，以便于发现变压器的异常或热故障，减少因绝缘老化引发的各类事故。

目前，高压电力变压器的绝缘、冷却方式绝大部分还是采用油浸式，因而绝缘油的老化也不容忽视。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、铁和绝缘材料等。绝缘油老化严重，易产生故障隐患，影响变压器的安全运行。

二、变压器中性点过电压引起停电故障

在电网中，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。

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110 千伏电压等级)，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，也需要在中性点接人避雷器或放电间隙。即使如此，有时仍然会发生变压器保护动作引起停电故障，严重的甚至造成中性点避雷器爆炸等事故。

三、变压器套管故障

变压器套管由于密封橡胶垫质量不好，安装位置不当或螺母压得不紧等原因，有可能导致密封不严，以致水分或潮气侵入使绝缘受潮而损坏；电容式套管绝缘分层中存在的微细缺陷产生的局部放电，可能使变压器套管的绝缘逐渐遭到破坏；由于套管表面积垢严重，在毛毛雨、下雪或起雾等天气条件下，有可能发生污闪；另外，由于变压器套管引线连接处接头螺钉松动，接触不良，引起局部过热，严重的有可能造成引线烧断。

四、铁心随意多点意外接地故障

变压器铁心必须有一点可靠接地。若铁心接地不可靠，则铁心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；若铁心发生多点接地，一方面会造成铁心局部短路过热，另一方面也可能产生放电性故障。相比较而言，铁心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，使铁心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，导致铁心与油箱壁短接；

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，将铁心和油箱壁短接；

4、铁心上落有细微金属杂物，将铁心与夹件短接。

5、变压器在制造或大修过程中，钢刷丝、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，造成铁心与油箱底部短接；

6、变压器进水，使铁心底部绝缘垫块受潮或穿芯螺杆绝缘损坏，引起铁心绝缘急剧下降，造成铁心多点接地。

首先分部测量夹件和穿心螺杆对铁心的绝缘，均为良好；在铁心的各间隙、槽部等重点部位，也未发现有螺母、碎硅钢片、废料等杂物；清除了铁心和绝缘垫片上的铁锈和油泥，对各间隙进行油冲洗并用氮气冲吹清理；用梆头敲击、振动夹件，同时用摇表监测，看绝缘是否发生变化，查找并消除动态接地点。根据以上检查，分析推定是由于悬浮铁锈在电磁力的作用下，逐渐沉积在线圈内部中的夹件和铁心绝缘表面上，形成了稳定的意外多点接地。

针对该铁心多点接地的具体情况，决定采用放电冲击法予以消除。利用升压变压器进行慢慢升压(一定注意电流和电压的变化缓缓操作，电压不允许超过2500 伏)。当交流电压升至1000伏左右时，发现B相下夹铁与铁心处有烟气产生，随后测量绝缘电阻，发现绝缘电阻降至3兆欧。重新加压，当升至1650伏左右时，又发现该处有烟气产生。从而确定了铁心多点接地的具体部位。经过对铁心底部进行清理、多次冲洗油泥后测量绝缘电阻，发现绝缘电阻己上升到500兆欧。至此，多点接地故障被完全消除。

至于测量绝缘电阻时没有发生施加交流电压时所出现的有烟气产生的现象，是因为测量绝缘电阻时对绝缘施加的电压为直流2500 伏,高于交流1000伏,但在直流和交流电压作用下，绝缘上的电压分布是完全不同的，直流下按电阻分布，交流下按电容呈反比分布。施加的直流电压虽然比较高，但分担到造成多点接地铁锈上的比例却比较低，不会引起接地通路的明显发热；而加交流时电压分布却刚好相反，即使交流电压比较低，也足以使铁锈明显发热。

五、分接开关故障

分接开关是电力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。

当分接开关密封不严时，由于雨水侵入有可能导致分接开关相间短路；特别是有载分接开关，其限流阻抗在切换过程中可能被击穿、烧断,触头间的电弧可能越拉越长，使故障扩大。有时，由于分接开关滚轮被卡住，使分接开关接头停在过渡位置上，容易造成相间短路。如果分接开关的附加油箱密封不严，与变压器本体油箱相通，可能造成分接开关油箱油位过低，达不到标准要求。当分接开关带电操作时，将危及分接开关的安全运行。

变压器分接开关故障多发生在有载开关上。因为无载分接开关停电换挡时，要进行绕组直流电阻测量等必要的试验，因而容易发现故障隐患；而有载分接开关通常在带电、带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，引起绕组臣匝间或相间短路，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。

变压器任何一个部位存在缺陷，都有可能引发故障、甚至事故。因此，在变压器检修维护过程中，不要放过任何细节，发现并消除缺陷；同时要注意记录、分析、总结现场各类变压器故障及其处理事例，不断总结经验和提高变压器的检修维护水平，保证电力变压器长期、安全、高效、稳定运行。