浅析电力变压器故障

摘 要：在电力系统中，变压器是最为重要的电气设备之一，它主要承担着电压等级变换、电能分配及传输的任务，它的健康运行对于电网安全具有非常重要的意义。文中具体介绍了根据变压器结构进行划分变压器故障的四种类型，详细探析了电力变压器各种故障产生的原因，并提出有效排除故障的方法。为保障电力变压器的正常运行，有效提高供电可靠性，要求运行人员根据变压器的异常快速判断出故障发生的原因，并针对故障提出有效的解决方案。

关键词：变压器 故障 解决方法

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0081-01

电力变压器具有很多优点，如安装方便、价格比较便宜、保护设置简便易行，还可以根据不同用户需要的容量不同而设置等等。在实际的运行过程中，由于其内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，变压器故障也时有发生，我们需要较好了解它的故障类型及原因，有效避免变压器事故发生。

1 变压器故障类型

根据变压器结构来分，可以将变压器故障划分为短路故障、绕组故障、铁芯故障和绝缘故障四种故障类型[1]。

1.1 短路故障

在变压器的三种短路故障中，发生概率最高的是变压器出口短路故障。如果变压器出口短路故障突然发生，相当额定值的数十倍的短路电流会同时通过高、低压绕组，产生的热量会使变压器严重发热。如果变压器热稳定性不足、承受短路电流的能力差，会损坏变压器绝缘材料，造成变压器击穿及损毁事故的发生。

1.2 绕组故障

变压器的绕组是由带绝缘层的绕组导线按一定排列规律和绕向，经绕制、整形、浸烘、套装而成。因外界因素影响，变压器受到短路冲击时，若短路电流较小，继电保护能正确动作，此时绕组变形将是轻微的。如果短路电流很大，而继电保护延时动作或者拒动，绕组变形将会非常严重，绕组绝缘会开始损伤，老化和劣化，甚至可能造成绕组损坏，发生短路、断路和变形等故障，引起变压器内出现局部放电、过热、电弧放电等现象。即便是对于较轻微的变形，如果不及时进行检修，在经历多次的短路冲击后，长期的累积效应也会使变压器损坏[2]。

1.3 绝缘故障

变压器正常运行的根本是绝缘系统，变压器的使用寿命与绝缘材料的寿命直接相关。实践证明，大多变压器的损坏和故障都源于绝缘系统的损坏。据统计，变压器全部事故的85%都是绝缘事故。影响变压器绝缘性能的主要因素包括温度、湿度、油保护方式、过电压等等。进一步看，变压器整体温度的高低和变压器内绝缘油的微水含量成正比；湿度过大，水分过多，会导致绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数增大，加速绝缘油老化。

1.4 铁芯故障

传递和交换电磁能量的主要部件就是变压器的铁芯，变压器的正常运行要求铁芯质量好且单点接地。当铁芯出现多点接地的问题时，会使铁芯中产生祸流，增加铁耗，引起铁芯局部过热，遇到这种情况，要及时进行处理，如果处理不及时，变压器油将会劣化分解，产生可燃性气体，引起气体继电器动作，造成停电事故。

2 变压器故障分析

2.1 短路故障

变压器出口短路发生概率最高，其故障原因与结构设计、原材料的质量、制造工艺水平、日常运行工况等因数有关，但最为关键的是电磁线的选用，原因分析如下：（1）绕组绕制较松，换位处理不当，比较单薄，造成电磁线悬空。从事故损坏位置来看，变形多见换位处，尤其是换位导线的换位处。（2）变压器的漏磁场很难做到均匀分布，基本上铁轭部分相对集中，该区域的电磁线实际受到机械力也较大。换位导线在换位处因为爬坡可能改变力的传递方向，从而产生扭矩。基于垫块弹性模量的因数，轴向垫块不等距分布因素，会使交变漏磁场所产生的交变力延时共振，导致处在铁心轭部、换位处、有调压分接的对应部位的线饼首先变形[3]。（3）此外，绕组的预紧力控制不当造成普通换位导线的导线间相互错位、采用软导线导致抗短路能力差等也是短路故障的重要原因。

2.2 绕组故障

主要表现为匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等[4]。产生这些故障的原因总结起来大致如下：（1）制造工艺欠佳，压制不够紧，机械强度难以经受短路冲击，导致绕组变形绝缘损坏；（2）变压器绕组受潮，引起绝缘膨胀，堵塞油道，致使局部过热；（3）绝缘油混入水分，引起油质劣化；或者与空气的接触面积过大，造成油的酸价过高，绝缘水平下降；或者油面过低，部分绕组较长时间露在空气中，未能及时处理；（4）在制造过程中，亦或者是日常检修时，局部绝缘受到不同程度的损害，遗留下缺陷；（5）在运行中过程中散热不良，变压器长期过载，或者绕组内有杂物落入，使温度过高引起绝缘老化。

2.3 绝缘故障

（1）设计不合理，比如绝缘材料较薄、油道过窄，导致变压器投入不久就会产生故障。（2）变压器各相之间绝缘裕度不够，容易产生相间短路的故障。（3）变压器表面和变压器线圈之上有金属杂质覆盖，导致变压器运行过程中产生局部放电。（4）绝缘成型件在制造过程中受到污染，导致局部放电，降低了绝缘件的绝缘效果。（5）油箱的密封效果不好，水分进入变压器内部，造成变压器的局部绝缘强度降低，导致线圈对油箱的击穿。（6）变压器长时间超负荷运行，导致变压器油老化。

2.4 铁芯故障

最为常见的原因是铁芯柱的穿心螺杆或者铁轮的夹紧螺杆的绝缘受到损坏，其后果可能造成穿心螺杆与铁芯迭片两点连接，出现环流从而引起局部发热，最坏引起铁芯的局部熔毁。也有可能造成铁芯迭片的局部短路，继而产生涡流过热，将引起迭片间绝缘层损坏，导致变压器空载损耗增大，绝缘油劣化。

3 结语

变压器作为电力系统中最重要的设备，是全站设备运行的中心枢纽，一旦发生故障，要求运行人员能根据变压器的异常，及时迅速地分析出电力变压器故障的原因，并作出正确的检修，从而有效避免重大事故的发生。

参考文献

[1] 刘静.变压器的故障分析及处理[J].西北职教，2008（12）：48.

[2] 毛润年，杨勇.变压器的运行维护和事故处理[J].恩施职业技术学院学报，2006（4）：73-74.

[3] 杨天军.变压器故障原因分析[J].黑龙江科技信息，2009（14）：30.

[4] 张庆达.变压器故障诊断与修理[M].北京：机械工业出版社，2000.