电力变压器故障分析

摘要 变压器是电力系统中作为输变电的最主要的设备，因此对变压器安全可靠运行的要求是十分严格的，电力变压器在高电压下长期运行，会受到各种因素的影响：如过负荷运行、短路电流冲击等，性能逐渐下降。如果发生故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来无法估量的后果。尤其是长期运行后的材质劣化、绝缘老化与预期寿命减少（减短）等情况均可能发生，使得变压器小故障频发，大的灾难性事故亦有发生的可能，安全问题异常突出。由此本文对运行中变压器保护存在的问题进行分析并提出了补救措施。

关键词 电力变压器；短路故障；分析

中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）110-0189-02

0引言

电力变压器是电网中很重要的设备之一，它的可靠直接关系到电网能否安全经济的运行。提高电网的经济收益可从减少变压器的故障开始。

变压器故障的引发因素很多：从外部来说大致是有以下几种，绝缘套管的老化或是破裂引起的故障，引出线之间发生的一系列故障，绕组变形，绕组绝缘受潮，变压器内部些许杂质等等。而从内部来说，各相绕组发生短路，变压器过负荷，匝线短路，变压器接地故障等等。

本文主要讨论引起变压器故障原因与解决措施做相关的分析。

1 变压器故障原因分析

通常将变压器短路故障划分为：短路电动力或外部机械力引起的绕组变形故障，短路电流引起的绝缘过热故障，各相之间发生的短路故障，内部引线或是绕组对地的短路故障。

当变压器出现严重发热的现象，通常判断变压器发生了短路现象。这时高、低压绕组可能一起通过为额定值数十倍的短路电流。这时，高压侧要确保主磁通的稳定，那么会产生较大的电流对低压侧短路电流进行抵销以实现去磁作用，线圈的内部也会存在较大的机械应力，使线圈压缩，在解除短路故障后，应力也会跟随着消失。在机械应力重复作用线圈后，垫板与绝缘垫会出现松动脱落，铁芯夹板也跟随松动，高压线圈紧接着崩裂或畸变。由此产生的巨大热量将使变压器绝缘材料严重受损，从而导致变压器被击穿或是损毁。

内部电动力和外部机械力会使变压器绕组变形：1）因为两个轴向垫块之间的导线受电磁力作用，产生过大的弯矩导致其永久的变形，在正常情况，两饼间呈现变形对称；2）由于导线的情况下在轴向力作用下，相互挤压或撞击，导致倾斜变形，严重的倾斜变形可能会出现倒塌；3）因为过大的套装间隙，进而出现电磁线受的支撑力不够情况，这削减了变压器的抗短路能力；4）因为频繁的外部短路事故，在受短路电流的多次冲击后，电磁线受积累点动力效益引起内部相对转移或软化，最终击穿绝缘。

阻抗压降的不对称、三相电流的不对称、低压三相电压的不平衡等可由不均匀的配电变压器三相负载分配引起，这对用电设备构成安全隐患。其实，如果存在不确定负荷大小因素多、不同时用电多的情况，是难以平衡配电变压器低压供电负荷分配要求的，这时可考虑用大一级的配电变压器进行配电，尽量减少变压器单相长期长时间过负荷，导致温度高损坏变压器。

2 关于电力变压器故障的诊断方法

变压器油化验法，如果充油电气设备存在潜在性的故障，那么其会产生可燃气体并溶解于油，所以，以监测仪器检测变压器的故障气体，不间断的测定变压器故障产生的气体含量，对气体含量与类别做判断，进而明确变压器故障。

比如，某电力企业对110kV变电站的#1主变分析油样品的气相色谱，发现了油中含气量比较高，在后续的测量跟踪显示，总烃量较多。超过了GB7252―1987规定的极限值150uL/L，含量最高的是甲烷与乙烯，最低为乙炔，小于规定值，最终判定为超过700℃的过热高温故障，在后续的跟踪测试发现，一氧化碳与二氧化碳增长不明显，所以，固体绝缘材料引发的故障可以排除。综合研究分析，考虑为铁心多点接地故障。后检查主变吊芯，测试发现为多点铁芯接地故障。针对具体的故障情况，采取了放电冲击法消除故障。

变压器绝缘实验，有变压器的绝缘电阻、介质损失、交流耐压、泄露电流、吸收比与感应耐压等实验。绝缘部分的穿透性缺陷与引线套管缺陷可由泄露电流实验得知，在分析判断泄露电流的实验结果时，方法为比较法，与往年的相同类型线圈、变压器等比较，参数应该变化不显著。测量工具为兆欧表，对各线圈对地级线圈的绝缘电阻做测量。

例如，某电力企业大修变电站#1主变，在做绝缘实验时，发现110kV侧B相套管存在超标介损，选取套管油样做耐压实验发现不合格油耐压。对其进行干燥处理再做绝缘实验，指标达到标准，排除了故障。

另外，可以观察法对变压器的故障进行诊断，观察的对象主要是气味、声音、企业颜色和油温，所以，可通过听、看、闻、摸等方法诊断变压器故障。比如，某电力局进行#1主变的检查，发现套管将军帽存在发热现象。后停电做进一步检查，是引线与将军帽的铜螺母反上与松动烧损了引线丝扣。

3 减少短路事故的措施

1）选型要求的优化。变压器的选择应该满足短路试验的顺利通过，合理选择变压器短路抗阻与容量；

2）优化运行方式。在对短路电流核算后，应明确运行方式，制约短路电流的影响。为减少短路时的电流和简化保护配置，可以采取装备用电源自投装置后开环运行；对发生故障频繁的非重要出现，可进行退出重合闸保护；提升速切的保护能力，缩短保护时间，对负荷合理分配，避免三相或单相的长期过负荷，规程规定，配电变压器的不平衡中性线电流不应超过低压侧额定电流25%；

3）运行条件的优化。防止变压器过电压引起故障。通常要求装设避雷器在变压器的一、二次侧，对于具备大容量主变压器的场所，比如变电所、冶金类工厂，应安装过电压二次回路监控系统装置。增加电路线路与变压器出现的绝缘能力，重视安装检修电缆的质量。另外，还要提升线路的安全距离与安全走廊标准，减少近区故障的发生频率与危害；应全封闭重要的变电站中低压母线；提高开关质量选择，预防拒分情况发生。

4)提高运行管理的水平，第一，要预防因误操作带来的短路冲击情况；为对变压器的变形强度及时发现，可不定时的检测变压器运行并检修，确保将危害扼杀在萌芽中；第二，进行变压器的空载损耗与短路实验，明确变压器能否安全的运行。第三，预防分解开关事故，比较测试变压器的各挡位压的直流电阻与电压比。

参考文献

[1]王世阁，钟洪壁电力变压器故障分析与技术改进．电力出版社，2004.

[2]孙守海变压器匝间短路保护理论分析.变压器技术，2003，7.

[3]蔡育明.配电变压器故障及预防措施探讨.沿海企业与科技，2010(2)：141-144.

[4]杨天军.变压器故障原因分析.科技论坛，2008(4)：30-31.

[5]李秀国.变压器匝间短路故障的分析与处理.山东电力技术，2009(6)：28-29.