浅议变压器内部过热故障的诊断及防范措施

【摘 要】随着电力行业的快速发展，电力变压器的安装容量、单台容量和电压等级都在不断增加，其运行过程中容易受到外部和内部因素的因素而产生各种故障，其中内部过热故障占很大比重，若不及时处理会引起变压器的损坏而影响电力系统的安全运行。本文笔者结合实际工作经验，就变压器内部过热故障的诊断和防范措施进行了探讨，以防止同类事故的重复发生。

【关键词】变压器；内部过热；诊断

【中图分类号】TM411【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0062-01

作为变压器的常见故障，内部过热故障通常由磁路故障、接点接触不良、导体故障和局部散热不良等原因引起，它可能引发固体绝缘的劣化和设备的永久损坏等事故，从而给变压器的安全运行和电网的可靠供电造成影响。因此，如何快速准备地判断变压器内部过热故障的原因，并采取适当的防范措施来确保变压器的安全运行，是一项值得深入研究和探讨的课题。

1. 变压器内部过热故障判断的依据和方法

1.1 气相色谱法

变压器油和固体绝缘材料在电和热的作用下会分解出一些特性气体。在正常运行状态下，变压器内部绝缘油和固体绝缘材料除了会产生一些非气态劣化物外，还会产生少量的氢气、碳的氧化物和低分子烃类气体等，其中碳的氧化物（CO、CO2）的成分最多，其次是氢和烃类气态。当变压器发生内部过热故障时，热点只影响到绝缘油的分解而不涉及固体绝缘的裸金属过热性故障，并且油中溶解气体以CH4和C2H4为特征气体，两者之和通常会占到总烃的80%以上。当故障点温度较低时，CH4所占的比例较大；随着故障点温度的升高（500℃以上），C2H4和H2的比例逐渐增加；当故障点温度超过800℃时，会产生少量的C2H2，但含量不会超过C2H4的10%。涉及固体绝缘的过热性故障时，除了会产生上述低分子烃类气体外，还会产生较多的CO和CO2，同时CO/CO2的比值会随着温度的升高而逐渐加大。

据此，我们可以根据色谱《导则》，通过分析油中溶解气体的成分、特征气体含量、变化趋势、IEC三比值法和无编码比值法来判断变压器是否存在内部过热故障及其发展程度。

1.2 电气试验法

油中气体分析能够及时有效地判断变压器内部有无故障和故障类型，但故障程度及其部位必须结合其他检测（局部放电试验、绕组直流电阻和空载特性、微水分析等）结果和该设备的结构、运行检修等情况来综合判定。其中，对于电流回路故障可以采取测试线圈直流电阻的方法，直流电阻试验可以检查变压器内部导电回路的焊接或接触是否良好；对于铁芯多点接地故障可以采取测试变压器铁芯外引接地线中的环流或铁芯对地绝缘电阻来判定。

2. 变压器内部过热故障的原因和防范措施

变压器内部过热故障通常为局部过热和温度升高，根据其严重程度又可分为轻度过热（一般低于150℃）、低温过热（150℃～300℃）、中温过热（300℃～700℃）和高温过热（一般高于700℃）。具体说来，导致变压器内部过热故障的原因主要有引线接头故障、分接开关电接触性故障、铁芯故障、高低压绕组故障和局部散热不良等，本文将针对变压器内部过热故障的原因和防范措施进行详细的研究。

2.1 铁芯故障及其防范措施的分析

铁芯故障约占到变压器内部过热故障的30%，最主要的是铁芯多点接地故障和铁芯内部片间短路。在正常运行状态时，电力变压器的铁芯只允许一点接地，因此铁芯多点接地可能会导致不同接地点在磁场中感应出不同电位而形成环流，环流会引发局部过热而导致绝缘油的分解和铁芯的损坏。

一般说来，导致变压器铁芯多点接地故障的原因主要有：变压器油箱内留有安装时遗留的异物（如螺钉和螺母）；铁轭的压钉碰住铁轭；铁芯装配及引线焊接过程中遗留的金属异物；在运输或运行过程中，由于振动造成夹件绝缘移位而导致铁芯和夹件接触；基建安装工作疏忽，没有将变压器油箱上的定位钉卸掉；上、下夹件和铁轭间的垫块受潮或表面附有油泥，导致其绝缘降低。

针对铁芯故障可采取如下防范措施：（1）低压交流冲击法；（2）冲击电流放电法；（3）采用气相色谱分析，注意产气速率以监视故障的发展；（4）在铁芯外引接地线上串接一个适当的电阻，从而减小铁芯的接地电流；（5）如果找到了故障点而无法处理时，可将铁芯的正常工作接地点移至故障点同一位置，这样可减小环流。

2.2 引线接地故障及其防范措施的分析

引线接地故障约占到变压器内部过热故障的15%，主要出现在变压器低压绕组与管套的连接处。这种接触为固定接触，一般是由于安装或检修后，套管连接螺丝没拧紧或变压器运行在大电流下，接触面氧化、腐蚀和污染，逐渐形成较大的接触电阻，最终形成内部过热故障，严重时会导致接头烧毁和有机绝缘炭化而导致变压器烧毁。

针对引线接地故障可采取如下防范措施：（1）对大型电力变压器，安装或检修后要做直流电阻试验并进行油色谱分析；（2）对运行中的电力变压器，用红外测温仪进行在线检测，如果发现局部过热应立即进行油色谱分析和直流电阻试验，并停电检查。

2.3 分接开关电接触性故障及其防范措施的分析

分接开关电接触性故障约占到变压器内部过热故障的50%以上，主要出现在调压频繁和负荷电流大的变压器。在频繁调压中会造成触头之间的机械磨损和电腐蚀，电流的热效应会引发弹簧弹性的下降而导致动、静触头间的接触压力下降，这些都将导致触头之间的接触电阻增大。接触电阻增大，会使得触头之间的发热量增大，而发热加速了触头表面的氧化腐蚀和机械变形并形成恶性循环，如不及时处理就会引发变压器的损坏。与此同时，无励磁调压变压器的分接开关也会由于触头表面腐蚀、氧化和触头间接触压力减少，而使接触电阻增大，从而形成变压器内部过热故障。

针对分接开关电接触性故障可采取如下防范措施：（1）对有载分接开关，切换4000此或运行3个月就要进行油色谱分析，每年要做直流电阻试验，如有异常要抽出分接开关进行检查；（2）对经常过负荷运行的变压器或发生严重出口短路的变压器，要及时测直流电阻和进行油色谱分析；（3）对无励磁调压变压器投运前要测绕组直流电阻试验，试验正常后方可投入运行。

2.4 其他原因的分析

除了上述三种原因外，引发变压器内部过热故障的原因还有很多，虽然这些原因发生的几率相对较小，但仍然不可忽视。

（1） 冷却装置异常。风冷装置风路堵塞、风扇电源失去、风扇反转和风扇启动值设置错误等原因会引起冷却装置异常，从而造成变压器内部过热。

（2） 漏磁导致过热。在大型变压器中，由于漏磁通密度较高，会在铁芯上、下夹件拉杆等部位产生高度集中漏磁通，产生局部过热现象。

（3） 异物引起局部过热。变压器内部残留的异物不仅可能造成绕组匝间短路而引发局部过热，而且可能在异物中形成环流而引发局部过热。

3.小结

电力变压器是电力系统中的重要设备，其稳定运行关系到电力系统的安全，因此对电力变压器内部过热故障进行诊断和预防具有十分重要的现实意义。变压器内部过热故障主要发生在油箱、绕组、铁芯、连接螺栓、引线、拉板、夹件和无载分接开关等部位，在实际运行中要加强对这些部件的检测，并采取可靠的措施来预防变压器内部过热故障的发生。

参考文献

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