變壓器是電力網(wǎng)中最重要的設(shè)備之一，其常見的故障有局部放電、局部過熱、絕緣老化、鐵心多點(diǎn)接地、調(diào)壓開關(guān)失靈和套管故障、冷卻裝置故障等，盡管電網(wǎng)對(duì)主變壓器配置了許多繼電保護(hù)裝置，但保護(hù)動(dòng)作在變壓器故障后用于切除故障，是避免事故擴(kuò)大的有效措施，不足以可靠地監(jiān)視變壓器運(yùn)行。因此，對(duì)運(yùn)行變壓器存在隱患和故障的預(yù)知、預(yù)測(cè)則顯得尤為重要。

電力變壓器指的是電力系統(tǒng)一次回路中供輸、配、供電用的變壓器。在供電系統(tǒng)中變壓器是非常重要的電氣設(shè)備。在電能的傳輸和配送過程中，電力變壓器是能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵?，是國民?jīng)濟(jì)各行各業(yè)和千家萬戶能量來源的必經(jīng)之路，是電網(wǎng)中最重要和最關(guān)鍵的設(shè)備。其運(yùn)行狀態(tài)直接影響系統(tǒng)的安全性，隨著超高壓和特高壓輸變電技術(shù)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)容量加大和覆蓋面增廣，它的故障可能對(duì)電力系統(tǒng)和用戶造成重大的危害和影響。

變壓器常見故障及原因

變壓器的過熱故障

變壓器的過熱故障是最常見的故障之一。因?yàn)槠湓谶\(yùn)行中缺乏監(jiān)視，巡視檢查不到位使其過載的情況得不到及時(shí)掌握和控制。在正常運(yùn)行負(fù)載下，其發(fā)生過熱故障主要原因有：

繞組過熱、分接開關(guān)接觸不良、引線故障、漏磁導(dǎo)致的故障、變壓器冷卻裝置故障。

變壓器短路故障

指其出口或近區(qū)發(fā)生短路引起的故障。該異常運(yùn)行是在其運(yùn)行中常有的。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年來一些地區(qū)110KV及以上變壓器遭受短路電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞變壓器約占全部事故的50%以上，與前幾年比較呈大幅度上升的趨勢(shì)，應(yīng)引起人們的足夠重視。

變壓器突發(fā)短路可能引起絕緣熱故障，因短路電流值將高達(dá)額定電流17倍以上，使繞組線圈產(chǎn)生很大熱量，線圈等絕緣材料嚴(yán)重受損使其形成繞組擊穿損壞事故。

變壓器放電故障

主要是其內(nèi)部放電對(duì)絕緣造成破壞。這是因?yàn)橐环矫娣烹娰|(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并擴(kuò)大至絕緣擊穿，另一方面放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氫等活性氣體的化學(xué)作用，使局部絕緣受到腐蝕，介損增大導(dǎo)致絕緣熱擊穿。

變壓器進(jìn)水受潮的故障

變壓器由于進(jìn)水受潮而引發(fā)絕緣事故占絕緣事故的10%～20%。進(jìn)水原因有：套管頂部連接帽密封不良，水分沿引線進(jìn)入繞組絕緣內(nèi)，引起擊穿事故；呼吸器的干燥劑失效；污爆管密封不嚴(yán)或潛水泵滲漏；油枕隔膜或膠串破損等情況，外界的潮氣會(huì)通過這些途徑進(jìn)入變壓器，使絕緣受潮。此外還有檢修過程中，器身暴露空氣中時(shí)間過長，空氣中溫度過大造成絕緣受潮。

變壓器絕緣故障

變壓器的壽命主要取決于變壓器使用的絕緣材料的壽命，實(shí)踐證明大多數(shù)變壓器的損壞和故障大都是因絕緣系統(tǒng)損壞而造成的，據(jù)統(tǒng)計(jì)變壓器絕緣故障形成事故約占全部變壓器事故的85%以上。一般變壓器的預(yù)期壽命定20～40年，但由于實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載較額定值為低，溫升的累積較設(shè)計(jì)值低，因而變壓器的實(shí)際壽命的預(yù)期的要長許多，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，維護(hù)得好的變壓器實(shí)際壽命可達(dá)50～70年。

變壓器鐵心故障

造成鐵心故障原因有制造安裝和檢修過程中疏忽。將異物、雜物掉入油箱；鐵心夾件、尺寸不對(duì)；鐵心絕緣脫落；運(yùn)輸中定位釘未翻動(dòng)或拆除；絕緣油泥污垢堵塞鐵心散熱通道；下夾件與鐵扼的木墊及絕緣損壞受潮等等。

變壓器分接開關(guān)故障

變壓器的分接開關(guān)故障占有一定比例，約占全部故障的5%～10%，故障停運(yùn)時(shí)間占整個(gè)非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間不到5%。分接開關(guān)故障常反映在開關(guān)彈簧壓力不足，滾輪壓力不足，壓力不均，接觸不良，接觸面過小，接觸電阻增大，燒傷，引線連接不良，此外分接開關(guān)相互絕緣距離不夠等等。

電力變壓器的故障檢測(cè)診斷方法

利用人的感官診斷變壓器故障。通過人們對(duì)聲音、振動(dòng)、氣味、變色、溫度等的感覺來判斷電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的各種現(xiàn)象的變化來分析故障發(fā)生的部位和程度。

變壓器產(chǎn)生“嗡嗡”聲的原因有：硅鋼片的磁滯伸縮引起的振動(dòng)；鐵心的接縫與疊層之間的磁力作用引起的振動(dòng)；繞組的導(dǎo)線之間或線圈之間的電磁力引起振動(dòng)；強(qiáng)迫冷卻式的變壓器，其風(fēng)扇和冷卻泵產(chǎn)生的噪音等。

油浸變壓器的外觀檢查

（1）漏油

變壓器外面沾粘著黑色的液體或者閃閃發(fā)光的時(shí)候，首先應(yīng)該懷疑是漏油。大中型變壓器裝有油位計(jì)，可以通過油面水平線的降低而發(fā)現(xiàn)漏油。

（2）變壓器油溫度。

（3）呼吸器的吸濕劑嚴(yán)重變色。

吸濕劑嚴(yán)重變色的原因是過度的吸潮、墊圈損壞、呼吸器破損、進(jìn)入油杯的油太多等。通常用的吸濕劑是活性氧化鋁（礬士）、硅膠等，并著色成藍(lán)色。然后當(dāng)吸濕量達(dá)到吸濕劑重量的20%～25%以上時(shí)，吸濕劑就從藍(lán)色變?yōu)榉奂t色，此時(shí)，就應(yīng)進(jìn)行再生處理。吸濕劑再生處理應(yīng)加熱至100～140°C直至恢復(fù)到藍(lán)色。對(duì)呼吸器如果管理不善，就會(huì)加速油的老化。

機(jī)械類檢測(cè)裝置

（1）瓦斯氣體繼電器

這種繼電器廣泛應(yīng)用于帶油枕的變壓器。第1對(duì)觸點(diǎn)供輕故障報(bào)警用，它是變壓器中絕緣材料，結(jié)構(gòu)件中的有機(jī)材料燒毀時(shí)，油的熱分解而產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氣體繼電器的氣室，當(dāng)氣體積聚到一定時(shí)量，氣體繼電器輕瓦斯觸點(diǎn)動(dòng)作。第2對(duì)觸點(diǎn)用于重故障，它是在變壓器內(nèi)部因絕緣擊穿、斷線等而引起油中閃絡(luò)放電弧、變壓器內(nèi)部壓力劇增，油急速流向油枕時(shí)繼電器重瓦斯觸點(diǎn)動(dòng)作。

（2）防爆裝置

防爆裝置是當(dāng)內(nèi)部壓力升高至一定的數(shù)值時(shí)發(fā)生動(dòng)作，使油箱內(nèi)部壓力向外部釋放的裝置，用于保護(hù)油箱和散熱器。

電氣類檢測(cè)裝置

（1）差動(dòng)繼電器

差動(dòng)繼電器的動(dòng)作原理是：在變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)分別安裝了按變壓器匝數(shù)比選定的電流互感器，利用變壓器產(chǎn)生匝間短路之類事故時(shí)所引起的電流差值，使繼電器動(dòng)作。因此，變壓器運(yùn)行中如果差動(dòng)繼電器發(fā)生動(dòng)作，一般都是匝間短路之類內(nèi)部故障。

（2）過電流繼電器

這是在電力設(shè)備或線路發(fā)生短路事故，或者過負(fù)荷時(shí)進(jìn)行保護(hù)的繼電器。如果設(shè)備外部線路沒有相間短路，也沒有過負(fù)荷，就應(yīng)考慮是變壓器內(nèi)部短路。檢測(cè)變壓器內(nèi)部故障的其他方法還有分析溶于油中的氣體的方法，看溫度計(jì)的指示有否異?；蚋鶕?jù)內(nèi)部有否異常聲音而進(jìn)行檢查的方法等。

利用儀器儀表檢測(cè)診斷故障

保護(hù)繼電器動(dòng)作時(shí)或從外面觀察認(rèn)為內(nèi)部有異常時(shí)，首先應(yīng)查清當(dāng)時(shí)噴油的程度、響聲大小與部位，保護(hù)繼電器動(dòng)作狀態(tài)，負(fù)責(zé)情況和電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀等情況作為參考。同時(shí)通過變壓器的電氣試驗(yàn)，油中的含氣分析，變壓器總的絕緣性能試驗(yàn)，絕緣油試驗(yàn)等進(jìn)行綜合分析，以便對(duì)故障的部位和程度作出一定的檢測(cè)，都需要用專用儀器儀表進(jìn)行檢測(cè)診斷。

案例分析

北疆某電廠主變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行7分析研究，從而總結(jié)出在今后的運(yùn)行、檢修過程中要做到的一些預(yù)防措施及注意事項(xiàng)。

電廠簡介

電廠裝有四臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，型號(hào)為HLFN70-LJ-160，單機(jī)容量為8MW，電氣主接線為擴(kuò)大單元接線方式，兩條110 K V線路，兩條l 0KV直配線，兩臺(tái)主變壓器，主變壓器容量是20000KVA，額定電壓121（±2×2.5%）/10.5KV，額定電流是100，45A/1099.71A，調(diào)壓方式：無載調(diào)壓。

故障的原因及處理

（1）故障現(xiàn)象

由于主變壓器運(yùn)行已幾年時(shí)間，需外部清掃。聯(lián)系值班調(diào)度將1號(hào)主變正常停電后，由值班人員對(duì)主變外部進(jìn)行常規(guī)檢查和清掃。工作完成后由110KV高壓側(cè)斷路器對(duì)1號(hào)主變充電，在高壓側(cè)斷路器合閘的同時(shí)，電廠中控室信號(hào)屏光子牌出現(xiàn)了“10KV單相接地”信號(hào)，過了幾分鐘后又出現(xiàn)了“1號(hào)主變輕瓦斯動(dòng)作”的信號(hào)，值班人員立即檢查了10KVI段母線電壓，結(jié)果B相相電壓為零，A、C兩相相電壓正常，而110KV母線各相電壓也均正常。運(yùn)行人員又對(duì)主變本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器勵(lì)磁分接開關(guān)處有像水沸騰時(shí)發(fā)出的異常聲響，值班人員立刻停運(yùn)了該變壓器并匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)。

（2）處理經(jīng)過

檢修人員首先對(duì)瓦斯繼電器內(nèi)的氣體進(jìn)行了分析，此氣體為淡黃色且可燃，這說明變壓器內(nèi)部肯定有故障，隨后對(duì)主變的分接開關(guān)進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)的位置出現(xiàn)變動(dòng)，前一次調(diào)整的位置在+1檔，而實(shí)際位置卻在+1檔和+2檔之間。然后對(duì)主變進(jìn)行了絕緣電阻、直流電阻和絕緣油的耐壓、色譜分析試驗(yàn)，通過對(duì)比，有兩項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果不合格，一是分接開關(guān)在+1檔位的接觸電阻測(cè)試不出，二是對(duì)變壓器的絕緣油進(jìn)行色譜分析后，絕緣油中的乙炔（C2，H2）、氫氣（H2）、總烴含量均超過了規(guī)定值，根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定：C2H2》5 PPm、H，》150 PPm、總烴》150 PPm時(shí)應(yīng)引起注意。檢修人員將變壓器內(nèi)的油放空后，進(jìn)入變壓器內(nèi)對(duì)分接開關(guān)進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)+1檔的兩個(gè)觸頭表面有放電和少許燒傷的痕跡，對(duì)表面進(jìn)行打磨處理，上好定位銷后重新測(cè)試接觸電阻，+1檔的接觸電阻為：AO=1.229、BO=1.227、CO=1228（測(cè)試溫度為14℃），直流電阻符合規(guī)程要求。將絕緣油注入變壓器，用真空濾油機(jī)對(duì)絕緣油進(jìn)行了自循環(huán)過濾，重新作了絕緣油色譜分析試驗(yàn)，此時(shí)油中乙炔、氫氣、總烴值符合標(biāo)準(zhǔn)。將變壓器投運(yùn)后，一切正常。

原因總結(jié)

此次事故發(fā)生是由于分接開關(guān)位置變位的原因，是在前一次分按開關(guān)檔位調(diào)整后，對(duì)分接開關(guān)起限位鎖定的螺栓沒有固定到位，值班人員在對(duì)變壓器進(jìn)行外部清掃時(shí)接觸到分接開關(guān)調(diào)整檔位的圓盤，圓盤受力轉(zhuǎn)動(dòng)后，帶動(dòng)分接開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)，故而造成分接開關(guān)的檔位發(fā)生了變化。重新送電后由于分接開關(guān)的接頭接觸不良，所以兩個(gè)觸頭表面產(chǎn)生局部放電以至引起絕緣油中的乙炔、氫氣、總烴含量超標(biāo)。

預(yù)防措施

通過此次事故，我們認(rèn)為對(duì)于無載調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)在今后的運(yùn)行中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在對(duì)分接開關(guān)進(jìn)行切換前、后都必須測(cè)量其直流電阻。使用過的分接開關(guān)接觸部分可能有一些局部熔傷，長期未用的分接頭表面則可能存在氧化或觸頭不潔、鍍層剝落、彈力不夠、焊接脫落等現(xiàn)象，從而造成分接頭的接觸不良，接觸電阻增大。這就將造成其局部過熱，并危及變壓器的安全運(yùn)行，乃至造成變壓器燒毀事故;還有可能引起絕緣油迅速劣化，從而被迫停運(yùn)。因此，變壓器在切換分接開關(guān)前、后都必須測(cè)量直流電阻，且三相電阻值相差不得超過2%。

（2）無載調(diào)壓分接開關(guān)應(yīng)在停電狀態(tài)下進(jìn)行切換，切換時(shí)應(yīng)多轉(zhuǎn)動(dòng)幾次手柄，對(duì)其觸頭表面的油污進(jìn)行清除。切換必須到位，到位后要固定好定位銷，防止松動(dòng)變位。

（3）主變往往在大修后容易發(fā)生分接開關(guān)接觸不良的故障，穿越性故障后也可導(dǎo)致燒傷接觸面。在運(yùn)行過程中，特別要注意輕瓦斯動(dòng)作情況，如果瓦斯頻繁動(dòng)作說明有可能存在此故障，取油樣化驗(yàn)，可得出絕緣油的閃點(diǎn)迅速下降}同時(shí)也可通過油的色譜分析來判斷。最后，可將變壓器停運(yùn)，測(cè)量三相分接頭的直流電阻來確定分接開關(guān)接觸情況，當(dāng)分接開關(guān)接觸不良導(dǎo)致斷相時(shí)，從指針表中就可判斷。

通過此次事故的發(fā)生，我們認(rèn)為供電變壓器在平時(shí)的運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)巡視檢查力度，在進(jìn)行維護(hù)和檢修過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)程、規(guī)章，確保變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。