浅谈电力变压器故障分析及其诊断方法

浅谈电力变压器故障分析及其诊断方法

变压器的安全运行，是电力系统设备安全生产的重要保障，是人民生命财产的安全保障，针对电力变压器运行过程中的常见故障进行分析和归纳，提出变压器故障诊断和解决的方法，从而及时发现和解决故障，有效的预防安全事故的发生。

标签：电力；变压器；故障；诊断

引言

电力变压器是发电厂和电站的主要设备，承担着电能输送过程中增压和减压的作用，在长期工作运行中，故障是不可避免的，引发的原因客观而又复杂多变，有外部自然灾害等环境影响，还有设备结构缺陷等事故隐患。变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的根据电磁感应的原理，因原线圈和副线圈不同的匝数而改变输出电压。因此，对电力变压器在结构和使用中常见故障进行归纳总结，采取有效的措施，用以保障用电设备以及电网的安全运行。

1 电力变压器的常见故障及产生原因

1.1 绕组和引线故障

绕组故障主要是指发生在变压器线圈、绝缘和端子中的故障。绕组故障主要由以下原因引起：（1）变压器线圈的接头焊接牢不牢固，直接影响变压器绕组的工作寿命，焊接质量不达标导致电流不畅通，线圈引出线和套管导电杆连接不好，会使变压器在运行中接头过热导致绝缘保护老化，时间长了会造成绕组断路。（2）避免变压器线圈的绝缘中渗水，保持器身干燥，给电力变压器一个干燥的运行环境，可以降低故障的发生。（3）做好变压器避雷防护，加强变压器绕组薄弱处（如高压绕组的起始几匝、绝缘导线的末端等处）的防护，预防雷电冲击、对地弧光放电等瞬变过程发生绝缘损坏乃至击穿。（4）目前影响电力变压器稳定运行的一大隐患是变压器绕组变形。主要表现为：绕组轴向和径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。主要原因是变压器遭受严重的外部短路，在电动力和机械力的作用下，变压器绕组的尺寸或形状将发生不可逆的变化。（5）及时清理沉积在油箱底部的绝缘油，改善电力变压器散热环境，避免变压器工作环境温度过高，杜绝变压器超负荷运行，防止线圈绝缘变脆、脱落，引起绕组匝间短路，最终导致变压器故障。

端部出线变压器是现在应用比较广泛的设备，高压出线绝缘包扎要求比较高，但是引线故障频发，短路、断路、接触不良。主要原因是焊接质量直接影响到引线故障的产生与否。若发生引线短路，应立即采取断电停止运行变压器，防止短路扩大发展，形成火灾酿成更大的灾难。

1.2 高压出线套管故障

套管一般是陶瓷结构，是电力变压器连接的重要保护装置，正确选取套管绝缘的工作场强设计套管，保证长期工作电压下不应发生有害的局部放电；选用介电常数小，介质损耗小的新型绝缘纸；选用介电常数较大的浸渍剂，降低浸渍剂或气隙中的电场强度，提高浸渍剂的吸气性能；采用硅油，提高局部放电熄灭场强；改善套管的密封性能，防止套管渗水漏油，预防产生局部放电。导致套管故障的因素有套管自身缺陷，引起套管损坏、漏油致使套管缺油而过热、套管瓷套的表面受污染等，因此只有正确维护，确保套管的安全运行，才能保证电力变压器的安全性能，使电网正常运行。

1.3 分接开关故障

分接开关故障主要原因触头接触不良、触头间短路或对地放电、分接开关引线松动等。在电力变压器故障中，大部分故障属于分接开关故障，如变压器质量存在问题；在安装、运行操作及维护过程中存在不当行为造成弹簧变形压力不足、接触不可靠、引线紧固不良、开关触头氧化、分接开关不到位等现象。因此对于运行中的分接开关的检测，对于预防变压器故障具有重要现实意义。

1.4 磁路部分故障

变压器的铁芯、铁轭及其夹件统称为磁路部分。变压器铁芯和绕组电磁能量转换，铁芯质量好坏是决定其正常运行的关键。磁路故障产生的原因主要有：（1）检查运行中的电力变压器铁芯接地是否良好，避免多点接地，防止变压器局部过热导致导致变压器跳闸，甚至造成变压器直接损坏。（2）降低变压器的铁损是减少磁路部分故障的有效保障。铁芯叠片之间的绝缘或与铁轭夹件之间的绝缘产生损坏会产生很大的循环涡流，并由此产生大量的热量，从而危及铁芯和线圈的绝缘。（3）改进工艺加强变压器铁芯或铁轭叠片的边缘整洁度，保持干燥环境，降低局部过热的几率。

1.5 绝缘故障和密封不良

变压器的绝缘系统主要由变压器油和绝缘纸、板以及绝缘件构成，绝缘效果直接影响到电流的通畅，影响绝缘的原因主要有绝缘件在制造过程中，其表面或内部被导电质污染，运行中会造成绝缘件表面放电或内部发生局部放电。目前变压器运行中的常见故障是绝缘强度下降进而导致变压器整体绝缘性能下降，形成的主要原因是变压器油受到污染。新的绝缘油是淡黄色的，长时间工作绝缘油就会变黑，这时就要化验绝缘油各项指标，及时过滤或更换绝缘油。变压器油道不畅和油流速度过高会导致运行中的变压器油流带电，会对电力变压器的安全运行造成极大危害。杜绝变压器设计制作的偷工减料，避免采用薄绝缘、小油道的设计制造，加强变压器油箱上的局部密封，做好变压器防水，加强变压器局部的绝缘强度，防止线圈或引线对油箱或对铁芯构件击穿，线圈匝间绝缘遭受的危险性最大。变压器连接处理不好，如焊接质量控制不好、密封效果差，产生漏油、漏气现象，从而降低变压器的质量，减少变压器的使用寿命。

2 电力变压器故障常用的诊断方法

2.1 观察法

变压器运行中是无噪音，没有特殊气味，变压器产生故障时，其设备就会震动，产生绝缘过热散发出烧焦气味、产生气体颜色以及油温都会出现异常。通过闻味、听声、观查温度等方式来对变压器的故障进行初步诊断，及时采取措施，将损失降低。

2.2 变压器绝缘试验

变压器的使用寿命是由绝缘物质的寿命决定的，因此绝缘物质的绝缘效果测试至关重要。主要包括：①测量绝缘电阻；②吸收比；③泄漏电流；④介质损失角的正切值；⑤绝缘油和交流耐压试验。由于变压器的绝缘结构复杂，使用材料品多，致使整个绝缘系统很不均匀，如果结构设计不合理会造成局部电场强度过高，制造工艺不良，如真空干燥，真空浸不彻底会使绝缘系统中含有气隙，残留气泡，这些都可能造成变压器局部放电、导致油纸绝缘发生损坏、绝缘击穿。对于绝缘介质的耐压强度、冲压强度、撕裂强度、坚韧性都进行试验，同时还要检查变压器是否受潮，绝缘老化，油质劣化，绝缘上附着油泥及严重局部缺陷等。因测量结果常受试验品表面状态和外界条件（如电场干扰，空气湿度等）的影响，故要采取相应的措施，使测量的结果准确，真实。

2.3 变压器油化验

变压器绝缘油的作用是绝缘、散热、灭弧。具有密度小、粘度适中、闪点高、凝固点尽量低的要求。绝缘油化验是一种常见且有效的故障诊断方法。首先通过观察油的颜色、检测油中水分的含量，测试油的酸值，介质的损耗因数，闪点等。分析绝缘油成分含量来确定变压器故障的类型。同时测定绝缘油中相对水分的含量可以判断绝缘效果是否有缺陷。

3 结束语

随着社会的不断进步，电力能源对人类社会生产生活的影响力至关重要，大面积停电事故频繁出现，已为各国电网安全问题敲响警钟。电力变压器故障所造成的电网事故时有发生，对电网造成了很大的危害，对于人民的生命财产造成巨大损失，因此，做好电力变压器的研发与日常维护工作，加强消防安全教育，确保电力设备安全运行。

参考文献

[1]金丽春.电力变压器的故障分析[J].煤炭技术，2009，28（4）：51～52

[2]张元，郭建.变压器故障诊断方法探讨[J].山西电力，2010，15（2）：20～22