正文变压器故障37

1第1章绪言变压器的故障机理与变压器故障模式及危害程度，通过对特征气体的色谱分析，可初步推断变压器内部故障的性质、部位，再结合电气试验等其他手段，综合分析判定，可提高变压器内部故障诊断的准确性通过变压器故障实例，获得数据进行归纳、分析，确定故障类型。过热故障在变压器的各种故障中占有很大比重并且种类多样。色谱分析能够较为有效的判断出过热故障，电气试验则能对故障的原因和部位进行较准确的判断。提出了色谱分析和电气试验相结合的过热故障诊断方法，并给出了具体的流程和检测方法。通过具体实例，验证了方法的有效性。变压器故障的种类多种多样，包括外部附件的缺陷直到绕组的绝缘击穿等等。按故障发生的部位可分为外部故障和内部故障；按故障发生的过程可分为突发性故障和长年累月逐步扩展而形成的故障，这些故障可能相互影响、转化，使故障更趋严重。变压器故障分析和诊断的方法有：1、直观检查方法对于运行中的变压器，通过日常的巡检对发生下列异常现象，可直观地诊断出一些比较明显的故障性质。(1)温度过高或声音异常其原因可能是过负荷运行、环境温度超过40℃、冷却系统故障、漏油引起油量不足等。(2)振动、响声异常及有放电声其原因可能是电压过高或频率波动，紧固件松动，铁芯紧固不良，分接开关动作机构异常，偏磁现象等，外部接地不良或未接地的金属部分出现静放电，瓷件、套管表面粘附污秽引起局部火花、电晕等。(3)气味异常或干燥剂变色其原因可能是套管接线端子不良或接触面氧化使触头过热产生异味和变色，漏磁通、涡流使油箱局部过热，风扇、潜油泵过热烧毁产生的异味，过负荷造成温升过高，外部电晕、闪络产生的臭氧味，干燥剂受潮变色等等。(4)油位计指示大大低于正常位置，其原因可能是阀门、密封圈部位焊接不2好或密封不良漏油，油位计损坏漏油，以及内部故障引起喷油；(5)瓦斯继电器的气室内有气体或瓦斯动作，其原因可能是内部局部放电，铁芯不正常，导电部分过热。(6)防爆装置的防爆膜破裂、外伤及有放电痕迹，其原因可能如瓦斯、差动等继电器动作，一般为内部故障。(7)瓷件、瓷套管表面出现龟裂、外伤和放电痕迹，其原因可能是过电压或机械力引起。几乎所有的故障一开始都是经直观检查发现的，它是发现故障的最开始和必经的步骤。但要进一步分析原因，必须利用有效的检测手段来诊断。2、电气预防性试验方法电气预防性试验是变压器故障最主要的诊断方法，其有效性对诊断结果的准确性有着确定性影响，通过各种有效的试验，获取可靠、准确的试验结果是正确诊断变压器故障的基本前提。试验项目次序基本上是按照项目的重要性排列的。在总共32个试验项目中，有些是在变压器解体后才能进行的，有些是与其它项目同时进行或附带进行的，有些是变压器投运前或投运后的例行检查、试验项目，有些项目在特殊情况下进行，而交流耐压试验是一种破坏性试验，对试验设备的要求很高，现场条件一般很难满足，所以是变压器绝缘水平的一种考核项目。通过绕组分接头电压比试验，能够检验分接开关档位、变压器联结组别是否正确，对于匝间短路等故障也能灵敏地反映，但对于绕组变形故障则无能为力。可以这样认为，电压比试验是一种常规的带有检验和验证性质的试验。通过对发生故障或事故的变压器进行检查和事后分析，发现绕组变形是许多故障和事故的直接原因。一旦变压器绕组已严重变形而未被诊断出来，仍继续投入运行，则极有可能导致事故的发生，轻者造成停电，严重者烧毁绕组和线圈。在现有的条件下，对变压器绕组严重变形故障的诊断可以通过变压器空载试验、短路试验及阻抗测量实现。当绕组发生变形时，变压器内部的磁路结构发生变化，空载电流及损耗、短路损耗及阻抗会发生一定的变化，通过横向相间比较、纵向历史数据比较，有可能判断。3、油中溶解气体分析法3油中溶解气体分析方法是充油电气设备内部故障早期诊断的有效方法，这不仅为IEEE所认可，而且被实践所证实。对于电气设备中充油量最大的电力变压器，油中溶解气体分析自然是非常有效的故障诊断方法。特征气体可反映内部故障点引起的油、纸绝缘的热分解本质，气体特征随着故障类型、故障能量及其涉及的绝缘材料不同而不同，故障点产生烃类气体与故障源的能量密度之间有密切的关系。特征气体判断法对故障性质有较强的针对性，比较直观方便，缺点是没有明确量的概念。要对故障性质作进一步的探讨，估计故障源的温度范围等，还必须找出故障产气体组分的相对比值与故障点温度或电应力的依赖关系及其变化规律，即组分比值法。目前常用的是IEC三比值法。三比值法在变压器故障诊断中发挥了重要作用，但是该方法在应用中存在以下几个问题：(1)只有根据各组分含量的注意值或产气速率的注意值有理由判断可能存在故障时，才能进一步用三比值法判断故障性质。换言之，当油中特征气体含量或产气速率未达到注意值时，不宜应用三比值法进行判断；(2)在实际诊断过程中，有时会出现编码缺损的情况，即根据编码规则和分类方法得到的编码超出了已知的编码列表，因而无法确定故障性质；(3)当多种故障同时发生时，三比值法难以区分。针对特征气体法中的语义表达、三比值法中的编码缺损等问题，已经有人在这方面做了不少工作。其中，有代表性的处理方法是采用模糊数学方法，并且已取得一定效果。4第2章故障判断2.1变压器分类我国电力变压器产品可按容量大小分为大型变压器(容量大于或等于8000kVA)和中小型变压器(容量小于或等于6300kVA)；也可按电压等级分为6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV和500kV等。作为电压变换设备，变压器被广泛应用于输电和配电领域，特别是6kV、10kV和35kV电压等级的变压器，在油田生产、商业、居民配电系统中被普遍使用，且数量巨大。2.2变压器的原理变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如图2-1）图2-1变压器原理当一次侧绕组上加上电压U1时，流过电流I1，在铁芯中就产生交变磁通φ1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别出感应电势E1、E2，感应电势公式为：E=4.44fNφm式中：E—感应电势有效值f—频率N—匝数φm—主磁通最大值由于一次绕组与二次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，电压U1和U2大小也就不同。2.3变压器的巡视5配电室变压器日常巡视有以下方面1、日常巡视每天应至少一次，夜间巡视每周应至少一次。2、下列情况应增加巡视检查次数：(1)首次投运或检修、改造后投运72h内。(2)气象突变（如雷雨、大风、大雾、大雪、冰雹、寒潮等）时。(3)高温季节、高峰负载期间。(4)变压器过载运行时。3、变压器日常巡视检查应包括以下内容：(1)油温应正常，应无渗油、漏油，储油柜油位应与温度相对应。(2)套管油位应正常，套管外部应无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象。(3)变压器音响应正常。(4)散热器各部位手感温度应相近，散热附件工作应正常。(5)吸湿器应完好，吸附剂应干燥。(6)引线接头、电缆、母线应无发热迹象。(7)压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损。(8)分接开关的分接位置及电源指示应正常。(9)气体继电器内应无气体。(10)各控制箱和二次端子箱应关严，无受潮。(11)变压器的外表应无积污。(12)变压器室不漏水，门、窗、照明应完好，通风良好。配变在运行中常常会因运行维护不当造成设备事故。如果运行人员定期通过看、听、闻手段对设备进行巡视检查，可以及时发现设备缺陷，从而把设备故障处理在萌芽状态，避免出现设备事故。1、观察配变外观(1)看油位计：油位应在油标刻度的1/4～3/4以内(气温高时，油面在上限侧；气温低时，油面在下限侧)。油面过低，应检查是否漏油。若漏油应停电检修，若不漏油应加油至规定油位。加油时，应注意油标刻度上标出的温度值，根据当时气温，把油加至适当位置。6(2)看配变套管：看套管表面是否清洁，有无裂纹、碰伤和放电痕迹。表面清洁是套管保持绝缘强度的先决条件。当套管表面沉积有灰尘、煤灰及盐雾时，遇到阴雨天或雾天，便会沾上水分容易引起套管的闪络放电，因此应定期予以清扫。套管由于碰撞或放电等原因产生裂纹伤痕，也会使绝缘强度下降，造成放电。因此对有裂纹或碰伤的套管应及时更换。(3)看配变箱体外表：主要看配变运行中是否渗漏油。由于配变箱体的焊接缺陷造成油渗漏，可采取环氧树脂粘合剂堵塞。长期运行造成密封垫圈老化，引起渗漏，应更换密封垫圈。特别是低压侧出线套管，往往由于接线端接触不良、过负荷等原因造成过热，使密封垫变质，起不到密封作用，导致漏油。(4)看呼吸器：对于装有呼吸器的配变，正常情况下呼吸器内硅胶为白色或蓝色，吸湿饱和后颜色变为黄色或红色，此时应更换呼吸器内的硅胶。(5)看接地装置：配变运行时，它的外壳接地、中性点接地、防雷接地的接地线应接在一起，共同完好接地。检查中若发现导体锈蚀严重甚至断股、断线，应作相应处理，否则会造成电压偏移，使三相输出电压不平衡，严重时造成用户电器烧坏。2、听配变运行时有无异常声响配变正常运行时会发出连续不断的比较均匀的嗡嗡声，这是在交变磁通作用下，铁芯和线圈振动造成的。如果产生不均匀响声或其他响声都属于不正常现象。(1)声音比平常增大且均衡：可能是配变过负荷。此时应监视配变的温升和温度，必要时调整负荷，使在额定状态下运行。也可能是电网发生过电压，如电网出现单相接地或铁磁谐振，此时参考电压表与电流表指示，可根据具体情况改变电网的运行方式。(2)声音出现不均匀杂音：配变内部个别零件松动，如夹件或压紧铁心的螺钉松动时使硅钢片振动加剧，造成内部传出不均匀的噪音。这种情况时间长了将会破坏硅钢片的绝缘膜，容易引起铁心局部过热。若此现象不断加强，应停用检修。(3)出现放电的吱吱声：可能是配变内部或外部套管发生表面局部放电造成。如果是套管的问题，在夜间或阴雨天时，可看到套管附近有电晕辉光或蓝色、紫色的小火花，这说明套管瓷件污秽严重或线夹接触不良，应清除套管表面的脏7污及使线夹接触良好。若放电声来自配变内部，可用绝缘棒接触配变外壳，用耳朵借助绝缘棒听内部声音，如听到内部吱吱声或噼叭声，可能是绕组或引出线对外壳闪络放电；铁心接地线断开造成铁心感应的高电压对外壳放电或分接开关接触不良放电造成，此时应及时检修。(4)出现水的沸腾声：可能是绕组发生短路故障，造成严重发热。另外，可能是分接开关因接触不良而局部点有严重过热所致。这种异常现象比较严重，应立即停止配变运行，进行检修。3、闻有无异味当配变内部发生严重故障时，油温剧烈上升，同时分解出大量的气体，使油位急剧上升，甚至从油枕中流出，此时应立即停止配变运行，打开油枕盖，闻一闻内部气味，若有明显烧焦气味，则说明内部可能绕组出现故障，需停电检修。通过看、听、闻对配变进行巡视检查是作为现场的初步判断，可以及时防止配变故障的扩展，避免设备的损坏。配变的内部故障不仅是单一方面的直观反映，它涉及诸多方面，有时甚至会出现假象。因此，必须进一步进行测量并作综合分析，才能准确可靠地找出故障原因，从而提出合理的处理办法，以保证配变安全健康运行。8第3章常见故障3.1内部声音异常正常运行的变压器，会发出均匀的电磁交流声，在变压器运行不正常时，有时会出现声音异常或声音不均匀。造成该现象的主要原因：变压器过负荷运行时，内部会发出很沉重的声音，在内部零件发生松动的情况下，会有不均匀的强烈噪声发出。假如未夹紧铁芯最外层硅钢片，则会在运行时产生震动，发出噪音。此外，变压器发出异响还有可能是由于变压器顶盖螺丝松动所致。变压器内部过电压时，会导致铁芯接地线断路，或一二次绕组对外壳闪络，在外壳及铁芯感应出高电压，使变压器内部发出噪音。假如变压器内部发生击穿或者接触不良，会由于放电而发出吱吱的声音。若发生短路或接地，将有较大的短路电流出现在变压器绕组中，使其发出大且异常的声音。若设备有可能产生谐波，或将大容量的用电设备接在变压器负载上，则易产生较大的启动电流会使变压器发出异常噪音。3.2瓦斯保护故障一种情况是发生了瓦斯保护信号动作。瓦斯保护其动作灵敏可靠，变压器内部大部分故障都可被瓦斯保护有效监视。在瓦斯保护信号动作发生后，即可恢复到