变压器常见故障分析

1电力变压器状态监测与故障诊断内容摘要；电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。在运行中，配电变压器经常发生故障。本文简要介绍了电力变压器的分类和结构组成，并针对配电变压器故障率高这一实际情况，着重分析了配电变压器常见的故障和异常现象及主要原因，分析了这些故障对变压器的危害及针对这些故障进行了分析，对消除故障的方法进行了归纳总结，同时提出了一些具体的防范解决措施，为防止和减少配电变压故障的发生。特别介绍我在工作中遇到的一些变压器故障（局部放电）进行的探索及通过一些方法进行认证的过程。关键词：变压器、故障诊断、故障处理、局部放电2目录内容摘要............................................................I引言............................................................11电力变压器简要介绍...............................................21.1电力变压器的分类...............................................21.2电力变压器的主体结构...........................................21.2.1油浸电力变压器...............................................21.2.2干式变压器...................................................32电力变压器常见的故障类型及故障产生原因...........................42.1变压器发生故障的原因...........................................42.1.1制造工艺存在缺陷..............................................42.1.2、缺乏良好的管理及维护........................................52.1.3、绝缘老化....................................................52.2变压器故障按严酷程度分类.......................................52.3变压器故障按部位分类分析.......................................52.3.1、绕组故障分析................................................52.3.2、铁心故障分析................................................62.3.3、分接开关故障分析............................................62.3.4、引线故障分析................................................72.3.5、套管故障分析................................................72.3.6、绝缘故障分析................................................72.3.7、密封不良....................................................82.4从变压器的异常声音判断故障.....................................82.5变压器温度异常导致原因.........................................92.6喷油爆炸导致原因..............................................102.7油位显著下降及严重漏油导致原因................................102.8油色异常，有焦臭味导致原因....................................103变压器中的局部放电的预防及局部放电产生后处理...................114结论............................................................16参考文献：.........................................................173引言电力变压器指的是电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器。在供电系统中变压器是非常重要的电气设备。在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。41.电力变压器简要介绍1.1电力变压器的分类按作用分，有升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等。按结构分，有双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。按相数分，有单相变压器，三相变压器。按冷却方式分，有油浸自冷变压器，干式空气自冷变压器、干式浇铸绝缘变压器、油浸风冷变压器、油浸水冷变压器、强迫油循环风冷变压器、强迫油循环水冷变压器等。按绕组使用材料分，有铜线变压器、铝线变压器1.2电力变压器的主体结构1.2.1油浸电力变压器变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置和出线装置组成。器身包括铁心、绕组（绕圈）、绝缘、引线和分接开关；油箱包括油箱本体和油箱附件（放油阀、接地螺钉、小车、铭牌等）；冷却装置包括散热器和冷却器；保护装置包括储油柜、油标、安全气道、吸湿器、测温元件和气体继电器；出线装置包括高、低压套管。变压器的铁芯是由铁芯柱和铁軛组成的闭合磁路，用厚度0.35~0.5mm的硅钢片叠压或卷绕而成。硅钢具有良好的导磁性能，是最常用的导磁材料。薄片本身就5能减小涡流损失，加之硅钢片间经过绝缘处理，更能减少涡流损耗。硅钢是软磁材料，磁滞回线很瘦，磁滞损耗小；硅钢的电阻率较高，有利于限制涡流，减小涡流损耗。变压器绕组套装在铁芯（柱）上。绕组是变压器的电路部分，用绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制而成。单绕组变压器（常称作自耦变压器）只有一组绕组，而且一次绕组与二次绕组有一部分是公用：一组一次绕组和一组二次绕组；三绕组变压器由三组绕组：即一组一次绕组和两组二次绕组。小容量变压器的低压绕组和高压绕组都绕制成圆筒状，低压绕组在内，高压绕组在外，称为同心式绕组。大容量变压器的低压绕组和高压绕组都绕制成盘状，低压绕组与高压绕组交替套装在铁芯上，上下端部安放低压绕组。这种绕组称为交叠式绕组。绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间都有良好的绝缘，并留有一定形式的槽道，以便于散热和循环冷却。油浸电力变压器的铁芯和绕组都浸没在绝缘油里。变压器的油兼有散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭电弧的作用。容量稍大的变压器，油箱外焊有散热管，油经过油箱的散热管循环流动，把绕组和铁芯发出的热量散发到空气中去。大型变压器还可采用家装风扇、强迫油循环以及水内冷等冷却方式。1.2.2干式变压器干式变压器的铁芯和绕组的冷却介质为空气。为了便于制造和维护，小容量、低电压的特种变压器，也有做成干式的。一般用于安全防火要求较高的场合。开启式干式变压器。这干式变压器是常用的形式，其器身与大气直接接触，适用于比较干燥而洁净的室内环境（环境温度20℃时，相对湿度不超过85%），一般有空气自冷和风冷两种冷却方式。6封闭式干式变压器。其器身处于封闭的外壳内，与外部大气不直接接触。可用于较为恶劣的环境中。由于密封、散热条件差。主要用于矿用的隔爆型变压器。封闭式也可充以2~3个大气压下的六氟化硫气体，并加以强迫循环，则变压器的绝缘和散热能力均可和油浸式相比拟，适用于高电压等级的产品。不过，这种干式变压器已变为气体绝缘变压器了。浇注式干式变压器。用环氧树脂或其他树脂浇注作为主绝缘，结构简单、体积小，适用于较小容量的产品。2电力变压器常见的故障类型及故障产生原因电力变压器是静止的电气设备，是供配电系统中实现电能输送、电压变换，满足不同电压等级负荷要求的核心器件，工厂里使用最多的是三相油浸式电力变压器和环氧树脂浇注式干式变压器。工厂变电所中的电力变压器属于直接向用电设备供电的配电变压器，其绕组导体材质有铜绕组和铝绕组两种。低损耗的铜绕组变压器现在得到了广泛使用。电力变压器在运行中，由于其内部或外部的原因会发生一些异常情况，影响变压器正常工作，造成事故。我单位为生产变压器的厂家，本人在变压器试验和设计岗位上已经工作了23年，下面我对这20多年的工作中遇到的及处理过的具体情况做一下分析和汇报：2.1、变压器发生故障的原因2.1.1、制造工艺存在缺陷。如设计不合理、材料质量低劣以及加工不精细等。72.1.2、缺乏良好的管理及维护。如检修后干燥处理不充分，安装不细心，以及由于检测能力有限导致某些故障未能及时发现而继续发展或故障设备修复不彻底等。2.1.3、绝缘老化。变压器在正常运行中，由于长期受到热、电、机械应力以及环境因素的影响，会发生一些不可逆的变化过程，使绝缘老化，通常这一过程非常缓慢，但当设备发生某些异常情况时，则会加速绝缘老化过程，迅速形成故障。另外恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及长期超过技术规定允许的范围运行，往往是直接导致故障的起因。2.2、变压器故障按严酷程度分类类灾难性：变压器爆炸或完全损坏；类致命性：变压器性能严重下降或严重受损，必须立即停运；类临界性：变压器性能轻度下降或轻度受损；类轻度性：不甚影响变压器运行但要进行非计划检修。2.3、变压器故障按部位分类分析变压器故障按部位通常可分为绕组、铁心、绝缘、引线、分接开关、套管、密封等七类故障。2.3.1、绕组故障分析变压器绕组是变压器的心脏，构成变压器输入，输出电能的电气回路，其故障模式可分为：绕组短路、绕组断路、绕组松动、变形、位移、绕组烧损。其中绕组短路又可分为：层间短路、匝间短路、股间短路等。变压器绕组故障除外在因素外，大部分是由于绕组本身结构及绝缘不合理所引起，以绕组短路出现率最高，它不仅影响到绕组本身，而且对铁心、引线、绝缘层等都有极大的影响。这种故障属致命性的，此时变压器内部可能出现局部高温或局部高能量放电现象，如不及时处理会导致变压器绕组完全损坏，严重时其油温声速升高，体积膨胀，甚至导致变压器爆炸，升级为灾害性故障。对于变压器绕组松动、变形、失稳，绝缘损伤现象，变压器在这种情况下虽能运行，但实质上内部已受损，抗短路能力差，若外部短路或受到雷击的影响进一步使绕组松散，内部场强分布不均，极易导致局部放电进而损伤导线。另外松散导线也易在电磁力作用下产生振动，互相磨擦而划破绝缘。绕组烧损是指绕组绝缘部分碳化，最终形成绕组短路，发展为致命性故障，因而这类故障属于监界8性故障。对此一般处理方法为：1、修得变形部位，必要时应更换绕组；2、拧紧压圈螺订，紧固松脱的衬垫、撑条；3、修复改善结构，提高机械强度，修补绝缘，并作浸漆干燥处理。绕组断路，当高压侧有一相断路时，变压器将非在全相状态下运行，变压器低压侧三相电压、电流呈现不平衡，三相直流电阻也不平衡；两相断路则变压器不能运行；当低压侧两相断路时，变压器为单相负载运行，断路的两相无电压输出，因而变压器断路属于致命性故障，为此须更换或修复绕组。2.3.2、铁心故障分析变压器铁心和绕组是传递、交换电磁能量的主要部件，要使变压器可靠运行，除绕组质量合格外，铁心质量好坏是决定正常运行的关键。铁心的故障模式可分为：铁心多点接地、铁心接地不良