变压器常见故障分析[1]

电力变压器常见故障的分析与处理•变压器是靠电磁感应原理工作的，改变电压、联络电网、传输和分配电能；电力变压器是变电站核心设备，结构复杂，运行环境恶劣，发生故障和事故对电网和供电可靠性影响大，需要针对具体情况立即采取措施；变压器故障的分析判别牵扯的学科领域多，既要有电工、高电压、绝缘材料、化学分析等基础知识，还要熟悉自动化、热学等；变压器的故障种类多，表现形式千差万别，需要熟悉结构原理、熟悉现场运行条件、熟悉每台设备特点等，具体问题，具体分析。•第一章：大型变压器显性故障的特征与现场处理••第二章：变压器铁心接地故障特征与防范处理••第三章：变压器近距离出口短路损坏事故的判别处理和预防第四章：气相色谱法对大型变压器故障的综合分析•第一章：大型变压器显性故障的特征与现场处理•显性故障：是指故障的特征和表现形式比较直观明显的故障，在此，结合现场实际，对大型变压器显性故障的原因和特征进行了叙述和分析，介绍了现场常见的处理办法，也是一些比较简单的办法。•一、外观异常和故障类型：•变压器在运行过程中发生异常和故障时，往往伴随相应外观特征，通过这些简单的外部现象，可以发现一些缺陷并对异常和故障进行定性分析,提出进一步分析或处理的方案。而且可以对一些比较复杂的故障确定检修和试验方案.以下从几个方面进行分析和处理：•1、防爆筒或压力释放阀薄膜破损。•当变压器呼吸不畅，进入变压器油枕隔膜上方的空气，在温度升高时，急剧膨胀，压力增加，若引起薄膜破损还会伴有大量的变压器油喷出；主要有以下原因和措施：•1）呼吸器因硅胶多或油封注油多、管路异物而堵塞。硅胶应占呼吸器的2/3，油封中有1/3的油即可，可用充入氮气的办法对管路检查•2）(油枕)安装检修时紧固薄膜的螺栓过紧或油枕法兰不平，(压力释放阀)外力损伤或人员误碰。更换损坏的薄膜或油枕.•3）变压器内部发生短路故障，产生大量气体。一般伴随瓦斯继电器动作;可先从瓦斯继电器中取气样，若点火能够燃烧，需取油样色谱分析和进行电气检查，确定故障性质，故障原因未查明，消除缺陷前变压器不能投运。•4)弹性元件膨胀器内部卡涩.更换或由制造厂处理.•4）隔膜结构的油枕在检修或安装时注油方法不当，未按规定将油枕上部的气体排净。停电将变压器油注满油枕，再将变压器油放至合适的油位高度。•5）胶囊结构的油枕因油位低等原因，胶囊堵塞油枕与变压器本体的管路联结口。在管路联结口处装一支架，防止胶囊直接堵塞联结口。•2、套管闪络放电。•套管闪络放电会使其本身发热、老化，引发变压器出口短路事故；低压套管尤其严重;其主要原因和措施有：•1）表面脏污，在阴雨潮湿天气下，因脏污的导电性能提高而放电。需对变压器停电清扫套管，并涂RTV长效涂料以提高其防污闪性能。•2）安装检修或制造时即有缺陷。试验时介质损失角等绝缘指标超标或瓷件不完整，需更换套管。•3）设计时外爬电距离选用的小，变压器又处在污秽等级高的地区运行。更换为爬电距离大的套管或硅橡胶外绝缘的套管或采取加硅橡胶增爬裙等防污闪措施。•4）系统出现内部过电压和大气过电压。•对套管及变压器进行试验和检查，全部合格后方可投入运行。•5）套管表面附有杂物短接部分瓷裙。•带电用绝缘杆挑出即可。•6）雨雪天气或覆冰，变压器套管最容易出现覆冰.•停止运行。•3、渗漏油•几乎是每台变压器都存在的问题，凡是密封点，甚至铁板也因沙眼而渗漏油。渗漏油一般不会导致变压器立即停运，但一旦漏油得不到及时处理，将严重危及变压器的安全运行。由于变压器密封部位多且形式各种各样，所以渗漏油的象征也千差万别。•主要有以下原因和措施：•1）密封胶垫老化和龟裂，一般是胶垫质量不良或超期未更换造成。需结合检修及时更换。•2）密封点紧固不到位，无油部位还会加速胶垫的老化，空气进入变压器本体。随时发现随时校紧。•3）阀门制造质量不良，关闭不严。放油更换阀门。•4）沙眼或焊接质量不良。可带油焊接，但必须做好防火措施，对铁板沙眼也可在表面覆焊一定面积的铁板来处理。对变压器箱体的渗漏油除吊开钟罩外,不能无油焊接.•5）油泵的渗漏油。部分部位因负压在其运转时不渗漏油，一旦停止就会渗漏，此种情况往往会将空气带入变压器，引起瓦斯发信甚至动作掉闸。查找比较困难，须逐台油泵停下检查判别和处理。•6）胶垫受力过大变形，密封结构不合理，制造安装工艺不良等，也会导致渗漏油。需针对具体原因处理。•二、颜色的变化和气味异常•变压器的许多故障往往伴随发热现象，引起发热部位的颜色、温度变化或发出特殊气味。•1、外部线夹联结部位过热。•由变压器套管引出线夹本身或与联结引线的紧固螺栓螺丝松动、接触面氧化或面积不够引起，表现为过热点颜色变暗失去光泽，测温会发现其温度超过70度，示温腊片变色，表面刷漆发黑等，此种缺陷的预防可结合停电试验测量含线夹在内的变压器绕组直流电阻，有怀疑时可单独测量线夹本身的接触电阻（一般不超过500uΩ）．处理时结合具体情况开夹打磨接触面和紧固．必要时核对线夹的载流量.•２、呼吸器的硅胶受潮。•呼吸器的硅胶一般为变色硅胶，其作用是吸附进入到变压器油枕中的潮气，正常情况下为浅兰色，若变为粉红色即为失效，靠正常的呼吸一般一年就需更换一次硅胶；硅胶变色过快的原因和措施：•1）硅胶筒密封不严，如胶垫老化、螺丝松动、玻璃罩有裂纹；需更换胶垫、校紧螺丝和更换玻璃罩。•2）硅胶筒下部的的油封无油或油位低，油封内进水，使空气未经过油过滤而直接进入呼吸器。加入适量的变压器油即可。•3）天气阴雨湿度大或硅胶筒内进水也能加快硅胶变色。•同样，若硅胶变色过缓，说明呼吸不正常，需对管路进行检查处理。•3、变压器轻瓦斯动作、瓦斯继电器油室内集有气体。•正常情况下变压器瓦斯继电器油室内充满变压器油，一旦轻瓦斯动作，应立即检查和取油样色谱分析，确认是否内部故障情况。•若气体无色无味且不可燃，说明为空气；造成的原因和措施：•1）安装或检修后新注油或滤油将气体带入变压器油箱，静置期间未反复放气或放气不彻底，变压器一经投运，温度升高，气体膨胀而逸出，进入瓦斯继电器；为此应严格变压器注油程序并反复放气。•2）油泵密封不良，将气体带入变压器本体，应逐一对油泵检查加以排除。•若气体含有异味，说明变压器存在内部故障，应立即停止运行检查和试验，一般表现为：•1）微黄色且不可燃，内部绝缘支架等木质材料过热或烧损；•2）黑色、灰色且可燃，裸金属过热或绝缘闪络使变压器油分解；•3）白色且不易燃烧，可能是绝缘击穿或纸绝缘烧损。以上现象，气样和油样色谱分析，特征气体都会超标，应结合电气试验和特征气体含量，依据试验规程和色谱导则，进行综合分析，查明原因，再进行处理。•冷却管路设置不合理,潜油泵的原因还会引起重瓦斯动作.以前的老变压器比较多见.•三、声音和温度故障•1、声音异常。•变压器正常运行时在交流电磁场的作用下，会发出连续均匀、轻微的“嗡嗡”声，若声音不均匀或有特殊声音，即视为不正常。主要原因有：•1）系统出现过电压；•2）变压器过负荷运行；以上皆需按变压器的铭牌参数确定。•3）内部夹件或压紧铁心的螺丝、拉带松动，铁心的硅钢片震动增大，有明显的杂音；需吊罩处理；•4）分节开关接触不良或不接地的金属件静电放电、外绝缘电晕放电；伴有“劈啪”的放电声。•5）铭牌、标示牌、风扇电机等外附件因固定不牢也会发出异音。针对具体情况进行处理。•2、温度异常•变压器的许多故障往往会伴随温度的变化，规程规定变压器上层油温不得超过95℃，温升不得超过55℃；引起变压器温度异常的主要原因和措施有：•1）铁心多点接地、裸金属过热等变压器内部故障。需甄别处理。•2）新安装或大修后，散热器法门未打开，不能正常循环散热。检查油泵运转和流速表的动作情况，开启未打开的法门。•3）呼吸器堵塞或严重渗漏油影响散热。•4）变压器结构不合理，因漏磁引起箱壳局部过热，有时会达到上百度。可在具体部位加装隔磁材料。•5）冷却装置运行不正常，影响散热。•四、变压器的显性故障，还有诸如：•油位不在温度曲线范围内，负荷异常，附件异常等等；•显性故障的辨别是经过变压器外观现象的检查和分析判断，对变压器存在问题定性评价，确定是否可以继续运行，退出运行应进行的检查和试验项目。•由于同一显性故障促成的原因千差万别，需要熟悉具体每台变压器安装和检修运行的历史资料，了解其结构特点、运行规律；需要具有丰富现场经验知识，具体设备，具体分析。•变压器显性故障的特征判别和处理，是变压器运行检修管理的基本技能。•另外，从显形的概念上讲，变压器吊罩后外观检查发现的一些异常也应该在此列范畴。如：一台110KV变压器吊罩我们曾发现和处理了以下问题：•1、有载开关切换部分过渡电阻联结触头烧坏；内部的变压器油异常变黑，游离碳多。•2、固定线包和铁心的绝缘垫快多处松动，部分脱落；•3、固定切换开关油室发兰的螺栓松动，致使油室倾斜。•4、变压器本体固定螺栓松动，整体横向位移3厘米，固定板变形，处理后位移减少至1.５厘米。•５、线圈外层的尼龙绑扎带松动（收缩比）。•第二章：变压器铁心接地故障特征•与防范处理•目前运行的变压器，由于制造工艺质量，运输、安装和运行维护等原因，在变压器运行过程中，铁心接地故障往往时有发生，且在变压器各类故障中占相当的比例，而铁心多点接地故障点往往发生在视角不易发现之处，发生原因和表现的特征各式各样，给现场处理和查找带来一定的难度；下面将介绍对变压器铁心接地的要求，多点接地表现特征，现场处理办法及预防措施；结合多年来发生、判断和处理铁心接地故障的几起实例，对铁心接地原因和现场处理过程进行叙述、分析和论证。•一、变压器铁心接地点的要求•变压器的铁心只能有一个接地点，做为正常的工作接地，来限制铁心的电位和流过的电流；若不接地和出现两点及以上的接地，都将导致铁心出现故障，影响变压器的安全运行；•一是变压器在运行过程中，其带电的绕组和油箱之间存在电场，铁心和夹件等金属构件处于该电场之中，由于电容分布不均匀，场强各异，若铁心没有可靠接地，则存在对地悬浮电位，产生铁心对地或线圈的充放电现象，破坏固体绝缘和油的绝缘强度；若铁心一点接地，即消除了铁心悬浮电位的可能。•二是当铁心出现两点或以上多点接地时，铁心在工作磁通周围就会形成短路环，短路环在交变的磁场作用下，产生很大的短路电流，流过铁心，造成铁心局部过热；铁心的接地点越多，形成的环流回路越多，环流越大（取决于多余接地点的位置），使变压器铁损变大；同时，环流过热还会烧熔局部铁心硅钢片，使相邻硅钢片间的绝缘漆膜烧坏，修复时不得不更换部分硅钢片，修复耗用资金巨大，需要返厂工期较长，严重影响电网安全运行。•不管是不接地还是多点接地,两者在严重时，都会因过热和放电，在变压器内部产生大量的可燃性气体，引起轻瓦斯发信，甚至重瓦斯动作而使变压器开关掉闸，中断对外供电。因此,变压器的铁心与其紧固件之间必须良好绝缘，且仅有一点可靠接地。•二、变压器铁心接地故障的表现特征：•变压器发生铁心接地故障的原因和现场表现形式各种各样，但其故障特征往往有共同的规律可循，需要熟悉变压器的结构特点，了解容易发生多点接地的部位，并结合各类试验数据进行综合分析，就能对多余接地点准确定位；综合分析时，应重点把握铁心接地故障的如下表现特征：•1、油色谱分析的表现特征：•一般情况下，铁心接地点之间会产生环流，直接表现在铁心的过热上，加快变压器油的裂化和分解，产生可燃性的特征气体，初期一般为300～700摄氏度的中温过热，故障编码一般为021，这就必然使变压器油的色谱分析异常。•一是总烃升高，一般超过色谱导则规定的注意值（150ul/l），其中乙烯和甲烷占主要成份，乙炔微量或没有，变压器若不带病长期运行，乙炔值一般不会超过导则规定注意值（5ul/l）；•二是故障严重时，由于环流过热而无高能量放电，若用导则推荐的三比值法分析，故障编码一般为022或002，系高于700摄氏度的高温热故障；•三是若产气速率较快，超过导则规定的注意值，将伴随大量乙炔出现，超过导则规定注意值（5ul/l）；•四是有些铁心接地故障涉及绝缘材料，也会引起CO和CO2的伴随增长；•五是一些间歇性