變壓器是電力網(wǎng)中最重要的設備之一，其常見的故障有局部放電、局部過熱、絕緣老化、鐵心多點接地、調(diào)壓開關失靈和套管故障、冷卻裝置故障等，盡管電網(wǎng)對主變壓器配置了許多繼電保護裝置，但保護動作在變壓器故障后用于切除故障，是避免事故擴大的有效措施，不足以可靠地監(jiān)視變壓器運行。因此，對運行變壓器存在隱患和故障的預知、預測則顯得尤為重要。

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)暮诵模菄窠?jīng)濟各行各業(yè)和千家萬戶能量來源的必經(jīng)之路，是電網(wǎng)中最重要和最關鍵的設備。其運行狀態(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。因為其在運行中缺乏監(jiān)視，巡視檢查不到位使其過載的情況得不到及時掌握和控制。在正常運行負載下，其發(fā)生過熱故障主要原因有：

繞組過熱、分接開關接觸不良、引線故障、漏磁導致的故障、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。該異常運行是在其運行中常有的。據(jù)有關資料統(tǒng)計，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，應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)部放電對絕緣造成破壞。這是因為一方面放電質(zhì)點直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并擴大至絕緣擊穿，另一方面放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氫等活性氣體的化學作用，使局部絕緣受到腐蝕，介損增大導致絕緣熱擊穿。

變壓器進水受潮的故障

變壓器由于進水受潮而引發(fā)絕緣事故占絕緣事故的10%～20%。進水原因有：套管頂部連接帽密封不良，水分沿引線進入繞組絕緣內(nèi)，引起擊穿事故；呼吸器的干燥劑失效；污爆管密封不嚴或潛水泵滲漏；油枕隔膜或膠串破損等情況，外界的潮氣會通過這些途徑進入變壓器，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。一般變壓器的預期壽命定20～40年，但由于實際運行的負載較額定值為低，溫升的累積較設計值低，因而變壓器的實際壽命的預期的要長許多，現(xiàn)場運行經(jīng)驗表明，維護得好的變壓器實際壽命可達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；鐵心絕緣脫落；運輸中定位釘未翻動或拆除；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。

變壓器分接開關故障

變壓器的分接開關故障占有一定比例，約占全部故障的5%～10%，故障停運時間占整個非計劃停運時間不到5%。分接開關故障常反映在開關彈簧壓力不足，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，此外分接開關相互絕緣距離不夠等等。

電力變壓器的故障檢測診斷方法

利用人的感官診斷變壓器故障。通過人們對聲音、振動、氣味、變色、溫度等的感覺來判斷電氣設備的運行狀態(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；鐵心的接縫與疊層之間的磁力作用引起的振動；繞組的導線之間或線圈之間的電磁力引起振動；強迫冷卻式的變壓器，其風扇和冷卻泵產(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)光的時候，首先應該懷疑是漏油。大中型變壓器裝有油位計，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）呼吸器的吸濕劑嚴重變色。

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

機械類檢測裝置

（1）瓦斯氣體繼電器

這種繼電器廣泛應用于帶油枕的變壓器。第1對觸點供輕故障報警用，它是變壓器中絕緣材料，結構件中的有機材料燒毀時，油的熱分解而產(chǎn)生的氣體進入氣體繼電器的氣室，當氣體積聚到一定時量，氣體繼電器輕瓦斯觸點動作。第2對觸點用于重故障，它是在變壓器內(nèi)部因絕緣擊穿、斷線等而引起油中閃絡放電弧、變壓器內(nèi)部壓力劇增，油急速流向油枕時繼電器重瓦斯觸點動作。

（2）防爆裝置

防爆裝置是當內(nèi)部壓力升高至一定的數(shù)值時發(fā)生動作，使油箱內(nèi)部壓力向外部釋放的裝置，用于保護油箱和散熱器。

電氣類檢測裝置

（1）差動繼電器

差動繼電器的動作原理是：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所引起的電流差值，使繼電器動作。因此，變壓器運行中如果差動繼電器發(fā)生動作，一般都是匝間短路之類內(nèi)部故障。

（2）過電流繼電器

這是在電力設備或線路發(fā)生短路事故，或者過負荷時進行保護的繼電器。如果設備外部線路沒有相間短路，也沒有過負荷，就應考慮是變壓器內(nèi)部短路。檢測變壓器內(nèi)部故障的其他方法還有分析溶于油中的氣體的方法，看溫度計的指示有否異常或根據(jù)內(nèi)部有否異常聲音而進行檢查的方法等。

利用儀器儀表檢測診斷故障

保護繼電器動作時或從外面觀察認為內(nèi)部有異常時，首先應查清當時噴油的程度、響聲大小與部位，保護繼電器動作狀態(tài)，負責情況和電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀等情況作為參考。同時通過變壓器的電氣試驗，油中的含氣分析，變壓器總的絕緣性能試驗，絕緣油試驗等進行綜合分析，以便對故障的部位和程度作出一定的檢測，都需要用專用儀器儀表進行檢測診斷。

案例分析

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

電廠簡介

電廠裝有四臺水輪發(fā)電機組，型號為HLFN70-LJ-160，單機容量為8MW，電氣主接線為擴大單元接線方式，兩條110 K V線路，兩條l 0KV直配線，兩臺主變壓器，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

由于主變壓器運行已幾年時間，需外部清掃。聯(lián)系值班調(diào)度將1號主變正常停電后，由值班人員對主變外部進行常規(guī)檢查和清掃。工作完成后由110KV高壓側(cè)斷路器對1號主變充電，在高壓側(cè)斷路器合閘的同時，電廠中控室信號屏光子牌出現(xiàn)了“10KV單相接地”信號，過了幾分鐘后又出現(xiàn)了“1號主變輕瓦斯動作”的信號，值班人員立即檢查了10KVI段母線電壓，結果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。運行人員又對主變本體進行檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器勵磁分接開關處有像水沸騰時發(fā)出的異常聲響，值班人員立刻停運了該變壓器并匯報領導。

（2）處理經(jīng)過

檢修人員首先對瓦斯繼電器內(nèi)的氣體進行了分析，此氣體為淡黃色且可燃，這說明變壓器內(nèi)部肯定有故障，隨后對主變的分接開關進行檢查發(fā)現(xiàn)，分接開關的位置出現(xiàn)變動，前一次調(diào)整的位置在+1檔，而實際位置卻在+1檔和+2檔之間。然后對主變進行了絕緣電阻、直流電阻和絕緣油的耐壓、色譜分析試驗，通過對比，有兩項試驗結果不合格，一是分接開關在+1檔位的接觸電阻測試不出，二是對變壓器的絕緣油進行色譜分析后，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)《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定：C2H2》5 PPm、H，》150 PPm、總烴》150 PPm時應引起注意。檢修人員將變壓器內(nèi)的油放空后，進入變壓器內(nèi)對分接開關進行檢查后發(fā)現(xiàn)，分接開關+1檔的兩個觸頭表面有放電和少許燒傷的痕跡，對表面進行打磨處理，上好定位銷后重新測試接觸電阻，+1檔的接觸電阻為：AO=1.229、BO=1.227、CO=1228（測試溫度為14℃），直流電阻符合規(guī)程要求。將絕緣油注入變壓器，用真空濾油機對絕緣油進行了自循環(huán)過濾，重新作了絕緣油色譜分析試驗，此時油中乙炔、氫氣、總烴值符合標準。將變壓器投運后，一切正常。

原因總結

此次事故發(fā)生是由于分接開關位置變位的原因，是在前一次分按開關檔位調(diào)整后，對分接開關起限位鎖定的螺栓沒有固定到位，值班人員在對變壓器進行外部清掃時接觸到分接開關調(diào)整檔位的圓盤，圓盤受力轉(zhuǎn)動后，帶動分接開關轉(zhuǎn)動，故而造成分接開關的檔位發(fā)生了變化。重新送電后由于分接開關的接頭接觸不良，所以兩個觸頭表面產(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。

預防措施

通過此次事故，我們認為對于無載調(diào)壓變壓器的分接開關在今后的運行中應注意以下幾點：

（1）在對分接開關進行切換前、后都必須測量其直流電阻。使用過的分接開關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。因此，變壓器在切換分接開關前、后都必須測量直流電阻，且三相電阻值相差不得超過2%。

（2）無載調(diào)壓分接開關應在停電狀態(tài)下進行切換，切換時應多轉(zhuǎn)動幾次手柄，對其觸頭表面的油污進行清除。切換必須到位，到位后要固定好定位銷，防止松動變位。

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

通過此次事故的發(fā)生，我們認為供電變壓器在平時的運行過程中，應加強巡視檢查力度，在進行維護和檢修過程中，應嚴格遵守相關的規(guī)程、規(guī)章，確保變壓器安全、經(jīng)濟、高效運行。