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1、变压器的故障与事故处理作者：孙银德工作单位：酒钢天风不锈钢炼钢分厂变压器的故障与事故处理摘要：变压器故障主要发生在绕组、铁芯、套管、分接开关和油箱等部位，最常发生的故障是绕组故障。其中，以绝缘老化和层间绝缘损坏最为多见，其次是套管，分接开关失灵，绝缘油劣化，铁芯和其他零部件的故障较少。一、 绝缘老化变压器绕组一般是A级绝缘。在正常负荷下，其绝缘材料可以使用20年以上。如果超负荷运行，其绝缘将加速老化。绝缘老化后绝缘材料会变黑，并失去原有弹性而变得焦脆。在这种情况下，只要绕组稍微受到振动或略受摩擦绝缘即可能完全损坏，导致匝间短路或层间短路。绝缘老化后绝缘性能也明显下降，遇过电压时容易击穿。为了防
2、止和减缓绝缘老化，必须严格控制和掌握变压器的负荷，严格控制上层油温和温升。二、 绝缘油劣化变压器内的绝缘油在正常情况时，它有很好的电气绝缘性能和合适的黏度。它能增加绕组层间、相间、绕组与铁芯之间以及绕组与油箱外壳之间的绝缘强度；同时，还能够充满变压器内的所有空隙，排除空气，避免各部件与空气接触受潮而降低绝缘性能。变压器内的绝缘油还可以通过其循环，把变压器损耗转换的热量散发到油箱外的空气中，从而使变压器的绕组和铁芯得到冷却。绝缘油有良好的消弧性能，能防止油箱内事故电弧的扩大。由于绝缘油排除了油箱内的空气，除了有利于绝缘保持原有化学性能和物理性能外，还利于金属的防腐。运行中的变压器变压器油，有可能
3、与空气接触，并逐渐吸收空气中的水分，降低其绝缘性能。绝缘油内只要含有/10000的水分，其绝缘性能就会降低为干燥时的1/8。就是说，绝缘油受潮后容易造成击穿和闪烙，甚至造成事故。变压器油可吸收和溶解大量气体。由于油经常在较高的温度下运行，与空气中的氧接触，易生成各种氧化物。这些氧化物带有酸性，容易使铜、铝、铁和绝缘材料腐蚀，并增加油的介质损耗。经验表明，油在6070时即开始氧化，但很少发生变质，但温度达到120时，氧化就激烈进行，变质加剧。由于绝缘油劣化是变压器故障的主要原因之一，在运行中应加强对油的管理，注意以下几点：1、 按期取样做简化试验，不合格者及时进行处理。2、 监视变压器的上层油温
4、。上层油温不得超过95，一般情况下不宜长时间超过85。干式变压器的绕组、铁心最高温度不得超过155，最高温升100K。 干式变压器正常运行温度不超过110，温控器设置掉闸温度为150。温控系统通过温控箱和安装在低压绕组中的PTC测温元件，实现对变压器的温度检测与控制。自冷式变压主配置温控箱，变压器绕组温度超过安全值，温控箱会发出信号。强迫风冷配置温控箱 应能停启冷却风机，并发出超温报警信号和超温跳闸信号。在超负荷运行中应密切注意变化，切忌因温升过高而损坏绝缘，无法恢复运行。 干式变压器的定期试验周期一般35年。3、 减少绝缘油与空气的接触，防止水分渗入。4、 对运行中电压35KV以上，容量10
5、00KVA及以上的油浸变压器，每年至少进行一次溶解于绝缘油里的气体的气相色谱分析试验。油质分析：1）外观 透明无悬浮和机械杂质2）水溶性酸PH值 5.43）酸值 mgKOH/g 0.034) 闪点（闭口）1405）水分 mg/L 206）击穿电压KV 40 运行变压器 357）tg(90)% 18)体积电阻率（90）.m 610. 10三、 过电压引起的故障过电压分两类：外过电压和内过电压。外过电压是由雷击引起，内过电压是由于电力系统中的参数发生变化时，电磁能的振荡和积聚引起。这两类过电压引起的损坏事故大多是绕组的主绝缘击穿。对于在高压侧装有避雷器的配电变压器，雷击高压线路时，避雷器会流过大的
6、电流，并在接地装置上产生电压降，此电压降将同时作用在低压绕组上，低压绕组将流过电流，并在高压绕组感应出一高压电动势。这种高压侧受雷击，避雷器放电，作用于低压侧的高电位，通过电磁感应又变换到高压侧的过程称为反变换。为防止这种过电压，可在低压侧每相上装一只避雷器或装压敏电阻保护。当高压侧避雷器放电，接地装置上的电压升高到一定数值时，低压避雷器就放电，可以降低反变换电压。当低压侧装有避雷器或压敏电阻保护后，不但保证了在高压下的分流作用，还能在雷击低压线路时，保护低压绕组，并防止低压侧过电压经过电磁变换，击穿高压侧绕组的绝缘。这些年在系统操作内引起的过电压事故虽然不多，但对绝缘老化，性能不良所变压器，
7、则可能在系统操作中，由于弧光接地、弧光短路，线路断线，负荷剧变等情况而发生事故。四、 套管及引线故障套管损坏主要是由于检修维护不当或不及时引起。为了避免套管损坏，应加强套管的预防性试验及清扫工作。1） 引线连接处焊接不牢或连接头螺栓未拧紧，都能引起局部发热，使连接处熔损，造成断线。2） 引线对油箱或金属支架距离不够，可能引起短路事故。有时虽然距离够了，但因固定不牢，短路或过载的剧烈摆动或摩擦，也可能引起短路。此外，由于漏油，使内部引线处于空气中，可能导致内部放电闪烙。（3）高压套管主要形式是油纸电容套管。其常见故障多以放电性故障为主，尤其是低能量火花放电，多发生在气隙处或悬浮带电体空间内。引起
8、套管故障的主要原因是制造质量缺陷和运行维护不当。（4）运行维护不当：由于检修工艺不良，真空注油不完善，或者漏油等造成密封不严，致使潮气入侵而使绝缘受潮。在现场预防性试验时拆接引线不当，造成高温过热，或者造成未屏引线断线、接触不良引起放电性故障。此外，变压器多次出口短路和单相接地引起过电压，以及雷击或操作过电压引起套管内部游离放电，或者表面脏污引起外部闪络等也是造成套管故障甚至事故的原因之一。五、 磁路故障1） 穿心螺杆或螺丝碰接铁芯。其间发生短路时将有很大电流通过，造成局部过热，有时甚至会使铁芯、夹板熔化引起绝缘着火，这种事故通常是由于穿心螺丝上的绝缘垫被压坏或穿心螺杆的包扎绝缘不符合要求，有
9、可能是平板与铁芯之间的绝缘板太薄或有裂纹造成。2） 硅钢片间的绝缘损坏。为了减少铁芯的涡流损失，铁芯硅钢片的片间有涂漆绝缘。如果绝缘破损或绝缘老化，片间的绝缘性能降低，涡流增加，将导致局部过热甚至熔化。同时还会使绕组温升剧增而加速绝缘老化速度。3） 铁芯未接地或接地不良。铁芯如无良好接地，则在绕组的感应作用下会产生一定电压，并可能在接地的油箱之间产生放电，这种放电使油炭化、变质、劣化。4） 分接开关故障。无载分接开关可能发生下列故障：（1） 开关触头接触不良而烧伤。触头弹簧压力不足，滚轮压力不均使有效面积减少，渡银层磨损，接触处存在油污等，导致接触不良。（2） 开关的连接线连接不好，遇大电流或
10、短路电流时，导致烧伤或脱焊。（3） 开关的编号错误，使副边三相电压不平衡，并在三角形接法的绕组内产生环流，造成变压器过热。（4） 开关的相间距离不够，过电压时可能产生相间短路。有载分接开关可能发生下列故障：（1） 其限流阻抗在切换过程中烧断。如断口处电弧不能熄灭将使故障扩大。（2） 开关由于密封不严而进水，可造成相间闪络或短路。（3） 开关滚轮被卡住，使触头停在过渡位置而损坏。（4） 开关的附加油箱缺油，不能有效地熄灭电弧而损坏。变压器的事故处理一、变压器内部异常声响变压器发出异常声响可能有以下原因：（1） 严重过负荷，会使变压器内部发出沉重的嗡嗡声。（2） 由于内部接触不良或有击穿，发生放电
11、，会使变压器内部发出吱吱声。（3） 由于变压器顶盖连接螺栓或个别零部件松动，变压器铁芯未夹紧，造成硅钢片振动，会发出强烈噪声。铁芯两侧硅钢片未被夹紧，也会发出异常声音。（4） 电网中有接地或短路故障时，绕组中流过很大电流，也会发出强烈的噪声。（5） 变压器有大型动力设备起动或能产生谐波电流的设备运行时，可能导致变压器发出哇哇声。（6） 由于铁磁谐振，变压器发出忽粗忽细的异常声音。（7） 变压器原边电压过高或不平衡都会发出异常声音。（8） 由于过电压，绕组或引出线对外壳放电，或铁芯接地线断，致使铁芯对外壳放电，均使变压器发出放电声响。当变压器发出异常声响时，应判断其可能的原因，变压器内部有击穿或
12、零部件松动，应停电处理。二、变压器保护动作气体保护是变压器的主保护。当气体保护发出信号时，应对继电器气体和变压器进行检查，并严密监视运行情况。包括电流、电压的检查，温升、声音的查检，油位、油色的检查。气体继电器动作的原因可能是：（1） 加油或滤油时，空气带入油箱内部，随着温度上升，空气逐渐析出聚焦于气体继电器上部，使之发信号或动作。（2） 温度下降或漏油，使油面下降，引起气体继电器发信号或动作。（3） 变压器内部不十分严重的故障，产生少量气体，使气体继电器发信号或动作。气体继电器动作后，经检查仍有怀疑的，应收集存积在气体继电器的气体，进行分析。如果气体无色无臭，而且不能燃烧，说明是空气进入变压
13、器内造成继电器报警和动作。如果气体是可燃的，则说明变压器有故障，应停电处理。一般黄色不易燃的气体，说明变压器内部有木质绝缘的过热分解。灰白色带有强烈气味的可燃气体，说明纸或纸板等绝缘材料有故障。黑色或深灰色有焦臭味的易燃气体，说明变压器内有闪络，以致绝缘油过热分解。气体颜色的鉴定必须尽快进行，以避免有色物质沉淀后颜色消失。油色谱分析：氢（H2） 注意值 150 新油 10一氧化碳（CO）二氧化碳（CO2）甲烷（CH4）乙烷（C2H6）乙烯（C2H4）乙炔（C2H2） 注意值 5 新油 0总烃 (炔) 注意值 150 新油 20气体继电器动作使变压器跳闸的可能是：（1） 变压器内部发生严重故障。
14、（2） 由于漏油，变压器油位迅速下降。（3） 新装和大修后变压器投入运行时，油中空气分离出来太多太快。（4） 保护装置的二次回路有故障。三、变压器油位过高或过低正常时，变压器的油位决定于油温的变化。（1） 油位固定不变或变化规律与油温不相符合。可能是假油位。假油位一般是油标管堵塞，呼吸器堵塞或气体释放阀堵塞造成。处理假油位，应将气体继电器跳闸回路解除，以防误跳闸。（2） 变压器油位过高，可能造成溢油。油位过低，可能造成气体继电器误动作，还可能使变压器内部引线或线圈外露，导致内部放电。油位过高可以适当放油，油位过低时可适当关闭散热器并及时补油。变压器缺油是由于大量漏油引起，应该采取检修和其它补救
15、措施。四、变压器油枕或气体释放阀（防爆管）喷油变压器油枕或气体释放阀喷油，表明变压器内部严重故障。喷油使油位迅速降低，可能导致气体继电器动作跳闸。变压器未装气体继电器或保护未动作，则当油位下降至顶盖以下时，变压器内部可能姓放电。发现油枕或气体释放阀喷油时，应立即停电防止事故进一步扩大。五、变压器油质变坏或油温突然升高变压器油如果经常过热和进水，吸收潮气，将使油质变坏，通过取样分析，可以发现油色加深或变黑，油内含有碳粒和水分，酸值增高、闪点降低，绝缘强度降低，这里很容易在绕组与外壳之间发生击穿放电，造成严重事故。此时应对油进行过滤和再生过滤处理。变压器运行时，油温突然升高是变压器内部过热的表现，铁芯着火，绕组匝间短路，内部螺栓松动，冷却装置故障，变压器严重超负荷，都可能使油温突然升高。负荷过高引起油温升高，可以适当降低负
