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1、大型变压器的常见故障及日常巡视、维护（2009-04-02 14:41:48）转载标签：分类：电工知识教育大型变压器的常见故障根据不完全统计，从1970年到1976年10月，国内110220kV变压器发生事故157台次。引起变压器爆炸着火的具体原因一般有以下几个方面：1 绕组绝缘损毁产生短路，引起着火或爆炸事故（1）绕组绝缘老化、变质、绝缘强度降低，严重时失去绝缘作用，造成绕组匝间、层间短路，使绕组发热燃烧。在绕组发生短路故障 时，产生放电电弧，其温度达3000r以上，绝缘油在高温作用下，分解岀大量可燃性气体（氢气和乙炔气体等），与空气混合达到一定浓 度，形成爆炸性混合物，遇到放电火花就发生燃
2、烧或爆炸。引起绕组绝缘老化的原因有：1）变压器长期过负荷引起绝缘老化。由前面对变压器的负荷能力和绝缘劣化等问题的阐述、可以知道变压器绝缘的寿命主要取决于 绕组温度相连续作用的时间。绕组的温度超高，作用时间越长，变压器绝缘劣化速度越快，使用期限也愈短。因为目前运行中的变压器 的绕组的绝缘不外乎是电缆纸、棉纱和丝线等浸以绝缘漆，这类绝缘属于A级绝缘，它的最高运行温度是105C（即环境温度为40C时， 对于强油风冷变压器的油温升高35C，绕组与油的平均温差为30C）。若超过这个温度极限，A级绝缘材料便很快失去机械强度而变脆， 从而使得变压器在正常电压作用下的振动、电动力和电流冲击下使绝缘损毁，引起绕
3、组层间和匝间短路。2）绝缘油的破化腐蚀作用使绝缘老化变质。变压器的绝缘油在较高温度作用下，由于油中残留有少量空气，或纤维因受热分解产生 的氧气，都能够使油氧化。变压器运行温度越高，变压器各密封处调入空气越多，油氧化（老化）越厉害。油温在80C以下，氧化很微弱， 当油温超过95C以后，氧化速度剧增，油温超过115120C时油就开始裂解。绝缘油氧化后酸价增加、tg5增大。酸价提高后，绝缘将受 到腐蚀作用，使绝缘老化变质，降低了绝缘强度。绝缘油氧化严重时，还析岀油泥和水分，油泥沉淀于固体介质表面，影响散热，使局 部温度升高，又进一步加速了绝缘的老化。绝线上堆积油泥以后，使得绝缘物的有效爬电距离大为缩
4、短，容易形成表面闪络放电，这也 加速了油的氧化和绝缘的老化、变质。（2）由于进水使绝缘强度降低而引起匝间短路事故。变压器进水多从高压套管的端子帽底部进入，因为端子帽底部密封垫老化、变质（脆 裂）后台引起渗水或大雨中沿高压引线进水，引起岀线根部附近的高压线困匝间或层间短路。前几年这类事故在大容量变压器中不断发生， 从后面的事故实例中可以看岀。强迫油循环水冷变压器，由于冷却器漏水到油里去，引起绝缘强度降低造成短路。如某水电厂 90MVA（220kV ）主变压器，误投漏水的冷却器、致使在温升加压试验时，重瓦斯动作，高压绕组匝间短路。另外，变压器的油枕顶部、防爆膜、呼吸器、潜油泵的进油阀门杆的密封盘相
5、处密封不严，进水、进潮气或进空气，从而使绝缘降 低，造成匝间或层间短路。例如，某变电站 SFSL2-20000/110 主变压器，因油枕呼吸器没有油封，运行管理不善，油枕内积水，沿瓦斯 继电器连通管流至线路上，造成 110kVC 相线路由上至下第 21、28 匝间击穿短路。（3）焊渣、铁磁物质等杂物（如过滤网及活性氧化铝等）进入变压器，不仅可将油道堵塞，还会使绝缘碳化引起匝间短路。铁磁物质吸 附在绕组处引起绝缘强度降低，使绕组故障。如某电厂 55PSL-90000/220 主变压器，因油位低，带电从下部补油。在正常运行电压下相南压绕组发生层间短路，绕组内侧多处损 坏。经查发现绕组内部有电焊渣、
6、砂、石等杂物。又如，某水电站 SSPSL-90000/220 主变压器，因冷却器铜滤网被油流冲破，在正常运行时，重瓦斯突然跳间， B 相绕组中部上端饼 烧坏。解体后发现每一绕组上都有13cm长的碎铜丝。某水电厂SFL-40500/110主变压器，在正常运行中瓦斯动作跳闸，C相绕组烧断，第六、第七盘变形，B、C相隔板烧穿，并多处有 电弧痕迹。检查发现过滤铜网已冲破，箱底有铜丝及水泥块等杂物。变压器内部进入活性氧化铝，运行中造成事故。如某电厂SFPL-50000 / 110主变压器，因三个冷油器装反，运行中大量活性氧化铝 进入箱内，致使绕组亡积有大量活性氧化铝，油混浊不清，在灭常运行中轻重瓦斯同时
7、动作跳闸。经检查A相高压线圈连续段匝间短路， 绝缘厚度仅有 0.45mm。（4）制造质量不良引起绕组匝间短路事故所占比重很大，从1975年到1976年10月所发生的64台次事故中，有33台次属于制造质量 缺陷，占总台次数的 51.6。1）匝间绝缘薄弱，绝缘强度不够，引起击穿事故。220kV自铜纠结绕组匝绝缘厚度为1.35mm，220kV非自锅纠结绕组绝缘厚度约 为0.95mm，110kV纠连绕组纠结段匝绝缘厚度为0.6mm，这几个类型的变压器，发生匝间烧坏的事故比较多。如某水电厂SFSL-260000/220主变压器，投入前三次冲击合闸良好，然后递增加压，运行13min，即发生防爆筒喷油，突然
8、跳闸，B 相绕组烧毁。某变电站SFSL-31500/110主变压器，运行仅10个月，负荷低于额定值，在正常运行中突然轻重瓦斯及差动保护动作，防爆筒喷油， C 相高压绕组匝间短路烧损。这台变压器在运行中未发现任何异状，投入运行时间不长，在正常工作电压下就发生突发性的匝间短路事 故。湖北某发电厂SFPSL-50000/110主变压器，在1974年发生雷击损坏后曾进行冲击梯度分布试验，与厂家共同分析，认为110kv纠连 绕组连续部分用0.45mm厚度匝绝缘，在雷击情况下绝缘没有余度。这台薄绝缘变压器损毁后，检查发现不少绕组的统制工艺不良，绕得 不紧，有的辐向尺寸相差达5mm之多，不平稳，特别是S处扭
9、曲翅起，易磨损绝缘，还发现有的导线有毛刺，将6层绝缘纸刺透5层等 制造缺陷。2）引线根部绝缘较为薄弱，引起变压器正常运行情况下，引线根部的高压绕组发生匝间短路。有一台220kV变压器就是这样损毁的。3）绝缘受到损伤、绝缘强度降低而引起绝缘事故。如某电厂SFS-15000/110主变压器，在运行中置瓦斯动作，C相绕组匝间短路。检 查发现线匝绝缘有明显的机械损伤。某电厂SFS1-60000/110主变压器，投入运行后700h，在正常工作电压下突然发生匝间短路。检查发现A相高压绕组靠中性点处烧坏 两盘线圆，分析认为是导线上有毛刺或加压整型时造成缺陷所致。1975年到1976年10月有两台变压器高压绝
10、缘筒正对线圈匝间的烧坏处，有明显的机械挫伤痕迹和坑洞，可能损伤了匝间绝缘。有 一台llOkV套管的围屏，在制造中未装牢，运输中脱落而擅坏高压引线根部的绕组匝间绝缘，致使变压器正常运行中发生了事故。4）由于 220kVOJAW 绕组静电环被固定引出线的螺钉及焊接不当造成短路环流，使引线根部的匝间绝缘又连续重复烧坏。5）连续式高压绕组由于加强段统包绝缘包扎不紧或者低压端部绕组统包绝缘膨胀，使油道堵塞，绝缘过热碳化，造成匝间短路事 故。如某电厂40000/242型单相变压器，高压连续式绕组加强段及加强过渡段有统包绝缘，长期运行后，统包绝缘膨胀，使油道堵塞，加 之有局部角环的阻碍，散热情况严重恶化，加
11、强段匝向绝缘及部分统包绝线完全碳化。在正常工作电压下即发生匝间短路。这台变压据 基本上是满负荷或稍过负荷运行，油质长期有酸性，也使绝缘老化。另一电厂有一台120000/242型三相变压器（苏制产品），其低压侧13.8kV绕组靠扼铁的端部绕组有统包绝缘。因绝缘膨胀，油道堵塞， 加之该处漏磁较大，长期高温使绝缘碳化，在上部第一、二线盘问发生匝间短路。6）变压器装配时压紧装置不牢，或由于上夹件槽钢的边缘没有加强筋，机械强度不够，在出口短路时，使绕组变形、移动而损坏绝 缘。2变压器主绝缘击穿（1）对中性点不接地运行的变压器，由于操作不当引起操作过电压，使主绝缘烧坏。如有一台220kV断路器失灵，对中性
12、点不接地 运行的变压器引起了操作过电压，使一台中性点避雷器爆炸和中性点引线绝缘烧坏，使另一台变压器的高I、高II绕组之间的连线击穿。（2）由于变压器出口单相弧光接地，对中性点不接地运行的变压器引起操作过电压，使变压器内部发生闪络。如某水电站SSPL-180000/220型主变压器，因不慎将测量皮尺靠近C相母线。造成变压器岀口单相接地，引起B相高压I线圈匝间 短路故障点在高I与II连线附近、烧坏6匝烧断1匝，在上部压环下也有放电痕迹。变压器事故时，中性点为不接地运行。分析其原 因可能是在内过电压作用下造成绝缘损坏的。（3）由于套管上部端子幅密封不良，雨水沿引线鼻子通过销钉孔沿引线漏人变压器，使引
13、线根部绕组绝缘强度大大降低，造成该相绕 组对地，或高低压绕组之间短路。这样的事故有设备结构缺陷的原因，也有运行、维护、检修等方面的原因。油纸电容式套管端头密封不严，使雨水沿引线向内渗漏，曾造成多台变压器烧毁事故。仅由19771979年的不完全统计，发生这类 事故就有17台次，总容量达1200MVA。其中有80%（12台次）发生在雨季（38月），说明雨季进水的可能性很大。可见，一旦引线进 水，会很快发生变压器损毁事故。（4）套管端部密封不严的主要原因是结构不完善。因为套管端部采用的“将军帽”式的接线板与带细螺纹的引线鼻子相连接，由于该帽 兼有导电、密封与支撑母线引下线的三重作用，因而带来很多弊病
14、。首先是纫螺纹丝韧制造的公差太大，接触不良，引起发热、氧化， 易使密封胶垫硬化脆裂，甚至引起引线开焊事故。固定引线的铜钱钉过长或由于帽上接线板拧紧后与外部母线连接吻合不好等，致使密 封垫无法压紧，运行时引线鼻子发热，使压紧燥帽密封脏垫受热脆裂；检修时，检查不认真，密封垫位置不正，密封处理不好，这样就 难以起到密封作用。由于上述种种原因，雨水很容易顺销钉孔和缝隙沿引线进入变压器内部，引起变压器绕组短路事故。某电厂1号主变压器(120000/110), 1982年8月1日大雨中损毁事故就是这样引起的。某电厂SSP-260000/220型主变压器，停电检查时发现A相套管帽子相序漆色变黑，头部严重烧坏
15、，取岀套管发现油有酸味、色变蚀， 引线接头脱焊，引线接头定位销由于过热熔焊于套管头上。原因是铜引线头锡焊质量不良，引线插人头内太短(约3040mm),运行中发 热使焊锡熔化，引线脱岀，引线经套管芯导电，使铜管内壁烧麻，定位销和线算于烷焊在一起，引线在套管芯内烧断面股辫子。(5) 引线对油箱内距离不够，绝缘强度不够，引起闪络放电。如鞍山75MVA、220kV主变压器，其44kV内部母线(裸铝板)和油箱有 85mm的纯油间隙。在44kV侧岀线有雷电活动时接地，消弧线圈动作时，该处放电，说明是内部耐电距离不够所致。抚顺南口 60MVA、 220kV变压器在系统谐振时，由于类似原因引起放电。因此应该重
16、视引线的绝缘距离和强度。3变压保套管闪络，引起爆炸起火变压器套管事故在变压器事故中所占比重仅次于统组事故，在统计表中为 15.3，比例是很大的。套管密封不严进水而引起爆炸的 事故较多，特别是油纸电容式套管进水事故更多。套管渗油，使其表面长期积满油垢而发生闪络的事故，也不断发生。有些电容式套管 制造质量不良、维护不周或运行年久使套管的绝缘层损坏、老化，导致绝缘击穿或产生高温，从而使套管爆炸起火，引起变压器故障。如某变电所一台10000/110型变压器的110kV油纸电容型套管，由于密封不良，进水受潮，引起爆炸。某变电所SFPSL-120000/220型变压器的220kV电容型套管，正常运行中，套管爆炸冒火，引起火灾将变压器严重烧损。经检查发现 套管芯电容极板间绝缘纸在卷制时，由于工艺粗糙，存在多处波状皱折。分析认为是运行中发生局部放电，逐渐发展，将电容
