變壓器常見故障的分析與處理論文

1、淺談變壓器常見故障的分析與處理姓名：韓樹才專業(yè)：水電站運(yùn)行與管理部門：寧夏服務(wù)事業(yè)部摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，社會(huì)生產(chǎn)力水平的提高，電力事業(yè)迅速發(fā)展，裝機(jī)容量和電 網(wǎng)規(guī)模在日益增大，一個(gè)大型的電網(wǎng)往往由大量的電氣設(shè)備組成，不同的設(shè)備之間互相 關(guān)聯(lián)，緊密耦合，一方面提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為生產(chǎn)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益；另 一方面，由于影響系統(tǒng)運(yùn)行的因數(shù)劇增，使其產(chǎn)生故障或失效的潛在可能性越來(lái)越大。 一個(gè)設(shè)備的故障常常會(huì)引起整個(gè)電網(wǎng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)不能正常運(yùn)行乃至癱 瘓，各行業(yè)對(duì)電力的需求日益增加，而且對(duì)供電穩(wěn)定性和可靠性的要求也越來(lái)越高，這 些無(wú)不在提醒人們對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行可靠性的要求

2、不斷提高。電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要輸變電設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到發(fā)電、供電系統(tǒng) 的安全性和可靠性。由于長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行，電力變壓器故障和事故不可能完全避免。而變壓器的這些故 障和事故會(huì)大大影響電力系統(tǒng)供電的可靠性。所以對(duì)電力變壓器常見故障的分析、處理 成為提高供電可靠性的重要手段。本文主要對(duì)電力變壓器及其附件常見故障進(jìn)行分析和處理。關(guān)鍵詞：變壓器；理論基礎(chǔ)；常見故障；目錄摘要 2一、 引言 3二、理論概述 32.1 變壓器的工作原理 32.2 變壓器的分類 32.3 變壓器基本結(jié)構(gòu) 32.4 變壓器的型號(hào)和額定值 4三、變壓器的常見故障 53.1 變壓器內(nèi)部發(fā)出異聲 53.2 變壓器油枕和防

3、暴管噴油 53.3 變壓器油溫異常 63.4 油位異常 63.5 冷卻器異常及事故處理 73.6 瓦斯保護(hù)動(dòng)作的分析和處理 9四、結(jié)語(yǔ) 10參考文獻(xiàn) 11一、 引言變壓器在電力系統(tǒng)中地位十分重要， 電力變壓器的故障將直接嚴(yán)重地影響電網(wǎng)供電 的可靠性，所以必須最大限度地限制變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行,故障和事故不可能完全避免。本文首先對(duì)變壓器的工作原理、分類、基本結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了 分析。然后對(duì)變壓器運(yùn)行中的常見故障進(jìn)行分析和處理。二、理論概述2.1 變壓器的工作原理變壓器是一種靜止的電磁裝置，它利用電感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)傳遞能量 或傳輸信號(hào)的一種電氣裝置。常用來(lái)將一種交流電

4、壓的電能轉(zhuǎn)換為同頻率的另一種交流 電壓的電能。2.2 變壓器的分類(1)按功能分：電力變壓器 、特殊功能變壓器(電爐變壓器 、整流變壓器 電焊變壓器)、儀用變壓器(電壓互感器、電流互感器)、控制變壓器及無(wú)線電變壓器(2)按使用繞組數(shù)目：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器。(3)按鐵心結(jié)構(gòu)：芯式變壓器、殼式變壓器。(4)按冷卻方式：干式變壓器、油浸式變壓器。(5)按調(diào)壓方式：無(wú)載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。2.3 變壓器基本結(jié)構(gòu)由鐵心、繞組及附件組成。2.3.1 鐵心(1)、作用：構(gòu)成變壓器的磁路系統(tǒng)，且固定繞組。(2)、構(gòu)成：由0.35mm或0.5mm厚的冷軋硅鋼片疊成，每片硅鋼片的兩面

5、涂絕緣 漆膜，且沖壓成一定形狀。鐵心分鐵心柱、鐵腕兩部分。(3)、裝疊工藝：采用交疊式，主要使疊縫相互交疊，以減少接逢間隙，從而減少 磁路的磁阻。三相芯式變壓器示意圖2.3.2 繞組(1)、作用：構(gòu)成變壓器的電路系統(tǒng)；(2)、構(gòu)成：絕緣銅線或鋁線在繞線模上繞制而成；(3)、結(jié)構(gòu)形式：同心式、交疊式；2.3.3 附件包括油箱、氣體繼電器等(1)油箱油箱是油浸式變壓器的外殼，變壓器油起兩個(gè)作用：一是作為絕緣介質(zhì)起絕緣作 用；二是作為散熱媒介。(2)儲(chǔ)油柜儲(chǔ)油柜，可大大縮小油與空氣的接觸面積，降低浸泡在油中的纖維老化速度。(3)冷卻系統(tǒng)對(duì)于大中型變壓器冷卻方式為：強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻(OFAF和強(qiáng)迫油導(dǎo)

6、向循環(huán)風(fēng)冷 卻(ODAF。2.4 變壓器的型號(hào)和額定值2.4.1 變壓器的型號(hào)型號(hào)表示一臺(tái)變壓器的結(jié)構(gòu)、額定容量、電壓等級(jí)、冷卻方式等內(nèi)容，表示方法為： 具體代碼介紹如下：D-單相，S-三相，J-油浸自冷，G-干式空氣自冷，F(xiàn)-油浸風(fēng)冷，F(xiàn)P-強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng) 冷，SP-強(qiáng)迫油循環(huán)水冷，L-繞組為鋁線，Z-有載調(diào)壓，SC-三相環(huán)氧樹脂澆注，SG-三 相干式自冷，JMB局部照明變壓器，YD-試驗(yàn)用單相變壓器BF(C)-控制變壓器(C為C型鐵芯結(jié)構(gòu)，DDG單相干式低壓大電流變壓器）。2.4.2 變壓器的額定值SN kVA1 .額定容量指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。2 .額定電壓U1N

7、/U2N kV指長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓,U1N是指一次側(cè)所加的額定電壓，U2N是指 一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的開路電壓。在三相變壓器中額定電壓為線電壓。3 .額定電流I1N/I2N A指在額定容量下，允許長(zhǎng)期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流。U 2N I 2N4 .三者關(guān)系單相：S三相：S1N2N三、變壓器的常見故障3.1 變壓器內(nèi)部發(fā)出異聲變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)是均勻的“嗡嗡”聲，這是由于交流電通過變壓器 的繞組時(shí)，在鐵芯里產(chǎn)生周期性變化的交變磁通，隨著磁通的變化，就引起鐵芯的振動(dòng) 而發(fā)出的響聲。如果產(chǎn)生不均勻響聲或其他異聲，都屬不正?，F(xiàn)象。變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn)強(qiáng)而不均勻的噪音

8、而且震動(dòng)加大，是由于鐵芯的穿心螺絲夾得不緊，使鐵芯松動(dòng)，造成硅鋼片間產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)能破壞硅鋼片間的絕緣層，并引起鐵 芯局部過熱。至于變壓器內(nèi)部有“吱吱”的放電聲則是由于繞組或引出線對(duì)外殼放電， 或是鐵芯接地線斷線，造成鐵芯對(duì)外殼（地）感應(yīng)而產(chǎn)生的高電壓發(fā)生放電引起的，放 電的電弧可能會(huì)損壞變壓器的絕緣。3.2 變壓器油枕和防暴管噴油油枕噴油或防暴管膜破裂噴油表示變壓器的內(nèi)部已有嚴(yán)重?fù)p傷。噴油使油面降低到 油位指示計(jì)的最低限度時(shí)，有可能引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作，使變壓器三側(cè)斷路器自動(dòng)跳閘。如瓦斯保護(hù)因故沒有動(dòng)作而使油面低于頂蓋時(shí)，則引出線絕緣降低，造成變壓器內(nèi)部有 “吱吱”的放電聲，且在變壓器頂蓋下形成

9、空氣層，造成油質(zhì)劣，此時(shí)，應(yīng)切斷變壓器電源，以防止事故擴(kuò)大。3.3 變壓器油溫異常造成變壓器溫度異常的原因主要有以下兩個(gè)方面的原因：（ 1） 、內(nèi)部故障引起溫度異常變壓器在正常負(fù)荷和正常冷卻方式下，如果變壓器油溫不斷升高，則說明變壓器內(nèi)部有故障，如鐵芯著火和匝間短路。鐵芯著火是由渦流引起或夾緊鐵芯用的穿心螺絲絕緣損壞造成的。因?yàn)闇u流使鐵芯長(zhǎng)期過熱而引起硅鋼片間的絕緣損壞。此時(shí)，鐵損增大，油溫升高，使油的老化速度加快，減少了氣體的排出量，所以在進(jìn)行油的分析時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)油中有大量的油泥沉淀，油色變暗，閃光點(diǎn)降低等。而穿心螺絲絕緣破壞后，會(huì)使穿心螺絲短接硅鋼片，并引起絕緣油的分解，油的閃光點(diǎn)降低，使

10、其失掉絕緣性能。鐵芯著火若逐漸發(fā)展，會(huì)引起油色逐漸變暗，閃光點(diǎn)降低，這時(shí)由于靠近著火部分溫度很快升高，致使油的溫度逐漸達(dá)到著火點(diǎn)，造成故障范圍內(nèi)的鐵芯過熱、熔化，甚至熔焊在一起。在這種情況下，若不及時(shí)斷開變壓器，就可能發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。因此，運(yùn)行中的變壓器，運(yùn)行溫度不允許超過絕緣材料所允許的最高溫度。（ 2） 、冷卻器運(yùn)行部正常引起溫度異常冷卻器運(yùn)行不正?；虬l(fā)生故障，如潛油泵停運(yùn)、風(fēng)扇損壞、散熱器管道積垢、冷卻效果不良等，都會(huì)引起溫度升高。此時(shí)應(yīng)投入備用冷卻器，對(duì)故障冷卻器進(jìn)行維護(hù)檢查。因此，在主變壓器高負(fù)荷前期必須檢查維護(hù)好變壓器冷卻器，并對(duì)冷卻器進(jìn)行水沖洗，以清除積污提高散熱能力。3.4

11、 油位異常變壓器油枕油位的油位表，一般標(biāo)有40、20、-30 三條線，分別表示使用地點(diǎn)環(huán)境在最高、年平均溫度下滿負(fù)荷時(shí)和最低溫度下空載時(shí)的油位線。根據(jù)這三個(gè)標(biāo)志可以判斷變壓器在各種運(yùn)行狀態(tài)下的正常油位，以避免發(fā)生高溫下滿負(fù)荷時(shí)溢油或低溫下空載時(shí)變壓器內(nèi)缺油現(xiàn)象。運(yùn)行中變壓器溫度的變化使油體積變化，引起油位的上下位移。常見的油位異常有兩種：1、假油位或油位高如變壓器溫度變化正常，而變壓器油標(biāo)管內(nèi)的油位不正?；虿蛔兓?，則說明油枕油 位時(shí)變壓器的假油位原因有以下幾個(gè)方面。（ 1） 、呼吸器堵塞，所指示的油枕不能正常呼吸；（ 2） 、防爆管通氣孔堵塞；（ 3） 、油標(biāo)堵塞或油位表指針損壞、失靈；（ 4

12、） 、全密封油枕未按全密封方式加油，在膠囊袋與油面之間有空氣（存在氣壓），造成假油位。2、油位過低油位過低或看不到油位，應(yīng)視為油位不正常。當(dāng)?shù)偷揭欢ǔ潭葧r(shí)，會(huì)造成輕瓦斯繼電器動(dòng)作。嚴(yán)重缺油時(shí)，會(huì)使油箱內(nèi)絕緣暴露受潮，降低絕緣性能，影響散熱，甚至引起絕緣事故。油位過低，一般有以下原因：（ 1） 、變壓器嚴(yán)重滲漏油或長(zhǎng)期滲漏油；（ 2） 、設(shè)計(jì)制造不當(dāng)，油枕容量與變壓器油箱容量配合不當(dāng)。一旦氣溫過低，在低負(fù)荷時(shí)油位下降過低，則不滿足運(yùn)行要求；（ 3） 、注油不當(dāng)，未按標(biāo)準(zhǔn)溫度油位線加油。尤其是高壓套管，此情況比較常見。（ 4） 、檢修人員因臨時(shí)工作多次放油后，而未及時(shí)補(bǔ)充。3.5 冷卻器異常及事故

13、處理3.5.1 冷卻器全停處理（ 1）冷卻器全停處理的原則：當(dāng)變壓器冷卻器全停時(shí)，值班人員應(yīng)立即匯報(bào)調(diào)度，同時(shí)迅速查找故障原因，設(shè)法盡快恢復(fù)冷卻器運(yùn)行。5 在處理過程中，處理冷卻器全停故障期間，應(yīng)派專人密切監(jiān)視變壓器油溫及繞組溫度變化。若變壓器負(fù)載大，在冷卻器全停30 分鐘內(nèi)頂層油溫已接近75 oC時(shí)，應(yīng)向省調(diào)申請(qǐng)立即減載。若變壓器負(fù)載小，在變壓器冷卻器全停30分鐘內(nèi)上層油溫不會(huì)達(dá)到75 oC 應(yīng)向省調(diào)申請(qǐng)立臨時(shí)解除“冷卻器全停跳三側(cè)壓板”，并允許繼電運(yùn)行到油眠溫度達(dá)到 75 oC,但不能超過2小時(shí)。（ 2）故障原因：冷卻器兩路交流工作電源同時(shí)失電，即交流三相電源輸入開關(guān)跳閘，或低壓配電室兩路

14、交流電源失去；冷卻器兩路交流控制電源同時(shí)跳閘；運(yùn)行中的一路交流三相電源輸入開關(guān)跳閘，另一路沒有自動(dòng)投入。（ 3）處理方法：值班員應(yīng)立即到現(xiàn)場(chǎng)檢查冷控柜內(nèi)交流工作電源開關(guān)是否跳閘，并查看冷卻器交流控制電源開關(guān)是否跳閘。若是冷控柜內(nèi)交流工作電源開關(guān)未跳閘，則應(yīng)迅速到所用電低壓配電室檢查接于380V/220V的冷卻器交流電源出線開關(guān)是否跳閘，并及時(shí)找出故障點(diǎn),盡快進(jìn)行處理，迅速恢復(fù)冷卻器的交流工作電源。若是兩路交流控制電源開關(guān)同時(shí)跳閘，應(yīng)分別試送交流控制開關(guān)，并切換冷卻器交流電源選擇開關(guān)進(jìn)行故障查找。若是運(yùn)行中的一路交流三相輸入開關(guān)跳閘，另一路沒有自投，則應(yīng)手動(dòng)切換冷卻器交流電源選擇開關(guān)，恢復(fù)交流工

15、作電源，再查找故障點(diǎn)。3.5.2 “變壓器冷卻器電機(jī)故障”信號(hào)出現(xiàn)的處理（ 1）故障原因：運(yùn)行中任一組冷卻器的風(fēng)扇或油泵電動(dòng)機(jī)熱耦動(dòng)作，或該組冷卻器交流回路故障使交流電源開關(guān)跳閘。（ 2）處理方法：值班人員應(yīng)立即到現(xiàn)場(chǎng)檢查出停運(yùn)的故障冷卻器，同時(shí)切換已自動(dòng)投入運(yùn)行的備用冷卻器的工作方式選擇開關(guān)，使其按相對(duì)應(yīng)的工作方式運(yùn)行，然后將故障冷卻器的工作方式選擇開關(guān)置于“停止”位置，斷開其交流電源開關(guān)，報(bào)告檢修部門處理。3.5.3 “變壓器油流低報(bào)警”信號(hào)出現(xiàn)的處理故障原因可能有以下幾種：油流回路堵塞；油泵故障；油流指示器故障；冷卻器回路操作不當(dāng)或故障。處理方法：當(dāng)變壓器油流量低報(bào)警時(shí)，備用冷卻器即自動(dòng)

16、投入運(yùn)行，值班人員應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)檢查冷卻器運(yùn)行情況，由油流表的異常查出故障冷卻器，并將已自動(dòng)投運(yùn)的備用冷卻器的工作方式選擇開關(guān)切至與故障冷卻器工作方式相同的位置。然后將故障冷卻器停運(yùn)，報(bào)告檢修部門待處理。3.5.4 “變壓器冷卻器電源故障”信號(hào)出現(xiàn)的處理（ 1）故障原因：低壓配電室內(nèi)冷卻器交流電源一路或兩路消失，或雙電源監(jiān)控回路故障；單組冷控柜中的開關(guān)跳閘。（ 2）處理方法：如果冷卻器仍然在運(yùn)行，則檢查控制開關(guān)是否跳閘，備用冷卻器是否投入，作好記錄， 匯報(bào)并通知檢修人員處理；如果冷卻器全部停止運(yùn)行，則檢查電源開關(guān)是否跳閘，并用驗(yàn)電筆檢查工作與備用電源是否失去；若兩路總電源失去或異常（如缺相），應(yīng)到低

17、壓配電室作進(jìn)一步檢查，迅速恢復(fù)交流電源；若兩路電源正常，而回路跳閘，則應(yīng)將冷卻器的交流電源開關(guān)斷開，然后試投回路開關(guān)，若成功，則逐臺(tái)投入每組冷卻器的交流電源開關(guān)，以查出故障回路并進(jìn)行隔離。3.5.5 “冷卻器直流控制電源消失”信號(hào)出現(xiàn)的處理（ 1）故障原因：冷卻器直流主電源失電跳閘。（2）處理方法：檢查變壓器直流開關(guān)是否跳閘，若跳閘可試送一次；檢查直流分屏內(nèi)“冷卻器控制電源”開關(guān)是否跳閘，若跳閘可以試送一次；若無(wú)法恢復(fù)正常，應(yīng)按照查直流回路的故障的方法進(jìn)行處理，并匯報(bào)檢修部門。3.6 瓦斯保護(hù)動(dòng)作的分析和處理正常情況下，變壓器氣體繼電器內(nèi)充滿了變壓器油，若氣體繼電器內(nèi)有氣體聚集并氣體集積到一定

18、程度時(shí)，會(huì)造成輕瓦斯信號(hào)動(dòng)作。嚴(yán)重故障時(shí)，油流及氣流沖動(dòng)擋板會(huì)造成重瓦斯保護(hù)跳閘。3.6.1 瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)當(dāng)瓦斯保護(hù)的信號(hào)動(dòng)作時(shí)，值班人員應(yīng)立即處理，復(fù)歸音響信號(hào)，對(duì)變壓器進(jìn)行外部檢查。 檢查項(xiàng)目為油枕中的油位及油色，變壓器的電流、電壓、 溫度和聲音等的變化。瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因可能是：（1） 、因?yàn)V油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密，致使空氣進(jìn)入變壓器；（2） 、因溫度下降和漏油致使油位緩慢降低；（3） 、因變壓器故障而產(chǎn)生少量氣體；（4） 、由于發(fā)生穿越性短路故障而引起；（5） 、由于保護(hù)裝置的二次回路故障所引起。如經(jīng)外部檢查未發(fā)現(xiàn)變壓器有任何異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)查明瓦斯繼電器中氣體的性質(zhì)。變壓器故障

19、時(shí)析出的氣體，能積聚在瓦斯繼電器內(nèi)，所以可用取樣瓶在瓦斯繼電器的放氣門處取樣，進(jìn)行試驗(yàn)，然后根據(jù)氣體的顏色和化學(xué)成分來(lái)鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)。若瓦斯繼電器所發(fā)的信號(hào)是因油分解的空氣而動(dòng)作，則值班人員應(yīng)放出瓦斯繼電器內(nèi)積聚的空氣，并應(yīng)注意本次信號(hào)與下次信號(hào)動(dòng)作的間隙時(shí)間。如果信號(hào)越來(lái)越稀，則不久信號(hào)即可消失，說明變壓器無(wú)問題；如果信號(hào)動(dòng)作的間隙時(shí)間逐次縮短，就表示變壓器所屬短路器即將跳閘，此時(shí)，值班人員應(yīng)將瓦斯保護(hù)的跳閘回路切斷，并報(bào)告上級(jí)值班人員進(jìn)行處理，但此時(shí)如有備用變壓器，則應(yīng)換備用變壓器投入運(yùn)行。3.6.2 瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘瓦斯保護(hù)動(dòng)作使變壓器跳閘的原因有：（ 1）變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障；（ 2）油位下降太快；（ 3）保護(hù)裝置二次回路有故障；（ 4）在某種情況下，如果變壓器修理后投入，油中空氣分離出來(lái)得太快，亦可能使斷路器跳閘。當(dāng)瓦斯保護(hù)動(dòng)作使變壓器跳閘時(shí)，值班人員應(yīng)先將備用變壓器投入，然后將工作變壓器斷開并進(jìn)行外部檢查。檢查油枕、防爆門、散熱器法蘭盤和導(dǎo)油管等處是否噴油，變壓器蓋子與外殼間的盤根是否因油膨脹而損壞（順著外科流油），個(gè)焊接縫是否裂開，變壓器外殼是否鼓起，最后分析氣體性質(zhì)是否可燃，以及采用氣相色譜法進(jìn)行分析，以鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)。根據(jù)分析結(jié)果，應(yīng)作如下處理：（ 1）不準(zhǔn)合閘如氣體可燃或在檢查中發(fā)現(xiàn)一種外部異?，F(xiàn)象（不論其輕重），則變壓器未經(jīng)內(nèi)部檢查