浅谈电力变压器的安装及常见故障处理

摘要：文章介绍了电力变压器安装及常见的缺陷和故障，并分析了这些故障对变压器的危害，并对消除故障的方法进行了归纳总结，此外还分析了变压器常用的在线监测技术，具有一定的工程实用价值。

关键词：电力变压器；安装；故障；诊断处理

中图分类号：TM407 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 16-0000-02

Talking about the Installation and Eliminating Fault Methods for Power Transformer

Wang Hailin

(Tongliao Power Bureau of Electric Power Limited Company of Eastern Inner Mongolia,Tongliao 028000,China)

Abstract:The article introduces the installation and the common defects and faults of power transformer,and analyzes the harmful effects of these faults to power transformer,meanwhilethe article summarizes the methods of eliminating faults.In addition,the author analyzes commonly used on-line monitoring techniques of the power transformer,which has certain practical value.

Keywords:Power transformer;Installation;Fault;Diagnosis processing

变压器在电力供电系统中占有重要的地位，电力系统通过区域变电站的升压变压器，实现远距离输电到工业区和城市网络，多个电站联合起来组成一个系统时也要依靠变压器，变压器在电力系统中是不可缺少的重要设备。在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。

一、电力变压器概述

现代化工业企业广泛采用电力作为能源，而发电厂发出的电力往往需经远距离传输才能到达用电地区。在传输的功率恒定时，传输电压越高，则所需的电流越小，因为电压将正比于电流。线损正比于电流的平方，所以用较高的输电电压可以获得较低的线路压降和线路损耗，要制造电压很高的发电机，目前技术很困难，所以要用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去，这种专门的设备就是变压器。另一方面，在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压，故要经过一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用。在电力系统中，变压器的地位十分重要，不仅所需数量多，而且性能好，运行安全可靠。

变压器在运行中，由于各种原因将会导致变压器故障，变压器一旦发生故障，就会限制发电机的出力，减少和中断对部分用户的供电，延长变压器的维修时间，如果不能及时的发现事故并处理事故，将会对电网安全可靠供电造成很大的威胁，对国民经济造成重大的损失。

二、变压器的安装

（一）变压器安装前的准备及检查

1.安装前的准备。熟悉图纸资料，注意图纸和产品技术资料提出的具体施工要求，确定施工方法且进行技术交底；并准备搬运吊装和安装机具及测试器具。

2.变压器的安全性检查。变压器应有产品出厂合格证、随带的技术文件应齐全；应有出厂试验记录；型号规格应和设计相符；备件、附件应完好；干式变压器的局放试验PC值及噪声测试dB（A）值应符合设计及标准要求。

3.变压器外观检查。外表不应有机械损伤；油箱密封良好，带油运输的变压器，油枕油位应正常，无渗漏油现象；所有附件应齐全，瓷体无损伤等；变压器轮距离应与设计轮距相符。

4.变压器身的检查。变压器到达现场后应进行器身检查。但凡满足下列条件之一时，才可不进行器身检查：1.制造厂规定可不作器身检查者；2.容量为1000kVA及以下，运输中无异常情况；3.就地产品作短距离运输时，器身总质量符合要求，运输中无异常情况。

（二）变压器就位安装应注意的问题

1.变压器安装的位置，应符合设计图纸的要求；在推入室内时要注意高、低侧方向应与变压器室内的高低压电气设备的装设位置一致，否则变压器推入室内之后再旋转方向就比较困难了。

2.变压器基础导轨应水平，轨距与变压器轮距相吻合。装有气体继电器的变压器，应使其顶盖沿气体继电器气流方向有1%-1.5%的升高坡度（制造厂规定不需要安装坡度者除外）。防止气泡积聚在变压器油箱与顶盖间，只要在油枕侧的滚轮下用垫铁垫高即可。垫铁高度可由变压器前后轮中心距离乘以1%-1.5%求得。调整时使用千斤顶。

3.变压器就位符合要求后，将滚轮用能拆卸的制动装置加以固定；不允许用电焊焊死在轨道上。

4.装接高、低压母线时，母线中心线应与套管中心线相符。母线与变压器套管连接，应用两把扳手，以防止套管中的连接螺栓跟着转动。特别注意不能使套管端部受到额外拉力。

5.变压器的外壳必须作良好接地。如果变压器的接线组别是Y/Yo，则还应将接地线与变压器低压侧的零线端子相连。变压器基础轨道亦应和接地干线连接。接地线的材料可用铜绞线（16mm2或25mm2）或镀锌扁纲（-40×4），其接触处应搪锡以免锈蚀，并连接牢固。

6.当需要在变压器顶部工作时，必须用梯子上下，不得攀拉变压器附件；变压器顶部应做好防护措施，严防工具材料跌落，损坏变压器附件。变压器油箱外表面如有油漆剥落，应进行喷漆或补刷。

7.变压器就位安装完毕后，再次进行外观检查；并用1kV兆欧表测量各绕组间及绕组与外壳间的绝缘电阻。

三、常见故障及其诊断措施

（一）绕组故障

主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点：1.在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷；2.在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化；3.制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形绝缘损坏；4.绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热；5.绝缘油内混入水分而劣化，或与空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分绕组露在空气中未能及时处理。

由于上述种种原因，在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。匝间短路时的故障现象使变压器过热油温增高，电源侧电流略有增大，各相直流电阻不平衡，有时油中有吱吱声和咕嘟咕嘟的冒泡声。轻微的匝间短路可以引起瓦斯保护动作；严重时差动保护或电源侧的过流保护也会动作。发现匝间短路应及时处理，因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故障。

（二）套管故障

这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油，其原因有：1.密封不良，绝缘受潮劣比，或有漏油现象；2.呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理；3.变压器高压侧（110kV及以上）一般使用电容套管，由于瓷质不良故而有沙眼或裂纹；4.电容芯子制造上有缺陷，内部有游离放电；5.套管积垢严重。

（三）铁芯故障

1.硅钢片间绝缘损坏，引起铁芯局部过热而熔化；2.夹紧铁芯的穿心螺栓绝缘损坏，使铁芯硅钢片与穿心螺栓形成短路；3.残留焊渣形成铁芯两点接地；4.变压器油箱的顶部及中部，油箱上部套管法兰、桶皮及套管之间。内部铁芯、绕组夹件等因局部漏磁而发热，引起绝缘损坏。

运行中变压器发生故障后，如判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较，如差别较大，则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查，再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大，在损坏处涂漆即可。

（四）瓦斯保护故障

瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理方法：1.瓦斯保护动作的原因可能是因滤油、加油和冷却系统不严密，致使空气进入变压器；2.因温度下降和漏油致使油位缓慢降低；或是因变压器故障而产生少量气体；3.由于发生穿越性短路故障而引起；4.由于保护装置的二次回路故障所引起。

轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是：变压器内部有轻微故障；变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部发生严重故障，引起油分解出大量气体，也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查。检查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形；最后检查气体的可燃性。

（五）变压器自动跳闸的处理

当运行中的变压器自动跳闸时，运行人员应迅速作出如下处理：1.当变压器各侧断路器自动跳闸后，将跳闸断路器的控制开关操作至跳闸后的位置，并迅速投入备用变压器，调整运行方式和负荷分配，维持运行系统及其设备处于正常状态；2.检查掉牌属何种保护动作及动作是否正确；3.了解系统有无故障及故障性质；4.若属以下情况并经领导同意，可不经检查试送电：人为误碰保护使断路器跳闸；保护明显误动作跳闸；变压器仅低压过流或限时过流保护动作，同时跳闸变压器下一级设备故障而其保护却未动作，且故障已切除，但试送电只允许一次；5.如属差动、重瓦斯或电流速断等主保护动作，故障时有冲击现象，则需对变压器及其系统进行详细检查，停电并测量绝缘。在未查清原因之前，禁止将变压器投入运行。必须指出，不管系统有无备用电源，也绝对不准强送变压器。

（六）变压器着火

变压器着火也是一种危险事故，因变压器有许多可燃物质，处理不及时可能发生爆炸或使火灾扩大。

1.变压器着火的主要原因。（1）套管的破损和闪落，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧；（2）变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使燃烧着的变压器油溢出。

2.变压器着火，应作如下处理。（1）断开变压器各侧断路器，切断各侧电源，并迅速投入备用变压器，恢复供电；（2）停止冷却装置运行；（3）主变压器及高厂变着火时，应先解列发电机；（4）若油在变压器顶盖上燃烧时，应打开下部事故放油门放油至适当位置。若变压器内部着火时，则不能放油，以防变压器发生爆炸；（5）迅速用灭火装置灭火。如用干式灭火器或泡沫灭火器灭火。必要时通知消防队灭火。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故障断路器未断开，应用手动来立即断开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关。

四、变压器在线监测技术

变压器在线监测的目的，就是通过对变压器特征信号的采集和分析，判别出变压器的状态，以期检测出变压器的初期故障，并监测故障状态的发展趋势。目前，电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对象之一，提出了很多不同的方法。

油中溶解性气体分析技术。由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体，因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比，就可达到对变压器绝缘诊断的目的。几种典型的油中溶解气体，如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2，常被用作分析的特征气体。在检测出各气体成分及含量后，用特征气体法或比值法等方法判断变压器的内部故障。

局部放电在线监测技术。变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时，会由于局部场强过高而产生局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显变化，能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡等。

振动分析法。振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析，从而达到对变压器状态监测的目的。

红外测温技术。红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号，经放大处理，转换成标准视频信号，然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热，铁芯多点接地也会引起铁芯过热。

频率响应分析法。频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变，而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的。

绕组温度指示。绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度，给出越限报警，并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术，即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度，从而改进变压器的预测建模技术，并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。

其他状态监测方法。低压脉冲响应测试（LowVoltageImpulseResponse，LVIR）也是一种有效的变压器状态监测方法，并且已经是一种用于确定变压器是否能通过短路试验的公认方法。此外，绕组间的漏感测试、油的相对湿度测试、绝缘电阻测试等也是变压器状态监测的常用方法。

进入21世纪电力行业将有更大的发展，电力变压器的安装调试运行必须遵循施工顺序和操作方法，达到现行的国家标准和验收规范的规定，方可运行生产。变压器的故障诊断与状态检修作为我国电力系统实现体制转变、提高电力设备的科学管理水平的有力措施，是今后在电力生产中努力和发展的方向。

参考文献

[1]中华人民共和国能源部.进网作业电工培训教材[M].沈阳，辽宁科学技术出版社,1993

[2]电力变压器手册.机械工业出版社,2003,01

[3]电能系统基础.机械工业出版社,2001,12

[4]电力系统分析.中国电力出版社,2005,07