變壓器故障分析

1、山東省高級技師社會化考評（維修電工）論文題目變壓器故障分析姓名指導(dǎo)教師（教授）年月日變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯。變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗用變壓器、防雷變壓器、箱式變壓器、箱式變電器。國內(nèi)變壓器專業(yè)生產(chǎn)廠有浙江江山市雙鵬特種變壓器廠變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線之線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電流（具有某一已知頻率）流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)

2、的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。各種電子裝備常用到變壓器，理由是：提供各種電壓階層確保系統(tǒng)正常操作；提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離；對交流電流提供高阻抗，但對直流則提供低的阻抗；在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應(yīng)。阻抗其中之一項重要概念，亦即電子學(xué)特性之一，其乃預(yù)設(shè)一種設(shè)備，即當(dāng)電路組件阻抗系從一階層改變到另外的一個階層時，其間即使用到一種設(shè)備-變壓器。目錄第一章緒論41.1 變壓器內(nèi)部發(fā)出異聲41.2 繞組匝間絕緣故障原因一般有51.3 主絕緣和引出線故障原因一般有5第二章變壓器的異常現(xiàn)象及其分析62. 1變壓器的油箱內(nèi)有強烈而不均勻的噪音和放電的聲音63. 2變壓

3、器油枕和防暴管噴油。62. 3變壓器油溫不斷升高.62. 4油色變化過甚9第三章冷卻器異常及事故處理103. 1冷卻器全停處理103. 2“變壓器冷卻器電機故障”信號出現(xiàn)的處理103. 3“變壓器油流低報警”信號出現(xiàn)的處理113. 4“變壓器冷卻器電源故障”信號出現(xiàn)的處理113. 5”冷卻器直流控制電源消失”信號出現(xiàn)的處理113. 6變壓器送電前，冷卻器應(yīng)檢查的內(nèi)容。124.1 瓦斯保護動作于信號144.2 瓦斯保護動作于跳閘154.3 色譜分析法16第五章變壓器自動跳閘處理195.1變壓器過負荷195.2短路電流和不平衡電流205. 3短路故障20第六章變壓器分接開關(guān)的故障分析和處理226.

4、 1無載分接開關(guān)的故障及處理227. 2有載分接開關(guān)的故障及處理23第七章結(jié)語24第一章緒論變壓器與其它電氣設(shè)備相比，他的故障是很少的，這是因為它沒有轉(zhuǎn)動部分，而且元件都在油中，有一個可靠的工作條件的緣故，所以只要對變壓器的運行加強監(jiān)視，做好經(jīng)常性的維護工作，及時消除設(shè)備缺陷，定期進行檢修和預(yù)防性試驗，變壓器的事故是可以避免的。但是變壓器在運行中，由于運行人員操作不當(dāng)，檢修質(zhì)量不良，設(shè)備缺陷沒有及時消除，運行方式不合理等，也可能會引起事故。如果主變壓器一旦發(fā)生事故，則減少和中斷對部分用戶的供電，延長變壓器的修理時間，在沒有備用變壓器的情況下，對國民經(jīng)濟將造成嚴重損失。為了確保變壓器的安全可靠運

5、行，一方面應(yīng)采用有效的反事故措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，防止事故的發(fā)生，另一方面對已發(fā)生事故的變壓器，應(yīng)根據(jù)事故現(xiàn)象，正確判斷事故原因和性質(zhì)，以便迅速正確地處理事故，防止事故的擴大。有鑒于此，我便對變壓器經(jīng)常出現(xiàn)的一些異常和故障進行分析，找出事故原因并提出有效的解決方法和預(yù)防措施。從而使變壓器能夠安全可靠的運行。由于本人的技術(shù)知識有限，對于文中的錯誤和不足，懇請各位老師批評指正。一、變壓器常見的故障原因1.1 變壓器內(nèi)部發(fā)出異聲變壓器在正常運行時，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，在鐵芯里產(chǎn)生周期性變化的交變磁通，隨著磁通的變化，就引起鐵芯的振動而發(fā)出的響聲。如果產(chǎn)生不均

6、勻響聲或其他異聲，都屬不正?，F(xiàn)象。造成的原因可能有以下幾種：(1)由于大動力設(shè)備啟動，負荷變化較大，使變壓器內(nèi)部發(fā)出“哇哇”的聲音。如變壓器帶有電弧爐、汞弧整流器等負荷時，由于五次諧波分量很大，所以在變壓器內(nèi)就發(fā)出“哇哇”聲；(2)由于過負荷，是變壓器內(nèi)發(fā)出很高而且沉重的“嗡嗡”聲；(3)由于個別零件松動，使變壓器內(nèi)發(fā)出異常聲音。如因負荷突變，使某些零件松動，造成變壓器內(nèi)部有“叮當(dāng)”聲，如因輕負荷或空負荷時，使某些離開疊層的硅鋼片端部發(fā)生振蕩，造成變壓器內(nèi)部有強烈不均勻的“噪音”；(4)由于系統(tǒng)短路或接地，因通過大量的短路電流，使變壓器內(nèi)發(fā)出很大的“噪聲”；(5)由于內(nèi)部接觸不良或擊穿的地方，

7、使變壓器內(nèi)發(fā)出“吱吱”或“劈啪”的放電聲；(6)由于鐵磁諧振，是變壓器內(nèi)部發(fā)出“嗡嗡”聲和尖銳的“哼哼”聲，這聲音忽而變粗，忽而變細1.2 繞組匝間絕緣故障原因一般有(1)由于長期過負荷散熱不良，或變壓器運行年久，是絕緣老化而造成匝間短路；(2)變壓器出口多次短路，使繞組受力變形而使匝間絕緣損壞；(3)水分進入變壓器內(nèi)，使匝間絕緣受潮而短路；(4)在高壓繞組加強段處或低壓繞組端部處，因統(tǒng)包絕緣膨脹，使油道堵塞，絕緣過熱老化而引起匝間短路。1.3 主絕緣和引出線故障原因一般有(1)水分進入到變壓器內(nèi)，是主絕緣受潮而擊穿；(2)由于漏油，造成變壓器嚴重缺油，是引出線部分暴露在空氣中，降低了絕緣強度

8、，造成內(nèi)部閃絡(luò)故障1.4 套管閃絡(luò)和爆炸事故的原因一般有：(1)套管密封結(jié)構(gòu)不嚴，因進水使絕緣受潮而損壞；(2)套管的電容芯子制造不良，內(nèi)部游離放電；(3)套管各垢嚴重，造成閃絡(luò)第二章變壓器的異?，F(xiàn)象及其分析2.1變壓器的油箱內(nèi)有強烈而不均勻的噪音和放電的聲音變壓器在運行中出現(xiàn)強而不均勻的噪音而且震動加大，是由于鐵芯的穿心螺絲夾得不緊，使鐵芯松動，造成硅鋼片間產(chǎn)生振動。振動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外殼放電，或是鐵芯接地線斷線，造成鐵芯對外殼（地）感應(yīng)而產(chǎn)生的高電壓發(fā)生放電引起的，放電的電弧可能會損壞變壓器的絕緣。2.2變

9、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)部已有嚴重損傷。噴油使油面降低到油位指示計的最低限度時，有可能引起瓦斯保護動作，使變壓器兩側(cè)斷路器自動跳閘。如瓦斯保護因故沒有動作而使油面低于頂蓋時，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空氣層，造成油質(zhì)劣，此時，應(yīng)切斷變壓器電源，以防止事故擴大。2.3變壓器油溫不斷升高變壓器在正常負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，如鐵芯著火和閘間短路。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。因為蝸流使鐵芯長期過熱而引起硅鋼片間的絕緣損壞。此時，鐵損增大，油溫升

10、高，使油的老化速度加快，減少了氣體的排出量，所以在進行油的分析時，可以發(fā)現(xiàn)油中有大量的油泥沉淀，油色變暗，閃光點降低等。而穿心螺絲絕緣破壞后，會使穿心螺絲短接硅鋼片，并引起絕緣油的分解，油的閃光點降低，使其失掉絕緣性能。鐵芯著火若逐漸發(fā)展，會引起油色逐漸變暗，閃光點降低，這時由于靠近著火部分溫度很快升高，致使油的溫度逐漸達到著火點，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，若不及時斷開變壓器，就可能發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。因此，運行中的變壓器，運行溫度不允許超過絕緣材料所允許的最高溫度。電力變壓器大都是油浸變壓器。油浸變壓器在運行中各部分的溫度不同。繞組的溫度最高，鐵芯的溫度次

11、之，絕緣油的溫度最低。2且上層油溫高于下層油溫，因此運行中的變壓器，通常是監(jiān)視變壓器上層油溫來控制變壓器繞組最熱點的工作溫度，使繞組運行溫度不超過其絕緣材料的允許溫度值，以保證變壓器的絕緣使用壽命。變壓器絕緣材料的耐熱溫度與絕緣材料等級有關(guān)，如A級絕緣材料的耐熱溫度為105oC;B級絕緣材料的耐熱溫度為130oC,一般油浸變壓器為A級絕緣。為使變壓器繞組的最高運行溫度不超過絕緣材料的耐熱溫度，規(guī)程規(guī)定，當(dāng)最高環(huán)境空氣溫度為40oC時，A級絕緣的變壓器，上層油溫允許值見表2-1。表2-1油浸式變壓器上層油溫允許值冷卻方式冷卻介質(zhì)最高溫度（oC）長期運行的上層油溫度（oC）最高上層油溫度（oC）自

12、然循環(huán)冷卻、風(fēng)冷40（空氣）8595強迫油循環(huán)風(fēng)冷40（空氣）7585強迫油循環(huán)水冷40（冷卻水）702.預(yù)防措施為防止此類事故的發(fā)生，除了日常的巡視和保護設(shè)備外，還可以利用紅外測溫儀對設(shè)備進行檢查和監(jiān)控。紅外測溫儀的基本原理紅外技術(shù)是基于自然界中一切溫度高于絕對零度（-273.15C）的物體，每時每刻都輻射出紅外線的原理3,同時由于這種紅外輻射都載有物體狀態(tài)的特征信息，可以利用紅外技術(shù)判別各種被測目標(biāo)的溫度高低和溫度分布情況。根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律可知，物體的紅外輻射功率與物體表面熱力學(xué)溫度的4次方成正比，與物體表面的發(fā)射率成正比。即：P=eST43（2-1）式中P為物體的紅外輻射功率（單

13、位平方米的輻射能量）（W/m2）;£為物體表面的發(fā)射率(輻射系數(shù))；S為斯蒂芬-波耳茲曼常數(shù)(5.67Xl0-8W/m2?K4)。物體表面溫度的變化使物體發(fā)熱功率相應(yīng)變化，紅外測溫儀接收到的熱功率也隨之變化。由紅外測溫儀轉(zhuǎn)換的變壓器輻射功率信號能反映變壓器溫度及溫度變化，從而得知變壓器的狀態(tài)。變壓器的每一種故障模式都有相應(yīng)的表現(xiàn)，例如電阻增大，介質(zhì)損耗增加等，不同的故障模式導(dǎo)致的發(fā)熱情形不同，從而溫升也不同，下面討論幾種常見故障的機理與溫升之間的關(guān)系。電力變壓器正常運行時，其發(fā)熱溫升有較固定的規(guī)律，在故障發(fā)展和形成過程中絕大多數(shù)發(fā)熱溫升都與故障模式緊密相連。電力變壓器到處可見的導(dǎo)線和

14、連接件以及很多裸露的工作部件在成年累月的運行中，由于受環(huán)境溫度變化、污穢覆蓋、有害氣體腐蝕、風(fēng)雨雪霧等自然力的作用，再加上人為設(shè)計、施工不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐稍O(shè)備老化、損壞和接觸不良，這必將導(dǎo)致介質(zhì)損耗、漏電流和接觸電阻的增大，從而引起相應(yīng)的局部發(fā)熱而使溫度升高。若未能及時發(fā)現(xiàn)并阻止這些隱患的發(fā)展，將會因惡性循環(huán)而引發(fā)連接點熔焊、導(dǎo)線斷裂、甚至設(shè)備爆炸起火等事故。對于處在電力變壓器外殼內(nèi)部的各種部件，如導(dǎo)電回路、絕緣介質(zhì)和鐵芯等，發(fā)生故障時也會產(chǎn)生不同的熱效應(yīng)，如：(1)導(dǎo)電回路接頭、連接件和觸頭接觸不良造成的接觸電阻增大和發(fā)熱，其發(fā)熱功率：P=I2R3式中R為接觸電阻；(2)絕緣介質(zhì)老化、受潮后介質(zhì)

15、損耗增大，導(dǎo)致發(fā)熱功率增大，此時發(fā)熱功率P=U2CtanS3式中C為介質(zhì)的等效電容(單位為F),U為施加的電壓，3為交變電壓的角頻率，tan5為介質(zhì)損耗角正切值；(3)鐵芯和可導(dǎo)磁部位因絕緣不良和設(shè)計結(jié)構(gòu)不當(dāng)，造成短路和漏磁，形成局部渦流過熱；(4)電壓型設(shè)備內(nèi)部元器件缺陷引起的電壓分布異常，其相應(yīng)的去熱功率也將發(fā)生改變；(5)設(shè)備內(nèi)部缺油時產(chǎn)生兩種不同的熱效應(yīng)，即絕緣強度降低引起的局部放電發(fā)熱和缺油的油面處由于上下介質(zhì)不同、介質(zhì)的熱容系數(shù)相差很大造成的熱場分布差異。這種狀態(tài)為用紅外技術(shù)監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部真實油面提供了條件。從以上分析可知，紅外在線故障診斷系統(tǒng)可檢測變壓器特定部位的溫度，根據(jù)溫度信號

16、及其變化分析得到變壓器的故障類型。在掌握了設(shè)備故障類型的基礎(chǔ)上由專家系統(tǒng)給出故障原因、處理建議、解釋等。2. 4油色變化過甚在取油樣進行分析時，可以發(fā)現(xiàn)油內(nèi)含有炭粒和水份，油的酸價增高，閃光點降低，絕緣強度降低，這說明油質(zhì)急劇下降，這時很容易引起繞組與外殼間發(fā)生擊穿事故。第三章冷卻器異常及事故處理3. 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，值班人員應(yīng)立即匯報調(diào)度，同時迅速查找故障原因，設(shè)法盡快恢復(fù)冷卻器運行。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。若變壓器負載大，在冷卻器全停30分鐘內(nèi)頂層油溫已接近75oC時，應(yīng)向省調(diào)申請立

17、即減載。若變壓器負載小，在變壓器冷卻器全停30分鐘內(nèi)上層油溫不會達到75oC應(yīng)向省調(diào)申請立臨時解除“冷卻器全停跳三側(cè)壓板”，并允許繼電運行到油眠溫度達到75oC,但不能超過2小時。(2)故障原因：冷卻器兩路交流工作電源同時失電，即交流三相電源輸入開關(guān)跳閘，或低壓配電室兩路交流電源失去；冷卻器兩路交流控制電源同時跳閘；運行中的一路交流三相電源輸入開關(guān)跳閘，另一路沒有自動投入。(3)處理方法：值班員應(yīng)立即到現(xiàn)場檢查冷控柜內(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

18、否跳閘，并及時找出故障點，盡快進行處理，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)進行故障查找。若是運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)手動切換冷卻器交流電源選擇開關(guān)，恢復(fù)交流工作電源，再查找故障點。3. 2“變壓器冷卻器電機故障”信號出現(xiàn)的處理(1)故障原因：運行中任一組冷卻器的風(fēng)扇或油泵電動機熱耦動作，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)場檢查出停運的故障冷卻器，同時切換已自動投入運行的備用冷卻器的工作方式選擇開關(guān)，使其按相對應(yīng)的工作方式運行，然后將故障冷卻

19、器的工作方式選擇開關(guān)置于“停止”位置，斷開具交流電源開關(guān)，報告檢修部門處理。3. 3“變壓器油流低報警”信號出現(xiàn)的處理(1)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。(2)處理方法：當(dāng)變壓器油流量低報警時，備用冷卻器即自動投入運行，值班人員應(yīng)到現(xiàn)場檢查冷卻器運行情況，由油流表的異常查出故障冷卻器，并將已自動投運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，報告檢修部門待處理。3. 4“變壓器冷卻器電源故障”信號出現(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

20、控柜中的開關(guān)跳閘。(2)處理方法：如果冷卻器仍然在運行，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，匯報并通知檢修人員處理；如果冷卻器全部停止運行，則檢查電源開關(guān)是否跳閘，并用驗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)到低壓配電室作進一步檢查，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，則逐臺投入每組冷卻器的交流電源開關(guān)，以查出故障回路并進行隔離。3. 5”冷卻器直流控制電源消失”信號出現(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；

21、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；若無法恢復(fù)正常，應(yīng)按查直流回路的故障的方法進行處理，并匯報檢修部門。3. 6變壓器送電前，冷卻器應(yīng)檢查的內(nèi)容。檢查項目包括測量冷卻裝置電機的絕緣電阻應(yīng)合格；檢查每組冷卻器進出油蝶閥在開啟位置；潛油泵轉(zhuǎn)向正確，運行中無異音和明顯振動，電機溫升正常；油流繼電器動作正常；風(fēng)扇電動機轉(zhuǎn)向正確，運行中無異音和明顯振動，電機溫升正常；冷卻器組控制箱內(nèi)各分路電磁開關(guān)合閘正常，無明顯噪聲和跳躍現(xiàn)象，冷卻系統(tǒng)總控制箱內(nèi)開關(guān)狀態(tài)和信號正確。在變壓器投入運行前，將全部冷卻器裝置投入運行，以排除殘余空氣。運轉(zhuǎn)1h后，在按規(guī)定將輔助和備用冷卻器停運。當(dāng)變

22、壓器長期低負荷運行時，可以切除部分冷卻器。開啟冷卻器的臺數(shù)與可帶負荷大小的關(guān)系按下式計算6式中Sn-變壓器開啟n組冷卻器可帶負荷，kVA;SN-變壓器額定容量，kVA;P0-變壓器額定頻率下的空載損耗，kW;n實際開啟的冷卻器臺數(shù)；N實際冷卻器總臺數(shù)Pk-變壓器繞組溫度為75oC時的額定短路損耗，kW;Pk'變壓器開啟n組冷卻器允許的短路損耗，kW;P變壓器額定容量下運行時，每組冷卻器的過負荷，kWo變壓器開啟部分冷卻器時，應(yīng)監(jiān)控上層油溫和溫升不超過規(guī)定值。投入變壓器冷卻裝置時應(yīng)注意以下事項：在投入強油風(fēng)冷裝置時，嚴禁先起動潛油泵，后開啟該組散熱器上下聯(lián)管的閥門。停止強油風(fēng)冷裝置時，嚴

23、禁在未停下潛油泵的情況下，關(guān)閉其閥門。這是為了防止將大量空氣抽入變壓器本體內(nèi)或損壞潛油泵軸承及葉輪。在投入強油水冷裝置時，必須先啟動潛油泵，待油壓上升后才可開啟冷卻水門，且保持油壓高于水壓，以免冷卻器泄漏時水滲入油中，影響油的絕緣性能，進而造成變壓器的故障。冷卻裝置停用時的操作順序相反。若變壓器運行中投入某組強油風(fēng)冷裝置時，為防止瓦斯保護誤動作，應(yīng)將其短時退出運行第四章瓦斯保護動作處理4. 1瓦斯保護動作于信號當(dāng)瓦斯保護的信號動作時，值班人員應(yīng)立即處理，復(fù)歸音響信號，對變壓器進行外部檢查。檢查項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。此時如有備用變壓器，最好先把備用變壓

24、器投入運行，然后停用工作變壓器，以便查明瓦斯繼電器動作的原因。瓦斯保護動作的原因可能是因濾油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴密，致使空氣進入變壓器；或因溫度下降和漏油致使油位緩慢降低；或是因變壓器故障而產(chǎn)生少量氣體；或是由于發(fā)生穿越性短路故障而引起；或是由于保護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，應(yīng)查明瓦斯繼電器中氣體的性質(zhì)。變壓器故障時析出的氣體，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，進行試驗，然后根據(jù)氣體的顏色和化學(xué)成分來鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)。如果積聚在瓦斯繼電器內(nèi)的氣體中不含可燃性成分，且是無色無臭的，而在混合氣體中主要是惰性氣體，氧氣含

25、量又大于16%,同時油的閃光點并不降低時，則說明是空氣浸入變壓器內(nèi)，此時變壓器仍可繼續(xù)運行。如果氣體是可燃的，則說明變壓器內(nèi)部有故障，應(yīng)停用變壓器進行修理，然后根據(jù)瓦斯繼電器內(nèi)積聚的氣體性質(zhì)來鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)。如氣體顏色為黃色不易燃的，則一氧化碳含量大于1-2%寸，則說明固體絕緣物因過熱而，即木質(zhì)絕緣有損壞。如氣體顏色為灰色和黑色易燃的，且氫氣含量在30%以下，故障溫度近于或大于油分解溫度時，有焦油味，閃光點顯著降低，則說明因過熱而分解或油內(nèi)曾發(fā)生閃絡(luò)故障。如氣體顏色為淡灰色帶強烈臭味可燃的，則說明絕緣材料故障，即紙或紙板有損壞。如果通過上述分析對變壓器內(nèi)部的潛伏性故障還不能作出正確判

26、斷時，則可采用氣相色譜分析方法來作出適當(dāng)?shù)呐袛?。例如對油進行色譜分析時，可從氫、炫類、一氧化碳、二氧化碳、乙快含量的變化（間隔作幾次）來判斷變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)。一般氫、燒類含量急劇增加，而一氧化碳、二氧化碳含量變化不大時，為裸金屬（如分接開關(guān)故障）過熱性故障。如一氧化碳、二氧化碳含量急劇增加時，為固體絕緣物(木質(zhì)、紙、紙板損壞)過熱性故障。如除氫和炫類氣體外，乙烘含量很高時，為放電性故障(匝間短路放電，鐵芯多點接地放電等)。氣體中可燃性氣體成分占總體積的20%-25%Z上時，氣體可以點燃。氣體的點燃和油的閃光點降低可以直接判斷變壓器的故障的嚴重性。因此，在瓦斯繼電器放氣門處進行氣體點燃試驗，

27、是運行人員監(jiān)視變壓器安全運行的方便方法。但是在檢查氣體是否可燃時，需特別小心，不要將火靠近瓦斯繼電器的頂端，而要在其上面5-6厘米處。氣體可用專用的容器收集，并作試驗。氣體顏色的鑒定必須迅速進行，否則經(jīng)一定時間后，由于有色物質(zhì)沉淀顏色即會消失。如檢查結(jié)果在瓦斯繼電器內(nèi)積聚的氣體是不可燃的且又不是空氣時，則必須檢查油的閃光點，若閃光點比額定閃光點或較過去的記錄降低5oC以上時，則說明變壓器內(nèi)部已有故障，必須停用變壓器進行檢查。若瓦斯繼電器所發(fā)的信號是因油分解的空氣而動作，則值班人員應(yīng)放出瓦斯繼電器內(nèi)積聚的空氣，并應(yīng)注意本次信號與下次信號動作的間隙時間。如果信號越來越稀，則不久信號即可消失，說明變

28、壓器無問題；如果信號動作的間隙時間逐次縮短，就表示變壓器所屬短路器即將跳閘，此時，值班人員應(yīng)將瓦斯保護的跳閘回路切斷，并報告上級值班人員進行處理，但此時如有備用變壓器，則應(yīng)換備用變壓器投入運行。4.2 瓦斯保護動作于跳閘瓦斯保護動作使變壓器跳閘的原因有：(1)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障；(2)油位下降太快；(3)保護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，油中空氣分離出來得太快，亦可能使斷路器跳閘。當(dāng)瓦斯保護動作使變壓器跳閘時，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

29、膨脹而損壞(順著外科流油)，個焊接縫是否裂開，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，均不得合閘。因為變壓器內(nèi)部損壞很嚴重時，其外部的征象也可能并不明顯。(2)可以合閘。如氣體為空氣，且變壓器外部有無異常現(xiàn)象，而又查明了瓦斯保護動作的原因，證明變壓器內(nèi)部無故障，此時變壓器可不經(jīng)內(nèi)部檢查而投入運行。如果變壓器有瞬時動作的過電流保護或差動保護時，則可退出瓦斯保護，即將瓦斯保護跳閘回路斷開，然后將變壓器投入運行。如無上

30、述保護裝置時，瓦斯保護也不準用，應(yīng)把故障查明并消除后，變壓器才允許運行。如果變壓器裝有差動保護和瓦斯保護，而在運行中由于其中一種保護動作而把變壓器斷開，但是并沒有明顯的故障征象，而另一種保護又未動作，這時，如果因為變壓器的斷開影響了用戶的正常供電時，則容許把變壓器再投入一次。4.3 色譜分析法變壓器出現(xiàn)故障時，絕緣油裂解產(chǎn)生氣體，只有當(dāng)油中氣體飽和后，才能從瓦斯繼電器反映出來。按過去沿用的瓦斯氣點燃檢查法，往往不能確定故障原因，造成誤判斷。在這種情況下我采用色譜分析法判斷變壓器內(nèi)部故障，可以直接從絕緣油中分析各特征氣體濃度的大小來確定變壓器內(nèi)部是否有故障。我國對變壓器內(nèi)部故障氣體各特征氣體濃度

31、的標(biāo)準值有規(guī)定，超過這個值要用三比值法進行分析，判定出故障原因。8由于氣體的擴散，使絕緣油在故障變壓器內(nèi)不同部位所含氣體各特征氣體濃度不同。應(yīng)用氣體擴散原理，在故障變壓器的關(guān)鍵部位抽取油樣，分析各個取樣點的氣體濃度，判斷變壓器內(nèi)部故障部位。對于在運行中的變壓器，通過色譜分析檢查出早期故障時，特征氣體微有增長或穩(wěn)定在一定范圍時，采用氣體追蹤分析的方法監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)特征氣體增長很快或含量達到一定值時，說明故障發(fā)展迅速，必須立即停止運行，對變壓器進行吊罩，查找故障部位。特征氣體在液體中的擴散是在整臺變壓器油中，從密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域轉(zhuǎn)移；其擴散速度愈快，說明該組特征氣體濃度愈高。根據(jù)這一理論，可

32、以推出一個規(guī)律：故障點的特征氣體含量高，擴散的速度越快；距離故障點越遠，特征氣體含量越低，擴散速度也越慢。色譜法判斷故障的常用方法：按油中溶解的特征氣體含量分析數(shù)據(jù)與注意值比較進行判斷特征氣體主要包括總炫（C1C2bC2H2、H2、CQCO2等。變壓器內(nèi)部在不同故障下產(chǎn)生的氣體有不同的特征，可以根據(jù)絕緣油的氣相色譜測定結(jié)果和產(chǎn)氣的特征及特征氣體的注意值，對變壓器等設(shè)備有無故障及故障性質(zhì)作出初步判斷。根據(jù)故障點的產(chǎn)氣速率判斷有的設(shè)備因某些原因使氣體含量超過注意值，不能斷定故障;有的設(shè)備雖低于注意值，如含量增長迅速，也應(yīng)引起注意。產(chǎn)氣速率對反映故障的存在、嚴重程度及其發(fā)展趨勢更加直接和明顯，可以進

33、一步確定故障的有無及性質(zhì)。它包括絕對產(chǎn)氣速率和相對產(chǎn)氣速率兩種，判斷變壓器故障一定要用絕對產(chǎn)氣速率。三比值法判斷只有根據(jù)各特征氣體含量的注意值或產(chǎn)氣速率注意值判斷可能存在故障時，才能用三比值法判斷其故障的類型。部頒導(dǎo)則采用國際電工委員會（IEC提出的特征氣體比值的三比值法作為判斷變壓器等充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。此方法中每種故障對應(yīng)的一組比值都是典型的，對多種故障的聯(lián)合作用，可能找不到相應(yīng)的比值組合，此時應(yīng)對這種不典型的比值組合進行分析，從中可以得到故障復(fù)雜性和多重性的啟示。例如，三比值為121或122可以解釋為放電兼過熱。故障嚴重程度與發(fā)展趨勢的判斷在確定設(shè)備故障的存在及故障類型的基礎(chǔ)

34、上，必要時還要了解故障的嚴重程度和發(fā)展趨勢，以便及時制定處理措施，防止設(shè)備發(fā)生損壞事故。對于判斷故障的嚴重程度與發(fā)展趨勢，在用IEC三比值法的基礎(chǔ)上還有一些常用的方法，如瓦斯分析、平衡判據(jù)和回歸分析等。目前國內(nèi)常用的測定儀器及其特點在國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的色譜儀有國產(chǎn)的GC-900-SEffl、國外生產(chǎn)的島津GC-14理與惠普HP-6890型氣相色譜儀，這兩種色譜儀性能優(yōu)良、靈敏度高，但價格昂貴，且需通過改裝才能滿足測試要求。而采用BSZ系列變壓器油色譜在線裝置進行監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)變壓器油的異常情況，但只能測定油中炫類氣體，對H2、CQCO2的含量不能測定。止匕外，便攜式油中氣體測試儀正在不斷開發(fā)應(yīng)

35、用，較成熟的有日本POD-410©油中氣體測t儀與加拿大HYDRAN-10理油中氫氣測試儀。這些儀器操作簡單、攜帶方便，在現(xiàn)場就可進行油樣測定，但不能對油中氣體的7個組分全部進行測定，測定精度稍差。第五章變壓器自動跳閘處理5. 1變壓器過負荷為防止過負荷跳閘，首先要了解變壓器的過負荷能力。變壓器在正常運行時，負荷不應(yīng)超過其額定容量。但是，變壓器并非總在最大負荷下運行，在許多時間內(nèi)變壓器的實際負荷遠小于額定容量，因而使得變壓器在不降低規(guī)定使用壽命條件下具有一定的短期過負荷能力。(1) 正常過負荷正常過負荷是指在系統(tǒng)正常情況下，以不損害變壓器繞組絕緣和使用壽命為前提的過負荷。8正常過負荷

36、每天都可能發(fā)生，隨著外界因數(shù)的變化(如負荷的增加或系統(tǒng)電壓的降低等)，特別是在高峰負荷時段，可能出現(xiàn)的負荷。在實際運行中，變壓器的負荷和環(huán)境溫度是經(jīng)常變化的。當(dāng)負荷較輕或環(huán)境溫度較低時，絕緣材料的老化速度減緩；出現(xiàn)過負荷或環(huán)境溫度較高時，絕緣材料的老化速度加速。因此，在不降低變壓器預(yù)期使用壽命條件下，上述兩種運行方式可以互相補償。由于變壓器晝夜負荷變化而允許的過負荷由變壓器日運行負荷曲線的填充系數(shù)和最大負荷持續(xù)時數(shù)所決定。填充系數(shù)定義為變壓器平均負荷和Sav與最大負荷Smax之比：根據(jù)填充系數(shù)決定的自然油冷雙繞組變壓器的過負荷能力例如：若=0.6,變壓器可在20%±負荷情況下持續(xù)運行

37、4h。當(dāng)變壓器在夏季處于低負荷運行時，在冬季則可允許有一定過負荷能力。規(guī)程規(guī)定，如果夏季最大負荷低于變壓器的額定容量，每降低1%則冬季可過負荷1%,但最大過負荷量不得超過15%上述兩種情況允許的過負荷值可以相加使用。對于設(shè)置在戶外，年平均溫度不超過5oC,最高溫度不超過40oC的自然循環(huán)油冷變壓器，總過負荷不得超過30%,戶內(nèi)總過負荷不得超過20%o變壓器正常過負荷注意事項：存在較大缺陷的變壓器，如冷卻系統(tǒng)不正常，嚴重漏油，色譜分析異常等，不準過負荷運行。全天滿負荷運行的變壓器不宜過負荷運行。變壓器在過負荷運行前，應(yīng)投入全部冷卻器。(2)事故急救過負荷事故過負荷是指在系統(tǒng)發(fā)生事故時，為保證用戶

38、的供電和不限制發(fā)電廠的出力，允許變壓器短時間的過負荷。8即使在變壓器正常過負荷的情況下，其絕緣的老化程度也只相當(dāng)與絕緣自然損壞率的80%,余量20%是為了滿足急救過負荷而儲備的。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障或并列運行變壓器中一臺故障退出運行時，運行中變壓器可在急救過負荷下運行一段時間。表5-3列出了變壓器允許的事故過負荷數(shù)值和時間。5.2短路電流和不平衡電流短路電流和不平衡電流對變壓器危害很大，所以均不能超過規(guī)定值。(1)允許的短路電流。運行中的變壓器，由于電力系統(tǒng)發(fā)生故障，如過電壓而造成絕緣擊穿，絕緣的機械損壞和運行人員的誤操作等，均會使變壓器在事故過程中承受比額定電流大得多的短路電流。短路電流通過變

39、壓器時，對變壓器是很危險的，因為在此短路電流的作用下，變壓器繞組由于電動力的急劇增加而可能產(chǎn)生變形，以及造成繞組溫度突然上升，從而加劇絕緣老化，這對變壓器的絕緣是極其有害的。為此，規(guī)程規(guī)定了短路電流的穩(wěn)定值應(yīng)不超過額定電流的K倍。變壓器的短路電流不得超過額定電流的25倍的情況下，短路電流通過的時間不應(yīng)超過數(shù)值(2)允許的不平衡電流。在接線組別為，yn0的三相變壓器中，當(dāng)有很大的中線電流時，由于中性點位移而相電壓的平衡關(guān)系受到嚴重破壞，在最大一相電勢的鐵芯柱內(nèi)將產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。為了避免相電壓的嚴重不平衡，就必須限制中線電流。所以，規(guī)程規(guī)定，接線組別為，yn0的變壓器中，其中線電流不得超過低壓繞組額

40、定電流的25%,此時，任何一相的電流不得超過額定電流值。當(dāng)廠家另有規(guī)定時，應(yīng)執(zhí)行制造廠的規(guī)定。5.3短路故障變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。變壓器正常運行中由于受出口短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近年來，一些地區(qū)110kV及以上電壓等級的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，約占全部事故的50%以上，與前幾年統(tǒng)計相比呈大幅度上升的趨勢第六章變壓器分接開關(guān)的故障分析和處理6. 1無載分接開關(guān)的故障及處理(1)故障的現(xiàn)象。值班人員在檢查變壓器時，如發(fā)現(xiàn)變壓器油箱內(nèi)上部有“吱吱”的放電聲，電流表隨

41、著響聲發(fā)生擺動，瓦斯保護可能發(fā)出信號，油的閃光點急劇下降，此時可初步判斷為分接開關(guān)故障。若故障繼續(xù)發(fā)展下去，則分接開關(guān)可能會被燒壞，造成非三相送電。12(2)故障原因彈簧壓力不足，滾輪壓力不均，使有效接觸面積減少，以及鍍銀層機械強度不夠而嚴重磨損等引起分接開關(guān)在運行中燒壞。例如一臺SFS-2000/11慳變壓器，運行兩年后，發(fā)現(xiàn)可燃氣體增高，測量其直流電阻值則大于標(biāo)準，解體檢查后發(fā)現(xiàn)，高壓C相第二檔分接頭的定觸頭和5個動觸頭燒壞。分析其原因是由于彈簧壓力松，用手指一壓，彈簧就離開了。又如一臺SFSL-31500/11理變壓器，在預(yù)測繞組直流電阻時，高壓相間互差7.2%,中壓相間互差17.55%

42、,解體檢查后發(fā)現(xiàn)高壓三個分接開關(guān)均有不同程度的燒傷，鍍銀層因機械強度不夠而嚴重磨損。分接開關(guān)抵觸不良，引出線連接和焊接不良，經(jīng)受不起短路沖擊而造成分接開關(guān)故障。例如一臺SFPL1-60000/35型變壓器，由于35千伏側(cè)分接開關(guān)接觸不良，在運行中燒壞，引起油質(zhì)劣化，閃光點降低，解體檢查發(fā)現(xiàn)A、C兩相分接開光已嚴重?zé)齻?。又如一臺SFPL1-12000/2201變壓器，在運行中因另一臺變壓器的斷路器爆炸，引起該主變壓器重瓦斯動作，將變壓器兩側(cè)斷路器自動跳開，經(jīng)解體檢查后發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)引接線接頭已經(jīng)脫焊，引接線已燒斷一半，這是由于經(jīng)受不了短路沖擊所造成的。在倒換分接頭時，由于分接頭位置切換錯誤，引起分接開光燒壞。例如一臺SFS-15000/1101變壓器，在測試分接開關(guān)直流電阻時，誤將分接開關(guān)檢查位置撥過一檔，測試結(jié)束后，也沒檢查核對，在運行中因分接開關(guān)倒換錯誤而引起接觸不良，使輕瓦斯動作而發(fā)出信號，經(jīng)解體檢查后發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)第H、IV檔燒壞。由于相間絕緣距離不夠，或者絕緣材料的電氣絕緣強度低，在過電壓(大氣過電壓或操作過電壓)的情況下，絕緣擊穿，造成分接開關(guān)相見短路。(3)故障的處理。值班人員應(yīng)監(jiān)視變壓器的運行情況，如電流、電壓、溫度、油位、油色和聲音的變化；試驗人員應(yīng)立即取油樣進行氣相色譜