电力变压器内部常见故障分析.docx

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1、电力变压器内部常见故障分析电力变压器由一次绕组、二次绕组和铁芯等三个基本部件组成，造成变压器故障的原因主要有：设计制造工艺、包装、运输、装卸、现场安装工艺质量、运行过程的异常状况（过负荷、线路冲击、谐波含量）、遭受雷击、误操作、动物危害、维护管理不当等。但是，不管什么原因造成的故障，最终还是与其内部结构有关，下面针对变压器不同内部结构的常见故障，分析其主要原因。一、从绕组的连接方式分析：电力变压器的绕组有螺旋式、连续式、纠结式、纠连式等。螺旋式线圈因由多根导线并绕，导线排布时难免存在换位现象，制造时由于换位过程需要弯扭导线，易使导线扭伤。因此采用螺旋式线圈绕组的变压器最常见的故障原因是，绕组线

2、圈换位处导线扭伤导致的匝间绝缘受损，从而造成匝间短路。多股导线并绕时，若股绝缘损伤，导致股间短路而造成环流。这类故障均为典型的涉及固体绝缘的过热性故障。虽然线圈匝间经垫块隔开，但当过热严重时，也可导致匝间短路放电。连续式线圈由14跟导线并绕成若干匝构成一组“线饼”，即线段，段间由垫块支撑构成横向油道。导线同样需要换位。若采用多股并绕，则可能造成与螺旋式线圈同样的常见故障。特别式这种线圈形式因受雷击过电压作用时，纵向电位梯度分布不均匀，端部电位升高，需加静电屏，严重的需加绝缘层。由于绝缘层的厚度增加导致线圈层间间隙减少，从而造成油道堵塞，引起涉及固体绝缘材料的局部过热故障。以上两种线圈形式属于老

3、式结构。螺旋式仅适用于35kV电压等级的变压器,连续式也只适用于35I1OkV电压等级的变压器。现代变压器制造多采用纠结式或纠连式线圈结构。因其增大了线圈纵向电容，改善了雷击过电压分布，从而可以防止雷击造成的匝间击穿事故。但是，纠结式线饼间需焊接连线，焊接头较多。如果连线和段间纠结线接头焊接不良容易造成局部过热，严重的会引起匝间或段间电弧放电事故。二、从变压器的紧固方式分析：变压器的紧固分为幅向紧固和轴向紧固。变压器的幅向紧固包括线圈对铁芯紧固和各线圈间的紧固。前者采用软纸筒和撑条，后者以水平垫块与相邻的绝缘纸筒贴紧，并在纸筒间加撑条实现。对于大型变压器，绝缘构件易在绝缘胶合处、撑条、支撑高压

4、线圈外围屏的长垫块、绕组垫块以及相间围屏等处树枝状沿面放电，以至出现孔洞、碳化烧焦痕迹。这类故障早期出现一定量的电和CH4以及微量C2H2,长期发展，可造成三种气体含量超标，且C0C0203,是典型的涉及固体绝缘的高能量放电故障。变压器绕组的轴向紧固是采用压板和压钉实现的。一般变压器的高低压线圈是共用一个金属开口压板的。而大型变压器则是内外线圈各自单独采用一个绝缘压板。并分别采用反压钉和正压钉压紧。对于金属开口压板，如果压钉与开口压板之间绝缘（压钉二钉碗）破损或位移，可能通过压钉:压板、铁夹件，另一侧压钉、压板而是金属开口闭合，形成短路环流。金属开口压板还可能因杂散漏磁而引起过热。大型变压器因

5、系采用绝缘纸板作为压板，不安全排除金属开口开闭合而形成短路环流的问题。此外，必须注意压钉松动时，易造成压钉与压钉碗内的垫片间产生悬浮电位放电。三、从变压器内部电磁屏蔽措施分析：变压器内部还采用了许多电磁屏蔽措施。例如，大型电抗器端部磁屏蔽环，高压套管均压球（500kV变压器高压引线进入均压球前还经过非磁性材料屏蔽环），铁芯屏蔽，低压套管尾部磁屏蔽板和邮箱内壁磁屏蔽等。这些构件常见的故障有：（1）磁屏蔽不良，因漏磁而造成过热，如套管升高座螺栓、箱沿螺栓以及低压侧屏蔽板处常见。（2）设计不周，不能实现屏蔽作用，因形成闭合环造成内部发热。例如：一台500kV电抗器端部采用的金属屏蔽线，两端以金属材料

6、与铁规夹件焊接作为支撑，形成闭合环，造成严重过热。（3）磁屏蔽元件接地焊接不良，甚至接地点开焊造成悬浮电位而产生火花放电。（4）高压引线未进入均压球或位置调整不当，如：引线搭在均压球上或均压球脱落等，造成火花放电。四、从变压器导电回路分析：对于变压器导电回路的故障，除了一般绝缘导体过热属于低温（低于150C）过热之外，其他大多为高温过热，严重的甚至时击穿放电性。其最常见的部位多在于分接开关或高、低压引线处。常见故障有：（1）分接开关故障：分接开关最常见的是接触不良而造成高温过热，其原因主要有弹簧压力不足、触头间附着油泥，定位指示与开关接触位置不对应，或Dw型鼓形分接开关接触柱与各接触环不均匀接

7、触等。此外，也有不少因分接开关动触头没有落位好而引起弧光放电故障，其次则有无载分接开关操作杆与分接头之间接触不良，造成悬浮电位而发生低能量放电故障。（2）高、低压引线故障：低压引线焊接不良，低压套管与引线连接螺母松动等均会造成局部过热故障。高、低压引线与箱壳或铁芯夹件距离太近，或者两者相引线距离太近甚至直接接触等均会导致弧光放电故障。此外，高压引线应力锥受潮也是导致引线对箱体电弧放电的一个重要原因。（3）导电回路的其他故障：除线圈导线换位、接头焊接不良等，可能导致设备故障的原因还有，线圈匝、层间绝缘跑层、破损等引起短路，或者变压器接地不良、绝缘裕度不足，存在雷击过电压作用或出口短路引起匝、层间

8、电弧放电事故。变压器内部进入金属异物（多见于潜油泵轴承磨损或金属滤网破损）或其他异物如硅胶（多见于热虹吸装反）也可能造成油道堵塞，导致局部过热或放电性故障。此外，高压套管螺母松动，将军帽紧固螺栓松动，穿缆导电杆下部法兰盘加工不平整等均可能造成接触不良而导致局部过热故障。五、从变压器铁芯方面分析：（1）铁芯叠片间绝缘层极薄，绝缘电阻在几欧姆间（足以防止铁芯内部产生涡流），但若片间绝缘损坏，将导致涡流产生，继而产生局部过热。同时由于该绝缘电阻很小，只要有一层叠片接地，就足以使整个铁芯都处于接地状态，造成多点接地。（2）铁芯接地铜片与铁芯矽钢片搭接，使之局部短路，引起局部过热，严重时甚至熔断接地铜片

9、，继而形成悬浮电位放电。（3）穿芯螺杆的绝缘纸筒破损，造成铁芯局部短路而过热。或者铁芯接缝不良，例如，矽钢片毛刺或微小弯折片间夹杂金属异物或者油道堵塞而引起局部过热。（4）穿芯螺杆与夹件之间的绝缘垫破损或位移，使穿芯螺杆与夹件之间构成环路，并交链很大一部分主磁通，形成较大环流的严重局部过热。（5）穿芯螺杆钢座套过长而碰触挽铁，或者矽钢片边角翘起碰挽铁夹件，造成铁芯多点接地而过热。（6）铁粗夹件绝缘破坏，造成外磁路短路，即铁芯多点接地。另外，上铁规夹件与箱体加强筋触碰，安装时铁芯上部稳钉未翻转，线圈托板或铁芯托板绝缘破损或位移，金属异物使铁芯与其他接地体短路等原因均会造成铁芯多点接地,特别值得注

10、意的是，金属异物有可能受油流带动而在箱体内移动，造成多点接地往往是不稳定的。所有这些都是产生环流而出现过热性故障。（7）方铁与铁芯之间绝缘破坏，相当于铁芯沿截面方向被短路，这也是一种多点接地故障。它使附加损耗增大，严重时，甚至因过热而局部烧损铁芯。（8）铁芯接地线焊接不良脱焊时，使铁芯处于带电线圈的电场中，由于电容耦合作用，铁芯电位悬浮，且悬浮电压很高，从而引起严重的放电故障。（9）铁芯上下软铁拉杆端头螺母松动，在强磁场作用下引起局部过热。必须指出，目前大型变压器中，铁芯紧固均采用无纬丝带绑扎，革除了传统铁芯夹紧结构，因此，上述常见磁路故障可能不再存在。但是目前国内大部分运行的变压器中这些故障现象还是比较多。