（天威保变（合肥）变压器有限公司 安徽合肥 230000）
摘要：介绍了变压器内部故障诊断及查找的工作流程及方法。变压器和固体绝缘材料在电或热的作用下分解产生一些特征气体，在不同的动作状态下，外界对变压器的理化作用不相同，产生的气体成分和含量也不相同。
关键词：变压器；过热性故障；色谱分析
变压器过热故障是常见的多发性故障，他对变压器的安全运行和使用寿命带来严重威胁，因此，分析、判断和预防变压器过热故障已成为变压器制造和运行部门广泛关注的问题之一。变压器运行时有空载损耗和负载损耗产生，这些损耗发自于变压器绕组、铁心和金属结构件中。损耗转化为能量后，一部分用来提高绕组、铁心及结构件本身的温度，另一部分热量向周围介质（如绝缘物、变压器油等）散出，使发热体周围介质的温度逐渐升高，再通过油箱和冷却装置对环境空气散热。当各部分的温差达到能使产生的热和散出的热平衡时，即达到了稳定状态，各部件的温度不再变化；反之，在变压器中任何一部位，如果其发热量大于预期值或散热量小于预期值，不能达到发热和散热在规定的限值内平衡，这就发生了过热现象。
1变压器在运行过程中
涉及到电、磁、热、力等方面的作用，因此，导致变压器过热故障的原因多种多样，其分类也不同。过热故障按发生部位可分为内部过热故障和外部过热故障。根据变压器过热故障性质可分为以发热异常型故障和散热异常型故障，按过热原因主要分类如下：
⑴、设计和工艺制造缺陷（含材料质量问题）
⑵、产品运输和现场安装不良
⑶、运行操作和维护不当
⑷、运行环境和条件异常
⑸、其他原因（如绝缘、油的自然老化）
2变压器过热故障及其起因
2.1铁心过热故障
变压器铁心局部过热是一种常见故障，通常是由于设计、制造工艺等质量问题和其他外界因素引起的铁心多点接地或短路而产生。
引起铁心局部过热的故障的原因可分为以下几点：
⑴、铁心夹件绝缘、垫脚绝缘等受潮或损坏或箱底沉积油泥及水分，使绝缘电阻下降，引起铁心多点接地。
⑵、潜油泵磨损产生金属粉末或制造过程中产生的金属焊渣及其他金属异物进入油箱并堆积在油箱底部，在电磁力或其它外力作用下形成桥路，是下夹件的下表面与垫脚或箱底短接，造成多点接地。
⑶、铁心叠片边缘有尖角毛刺、翘曲或不整齐和相邻的夹件、垫脚安装不良，是铁心与结构件短接，形成环流引起局部过热。
⑷、变压器在运输中，由于振动、冲撞使部分铁心叠片窜出或位移，导致与邻近结构件相碰和多点接地。
2.2绕组过热故障
变压器绕组过热故障可分为发热异常型、散热异常型过热故障和异常运行时过热故障。
变压器绕组漏磁场引起涡流损耗分布过于集中导致绕组局部过热。
由于绕组换位不合适，使得漏磁场在绕组各并联导体中感应电动势不同，产生环流和工作电流，引起过热。
处于较高温度下的绕组导体，由于焊接质量不良，使焊接处接触电阻逐渐增大而引起该处过热和导体烧断。
2.3铁心拉板过热故障
大型变压器铁心拉板，是为了保证器身整体强度而普遍采用的重要部件，通常采用低磁钢材料，由于他处于铁心与绕组之间的高漏磁场区域中，因此，易于产生涡流损耗过分集中，最后造成局部过热。
2.4 金属部件之间接触不良引起的过热故障
金属部件之间接触不良引起的过热属于电阻异常型过热时间，此时工作电流一般正常，而导电回路局部电阻增加，产生局部过热现象还是很严重。
分接开关触头接触不良，或其触头表面腐蚀、氧化，或触头之间的接触电阻增大，引起分接开关烧坏。
引线接头连接不良，绕组出现与套管的连接螺栓压接接头，由于压紧度不够，造成接触电阻大，引起接线片及套管导流片烧损；高压绕组引出线接线头没有与高压套管的导电头拧紧，由于接触电阻大，产生过热；分接引线与绕组的引线接头焊接质量不良，引起分接引线在焊接处烧断。
3 过热故障的预防对策
3.1 采用新技术和优化产品结构
⑴、绕组漏磁场和低压大电流引线漏磁场的数值仿真计算
利用漏磁场计算结果，可以合理确定变压器铁心结构件及油箱内部磁屏蔽的结构参数、绕组并联导体间的换位和低压引线结构及其相邻结构件的材料、形状与电磁屏蔽措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样可以明显地降低绕组有附加损耗和结构件杂散损耗，并可消除局部过热，外加采取有效的屏蔽，优化屏蔽的宽度和厚度。
⑵、变压器内部油流分布和温场计算
可以合理分布油路结构、降低绕组温升和有效地控制器身内部最大油流速度，从而避免危及变压器正常运行的油流带电现象和过热问题。
3.2 在线监测与运行维护
⑴、严格按照变压器运行规程执行，坚持和加强操作人员的巡回检查制度，并注意控制变压器的负载运行状态和监视，记录变压器运行电压、电流、顶层油温、各储油柜的油位、气体继电器有无气体及其他外部设备的运行情况。
⑵、使用在线监测装置如红外测温，可以监测油箱、升高座设备外部接头是否有过热，变压器内部绕组等都可以监测和拍照记录，以便及时预防变压器故障隐患。
⑶、定期进行变压器油色谱分析，参见标准GB7252-2000 《变压器油中溶解气体分析和判断导则》。
⑷、对外部附件冷却装置定期清洗，并检查油泵和风机等。
4 过热故障诊断
根据变压器过热故障的起因、现象核外部反映情况，诊断过程通常分为以下几个步骤：
4.1 变压器外观检查
当变压器发生故障时，无论时变压器内部还是外部，其产生的异常现象往往会通过声音、气味、触觉感知和变压器外部保护装置等形式表现出来，因此，根据相关的操作规程检查变压器外部组部件所处的工作状态，并结合已取得的数据资料或历史记录进行初步判断和分析。
4.2 变压器内部故障诊断
根据变压器故障现象和外观检查的具体情况，可对外部组件本身或引线接头连接不良等的外部缺陷故障进行直接处理。而对于内部故障，通过对变压器油色谱分析、电气性能试验、绝缘特性试验和绝缘油试验等项内容的综合分析和判断，来诊断变压器故障的性质和部位，并在此基础上，视具体情况对变压器采取进一步的处理措施，例如加强监视、限制负荷、立即停止运行并吊罩检查处理等。
油中溶解气体的色谱分析法
变压器发生故障时，变压器油和固体绝缘材料会分解出氢气H2、甲烷CH4、已烷C2H6、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等气体，这些气体形成气泡在油中经过对流、扩散，不断溶解于油中，故障气体的组成和含量与变压器故障的类型及严重程度密切相关，因此，通过分析溶解于油中的气体组分和含量，可以发现变压器内部存在的潜伏性故障及其发展情况。
4.3 变压器电气试验诊断
由于变压器直流电阻、阻抗电压、空载损耗和空载电流等性能参数反映了变压器的电路和磁路的工作情况，因此，在试验环境和条件相同的情况下，各性能参数实测值与历次试验结果或出厂试验值比较应没有明显的差别，由此，可以分析和判断变压器内部是否存在故障和缺陷。
4.4 变压器器身检查
在利用前述方法诊断过变压器过热故障和部位后，为了验证诊断结构和正确处理故障，需进行变压器内部检查。内部检查项目概况如下：
⑴、绕组检查
⑵、其绝缘有无损伤
⑶、是否变形和断裂
⑷、有无位移和压板松动现象
⑸、是否有烧黑或击穿痕迹
⑹、铁心及相邻金属件的检查
⑺、测定铁心绝缘电阻
⑻、检查与铁心相邻的夹件、垫脚、铁心拉带等绝缘是否良好
⑼、叠片是否有上下窜动、变形
⑽、铁心是否有过热痕迹
⑾、其他检查内容
⑿、调压开关触头有无过热、放电痕迹
⒀、绝缘是否变色、碳化
⒁、引线连接处是否短线、烧毁
⒂、有无金属焊渣、粉末金属异物
⒃、金属结构件之间的连接是否有松动，有无烧黑痕迹。
5．结论
实践证明，油中溶解气体色谱分析是检测变压器内部故障的有效方法，由于变压器内部故障形成和故障部位及故障类较多，要准确判断各种变压器故障的部位和性质，有赖于对设备内部结构和运行状态的全面掌握，还要增做一些电气试验，如直流电阻，电压比，空载试验等，并结合历年色谱分析数据进行比较分析，以达到及时准确发现缺陷，消除故障，确保设备安全经济运行目的。
论文作者:董翔
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/15
标签：变压器论文; 故障论文; 绕组论文; 铁心论文; 气体论文; 电阻论文; 引线论文; 《河南电力》2018年23期论文;