变压器过热故障分析与处理张源

变压器过热故障分析与处理张源

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摘要：变压器的运行状态和电网的正常、安全、高效运作有着极大的关系。因此，保障变压器正常运行是供电工作中的重要一环。过热故障是变压器的常见故障，对电网的正常运作危害较大，发现变压器的过热故障及其原因，及时采取正确的预防手段和解决措施，能大幅降低变压器过热故障的几率。本文简单介绍变压器过热故障，分析引起变压器过热故障的原因，并探讨相应的诊断和预防方法。

关键词：变压器；过热故障；原因；处理措施

引言

作为电力系统的重要构成，变压器在运行的过程中往往会因为高温过热等问题的出现而出现各类安全事故，导致电力运行效益降低。基于此，为了实现我国电力事业运行效率、质量的提升。本文以变压器高温过热故障的分析措施，希望能够给予变电运维人员一定的经验借鉴。

1变压器常见故障类型

1.1过热性故障

线路过热是电力变压器常出现的问题，主要是通过电线路的电流异常导致的电路过热故障，比如涡流和环流，在电路回路的电阻增大也会造成电路过热，如果电路的散热性能不太好，电路的温度就会迅速升高。如果在计算抗短路能力时，没有考虑到电磁线的抗拉强度和抗弯能力，通电之后，电磁线的抗拉强度和抗弯能力会因为电磁线的温度上升而降低，从而降低了绕组的抗短路能力，产生故障。

1.2电性故障

电性故障是指在电应力作用下变压器绝缘劣化而引发的故障。根据能量密度的大小，可以将电性故障细分为分成局部放电、低能放电以及高能放电等。变压器局部放电故障常出现于变压器内部空腔、电极、绝缘介质空隙等处，其能量密度通常较小，但可能恶化为高能放电故障；低能放电故障是指阻抗的分压作用下，变压器内部接触不良的金属部件在电压各异的电极间生成悬浮电位，其具有能量密度非常小、间歇性等特性；高能放电故障具有突发性，极易引起绕组间和层间击穿等严重故障，同时在较短时间内产生大量故障气体。

2变压器过热故障成因分析

（一）变压器内部存有异物

变压器中掺入了其它东西的话，往往会使得变压器在运行时出现过热的状况，并引起故障。例如当金属颗粒或者其它杂质在进入变压器的内外框铁芯之后，变压器一旦开机运作，就很容易使得内外框因金属颗粒等异物而存在磁位差。并会因此出现环流，产生大量的热，使得变压器出现热故障。

（二）变压器漏磁现象

变压器中含有漏磁通，漏磁通的轴向分量均分布简单，不存在太大的变化。不过漏磁通的径向分量情况就要复杂得多，相应地，漏磁损耗情况也要更为多变，并且变压器的体积越大，其损耗量也更多。在变压器绕组端部的涡流损耗是最大的，这就使得内绕组漏磁的径向值远远高于外绕组漏磁径向值。当变压器体积较大时，漏磁密高，损耗的大量能量会转化成热能，使得变压器内部温度升高，从而容易造成变压器过热故障。

（三）变压器绕组问题

变压器绕组过热一般是因为变压器使用时间较长及换位导线生产技术问题而造成换位导线老化严重所引起的。除此之外，绕组换位不合适以及绕组匝本身质量问题都很容易造成绕组过热，并进一步引起变压器过热故障。

3变压器过热故障的诊断与预防

3.1外部特征监测法

当变压器出现放电故障时会随之出现一系列的外部特征，包括电脉冲、电磁脉冲等电性特征以及发光、发热、异常噪声等非电特征。因此，通过对上述电性及非电特征的监测，能够较为准确地判定放电能量强度以及发展趋势等信息，从而准确诊断变压器放电故障。

3.2变压器直流电阻对变压器内部过热原因的判别

电压器内部过热的原因和变压器的直流电阻有着莫大关系，尤其受绕组直流电阻影响较大。通过对绕组直流电阻的测量及实验，可以了解绕组与回路之间的状况，尤其是前者纵绝缘和后者的连接关系，并通过这一关系判断变压器内部过热的原因。无论是绕组匝短路，还是绕组断股，又或者是分接开关与到导线接头接触不良引起的变压器内部过热，都能够通过测量绕组直流电阻进行判断。与此同时，测量绕组直流电阻还可以判断直流电阻的平衡及调压分接开关档位的有效性，并进一步判断回路是否有故障问题。

3.3对故障部位的估算定位

变压器绝缘是由不同化学键碳氢化合物分子构成的，在高温时会产生裂解，其裂解顺序为：烷烃、烯烃、炔烃、焦炭。当热点只对绝缘油的分解有影响，而与固体绝缘的裸金属无关时，气体的主要成分为低分子的烃类气体，其中特征气体甲烷和乙烯就能站到总量的的80%以上，当热点温度较低时，甲烷所占的比例较大，但随着热点温度的升高，一般到500℃以上时，乙烯和氢就会大量产生。当热点温度上升到800℃以上时，少量乙炔开始产生，但其最大含量不会超过乙烯含量的10%；当热点影响到固体绝缘时，除了产生以上的低分子烃类气体外，还会产生较多的一氧化碳、二氧化碳，且随着温度的不断上升，其含量也将会不断增大。所以，我们可以通过不同故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体归纳以及结合特征气体的产气速率来对故障部位估算定位。下面列出了几种不同故障类型与之相对应的主要特征气体和次要特征气体：“油过热”的主要特征气体是甲烷、乙烯，次要特征气体是氢气、乙烷。“油和纸过热”的主要特征气体是甲烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳，次要特征气体是氢气、乙烷。“油和纸绝缘中局部放电”的主要特征气体是氢气、甲烷、一氧化碳，次要特征气体是乙炔、乙烷、二氧化碳。“油中火花放电”的主要特征气体是氢气、乙炔。“油中电弧放电”的主要特征气体是氢气、乙炔，次要特征气体是甲烷、乙烯、乙烷。“油和纸绝缘中电弧放电”的主要特征气体是氢气、乙炔、一氧化碳、二氧化碳，次要特征气体是甲烷、乙烯、乙烷。

4变压器过热故障的防范措施

4.1设计单位优化设计

设计单位在设计变压器时，应当充分意识到变压器易发生热故障这一问题，并针对此进行设计优化，尽可能减少因设计不当而造成变压器过热故障的概率。例如设计单位可以对绕组结构进行优化设计，利用双螺旋结构设计，起到更好的散热效果，从而避免绕组热量堆积过多引起变压器过热故障。

4.2加强变压器检修

首先，根据检修内容将变压器检修工作细分为四种类型：（1）A类检修在停电环境下进行，主要检修内容包括变压器整体检查、吊罩及吊芯检查、部件的维修及更换、故障试验等；（2）B类检修在停电环境下进行，主要检修内容包括油枕、调压开关、非电保护、绝缘油等变压器各主部件的检修和更换；（3）C类检修在停电环境下进行，主要是根据《输变电设备状态检修试验规程》等有关规定，对变压器进行常规性的清洁、检修及试验等工作；（4）D类检修在通电环境下进行，主要检修内容包括变压器带电测试、水冲洗、冷却系统部件更换、检修以及保养等工作。然后，周期性地对变压器进行C类常规性检修，了解变压器的具体运行情况，从而选择下一步检修的类型，并制定具体的变压器检修计划。变压器不同运行情况下的所适用的检修类型如下：（1）当变压器运行正常时，适宜采用C类检修类型，即常规性检修；（2）当变压器运行异常时，适宜采用B类检修类型，即对变压器各主部件进行检修和更换；（3）当变压器运行出现严重故障时，适宜采用A类检修类型并尽快实施。

结语

在对电网运作质量和安全要求越来越高的今天，保证变压器的正常工作非常重要。针对变压器过热故障这一常见问题，发现并分析造成变压器过热故障的原因，并及时采取相应的措施进行诊断和防范，能有效减少变压器过热故障的几率

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