變壓器常見故障分析

變壓器常見故障分析第1頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一變壓器故障的分析判別牽扯的學科領域多，既要有電工、高電壓、絕緣材料、化學分析等基礎知識，還要熟悉自動化、熱學等；變壓器的故障種類多，表現(xiàn)形式千差萬別，需要熟悉結(jié)構(gòu)原理、熟悉現(xiàn)場運行條件、熟悉每臺設備特點等，具體問題，具體分析。第2頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第一章：大型變壓器顯性故障的特征與現(xiàn)場處理

第二章：變壓器鐵心接地故障特征與防范處理

第三章：變壓器近距離出口短路損壞事故的判別處理和預防第四章：變壓器有載分接開關常見故障的綜合判斷與現(xiàn)場處理

第五章：氣相色譜法對大型變壓器故障的綜合分析第3頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第一章：大型變壓器顯性故障的特征與現(xiàn)場處理

顯性故障：是指故障的特征和表現(xiàn)形式比較直觀明顯的故障，在此，結(jié)合現(xiàn)場實際，對大型變壓器顯性故障的原因和特征進行了敘述和分析，介紹了現(xiàn)場常見的處理辦法，也是一些比較簡單的辦法。一、外觀異常和故障類型：變壓器在運行過程中發(fā)生異常和故障時，往往伴隨相應外觀特征，通過這些簡單的外部現(xiàn)象，可以發(fā)現(xiàn)一些缺陷并對異常和故障進行定性分析,提出進一步分析或處理的方案。而且可以對一些比較復雜的故障確定檢修和試驗方案.以下從幾個方面進行分析和處理：第4頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1、防爆筒或壓力釋放閥薄膜破損。

當變壓器呼吸不暢，進入變壓器油枕隔膜上方的空氣，在溫度升高時，急劇膨脹，壓力增加，若引起薄膜破損還會伴有大量的變壓器油噴出；主要有以下原因和措施：1）呼吸器因硅膠多或油封注油多、管路異物而堵塞。硅膠應占呼吸器的2/3，油封中有1/3的油即可，可用充入氮氣的辦法對管路檢查2）(油枕)安裝檢修時緊固薄膜的螺栓過緊或油枕法蘭不平，(壓力釋放閥)外力損傷或人員誤碰。更換損壞的薄膜或油枕.3）變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障，產(chǎn)生大量氣體。一般伴隨瓦斯繼電器動作;可先從瓦斯繼電器中取氣樣，若點火能夠燃燒，需取油樣色譜分析和進行電氣檢查，確定故障性質(zhì)，故障原因未查明，消除缺陷前變壓器不能投運。第5頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4）隔膜結(jié)構(gòu)的油枕在檢修或安裝時注油方法不當，未按規(guī)定將油枕上部的氣體排凈。停電將變壓器油注滿油枕，再將變壓器油放至合適的油位高度。5）膠囊結(jié)構(gòu)的油枕因油位低等原因，膠囊堵塞油枕與變壓器本體的管路聯(lián)結(jié)口。在管路聯(lián)結(jié)口處裝一支架，防止膠囊直接堵塞聯(lián)結(jié)口。第6頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2、套管閃絡放電。套管閃絡放電會使其本身發(fā)熱、老化，引發(fā)變壓器出口短路事故；低壓套管尤其嚴重;其主要原因和措施有：1）表面臟污，在陰雨潮濕天氣下，因臟污的導電性能提高而放電。需對變壓器停電清掃套管，并涂RTV長效涂料以提高其防污閃性能。2）安裝檢修或制造時即有缺陷。試驗時介質(zhì)損失角等絕緣指標超標或瓷件不完整，需更換套管。3）設計時外爬電距離選用的小，變壓器又處在污穢等級高的地區(qū)運行。更換為爬電距離大的套管或硅橡膠外絕緣的套管或采取加硅橡膠增爬裙等防污閃措施。第7頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4）系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)部過電壓和大氣過電壓。對套管及變壓器進行試驗和檢查，全部合格后方可投入運行。5）套管表面附有雜物短接部分瓷裙。帶電用絕緣桿挑出即可。6）雨雪天氣或覆冰，變壓器套管最容易出現(xiàn)覆冰.第8頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3、滲漏油

幾乎是每臺變壓器都存在的問題，凡是密封點，甚至鐵板也因沙眼而滲漏油。滲漏油一般不會導致變壓器立即停運，但一旦漏油得不到及時處理，將嚴重危及變壓器的安全運行。由于變壓器密封部位多且形式各種各樣，所以滲漏油的象征也千差萬別。主要有以下原因和措施：1）密封膠墊老化和龜裂，一般是膠墊質(zhì)量不良或超期未更換造成。需結(jié)合檢修及時更換。2）密封點緊固不到位，無油部位還會加速膠墊的老化，空氣進入變壓器本體。隨時發(fā)現(xiàn)隨時校緊。3）閥門制造質(zhì)量不良，關閉不嚴。放油更換閥門。第9頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4）沙眼或焊接質(zhì)量不良?？蓭в秃附?，但必須做好防火措施，對鐵板沙眼也可在表面覆焊一定面積的鐵板來處理。對變壓器箱體的滲漏油除吊開鐘罩外,不能無油焊接.5）油泵的滲漏油。部分部位因負壓在其運轉(zhuǎn)時不滲漏油，一旦停止就會滲漏，此種情況往往會將空氣帶入變壓器，引起瓦斯發(fā)信甚至動作掉閘。查找比較困難，須逐臺油泵停下檢查判別和處理。6）膠墊受力過大變形，密封結(jié)構(gòu)不合理，制造安裝工藝不良等，也會導致滲漏油。需針對具體原因處理。第10頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一二、顏色的變化和氣味異常變壓器的許多故障往往伴隨發(fā)熱現(xiàn)象，引起發(fā)熱部位的顏色、溫度變化或發(fā)出特殊氣味。1、外部線夾聯(lián)結(jié)部位過熱。由變壓器套管引出線夾本身或與聯(lián)結(jié)引線的緊固螺栓螺絲松動、接觸面氧化或面積不夠引起，表現(xiàn)為過熱點顏色變暗失去光澤，測溫會發(fā)現(xiàn)其溫度超過70度，示溫臘片變色，表面刷漆發(fā)黑等，此種缺陷的預防可結(jié)合停電試驗測量含線夾在內(nèi)的變壓器繞組直流電阻，有懷疑時可單獨測量線夾本身的接觸電阻（一般不超過500uΩ）．處理時結(jié)合具體情況開夾打磨接觸面和緊固．必要時核對線夾的載流量.第11頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一２、呼吸器的硅膠受潮。呼吸器的硅膠一般為變色硅膠，其作用是吸附進入到變壓器油枕中的潮氣，正常情況下為淺蘭色，若變?yōu)榉奂t色即為失效，靠正常的呼吸一般一年就需更換一次硅膠；硅膠變色過快的原因和措施：1）硅膠筒密封不嚴，如膠墊老化、螺絲松動、玻璃罩有裂紋；需更換膠墊、校緊螺絲和更換玻璃罩。2）硅膠筒下部的的油封無油或油位低，油封內(nèi)進水，使空氣未經(jīng)過油過濾而直接進入呼吸器。加入適量的變壓器油即可。3）天氣陰雨濕度大或硅膠筒內(nèi)進水也能加快硅膠變色。同樣，若硅膠變色過緩，說明呼吸不正常，需對管路進行檢查處理。第12頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3、變壓器輕瓦斯動作、瓦斯繼電器油室內(nèi)集有氣體。

正常情況下變壓器瓦斯繼電器油室內(nèi)充滿變壓器油，一旦輕瓦斯動作，應立即檢查和取油樣色譜分析，確認是否內(nèi)部故障情況。

若氣體無色無味且不可燃，說明為空氣；造成的原因和措施：1）安裝或檢修后新注油或濾油將氣體帶入變壓器油箱，靜置期間未反復放氣或放氣不徹底，變壓器一經(jīng)投運，溫度升高，氣體膨脹而逸出，進入瓦斯繼電器；為此應嚴格變壓器注油程序并反復放氣。2）油泵密封不良，將氣體帶入變壓器本體，應逐一對油泵檢查加以排除。若氣體含有異味，說明變壓器存在內(nèi)部故障，應立即停止運行檢查和試驗，一般表現(xiàn)為：第13頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1）微黃色且不可燃，內(nèi)部絕緣支架等木質(zhì)材料過熱或燒損；2）黑色、灰色且可燃，裸金屬過熱或絕緣閃絡使變壓器油分解；3）白色且不易燃燒，可能是絕緣擊穿或紙絕緣燒損。以上現(xiàn)象，氣樣和油樣色譜分析，特征氣體都會超標，應結(jié)合電氣試驗和特征氣體含量，依據(jù)試驗規(guī)程和色譜導則，進行綜合分析，查明原因，再進行處理。冷卻管路設置不合理,潛油泵的原因還會引起重瓦斯動作.以前的老變壓器比較多見.第14頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一三、聲音和溫度故障1、聲音異常。變壓器正常運行時在交流電磁場的作用下，會發(fā)出連續(xù)均勻、輕微的“嗡嗡”聲，若聲音不均勻或有特殊聲音，即視為不正常。主要原因有：1）系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓；2）變壓器過負荷運行；以上皆需按變壓器的銘牌參數(shù)確定。3）內(nèi)部夾件或壓緊鐵心的螺絲、拉帶松動，鐵心的硅鋼片震動增大，有明顯的雜音；需吊罩處理；4）分節(jié)開關接觸不良或不接地的金屬件靜電放電、外絕緣電暈放電；伴有“劈啪”的放電聲。5）銘牌、標示牌、風扇電機等外附件因固定不牢也會發(fā)出異音。針對具體情況進行處理。第15頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2、溫度異常變壓器的許多故障往往會伴隨溫度的變化，規(guī)程規(guī)定變壓器上層油溫不得超過95℃，溫升不得超過55℃；引起變壓器溫度異常的主要原因和措施有：1）鐵心多點接地、裸金屬過熱等變壓器內(nèi)部故障。需甄別處理。2）新安裝或大修后，散熱器閥門未打開，不能正常循環(huán)散熱。檢查油泵運轉(zhuǎn)和流速表的動作情況，開啟未打開的閥門。3）呼吸器堵塞或嚴重滲漏油影響散熱。4）變壓器結(jié)構(gòu)不合理，因漏磁引起箱殼局部過熱，有時會達到上百度?？稍诰唧w部位加裝隔磁材料。5）冷卻裝置運行不正常，影響散熱。第16頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一四、變壓器的顯性故障，還有諸如：油位不在溫度曲線范圍內(nèi)，負荷異常，附件異常等等；顯性故障的辨別是經(jīng)過變壓器外觀現(xiàn)象的檢查和分析判斷，對變壓器存在問題定性評價，確定是否可以繼續(xù)運行，退出運行應進行的檢查和試驗項目。由于同一顯性故障促成的原因千差萬別，需要熟悉具體每臺變壓器安裝和檢修運行的歷史資料，了解其結(jié)構(gòu)特點、運行規(guī)律；需要具有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗知識，具體設備，具體分析。變壓器顯性故障的特征判別和處理，是變壓器運行檢修管理的基本技能。第17頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第二章：變壓器鐵心接地故障特征與防范處理在變壓器運行過程中，鐵心接地故障往往時有發(fā)生，且在變壓器各類故障中占相當?shù)谋壤?，而鐵心多點接地故障點往往發(fā)生在視角不易發(fā)現(xiàn)之處，發(fā)生原因和表現(xiàn)的特征各式各樣，給現(xiàn)場處理和查找?guī)硪欢ǖ碾y度。第18頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一一、變壓器鐵心接地點的要求

變壓器的鐵心只能有一個接地點，做為正常的工作接地，來限制鐵心的電位和流過的電流；若不接地和出現(xiàn)兩點及以上的接地，都將導致鐵心出現(xiàn)故障，影響變壓器的安全運行；一是變壓器在運行過程中，其帶電的繞組和油箱之間存在電場，鐵心和夾件等金屬構(gòu)件處于該電場之中，由于電容分布不均勻，場強各異，若鐵心沒有可靠接地，則存在對地懸浮電位，產(chǎn)生鐵心對地或線圈的充放電現(xiàn)象，破壞固體絕緣和油的絕緣強度；若鐵心一點接地，即消除了鐵心懸浮電位的可能。第19頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

二是當鐵心出現(xiàn)兩點或以上多點接地時，鐵心在工作磁通周圍就會形成短路環(huán)，短路環(huán)在交變的磁場作用下，產(chǎn)生很大的短路電流，流過鐵心，造成鐵心局部過熱；鐵心的接地點越多，形成的環(huán)流回路越多，環(huán)流越大（取決于多余接地點的位置），使變壓器鐵損變大；同時，環(huán)流過熱還會燒熔局部鐵心硅鋼片，使相鄰硅鋼片間的絕緣漆膜燒壞，修復時不得不更換部分硅鋼片，修復耗用資金巨大，需要返廠工期較長，嚴重影響電網(wǎng)安全運行。不管是不接地還是多點接地,兩者在嚴重時，都會因過熱和放電，在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生大量的可燃性氣體，引起輕瓦斯發(fā)信，甚至重瓦斯動作而使變壓器開關掉閘，中斷對外供電。因此,變壓器的鐵心與其緊固件之間必須良好絕緣，且僅有一點可靠接地。第20頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一二、變壓器鐵心接地故障的表現(xiàn)特征：變壓器發(fā)生鐵心接地故障的原因和現(xiàn)場表現(xiàn)形式各種各樣，但其故障特征往往有共同的規(guī)律可循，需要熟悉變壓器的結(jié)構(gòu)特點，了解容易發(fā)生多點接地的部位，并結(jié)合各類試驗數(shù)據(jù)進行綜合分析，就能對多余接地點準確定位；綜合分析時，應重點把握鐵心接地故障的如下表現(xiàn)特征：第21頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1、油色譜分析的表現(xiàn)特征：

一般情況下，鐵心接地點之間會產(chǎn)生環(huán)流，直接表現(xiàn)在鐵心的過熱上，加快變壓器油的裂化和分解，產(chǎn)生可燃性的特征氣體，初期一般為300～700攝氏度的中溫過熱，故障編碼一般為021，這就必然使變壓器油的色譜分析異常。一是總烴升高，一般超過色譜導則規(guī)定的注意值（150ul/l），其中乙烯和甲烷占主要成份，乙炔微量或沒有，變壓器若不帶病長期運行，乙炔值一般不會超過導則規(guī)定注意值（5ul/l）；二是故障嚴重時，由于環(huán)流過熱而無高能量放電，若用導則推薦的三比值法分析，故障編碼一般為022或002，系高于700攝氏度的高溫熱故障；第22頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一三是若產(chǎn)氣速率較快，超過導則規(guī)定的注意值，將伴隨大量乙炔出現(xiàn)，超過導則規(guī)定注意值（5ul/l）；四是有些鐵心接地故障涉及絕緣材料，也會引起CO和CO2的伴隨增長；五是一些間歇性接地故障，由于伴隨放電火花，往往會產(chǎn)生一定量的乙炔，C2H2占主要成份，并超過5ul/l。第23頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2、電氣測量的表現(xiàn)特征：一是大部分變壓器鐵心多點接地的接地點，不是從接地套管一處引出，而是在不同的位置形成環(huán)流通道，故在變壓器正常運行時，從引出的接地線上，測量鐵心接地的電流，將明顯增大，往往超出《電力設備預防性試驗規(guī)程》一般不大于0.1A的要求，停電用兆歐搖測鐵心絕緣，阻值很低，往往小于5MΩ，甚至用萬用表即可測量出其接觸電阻值。為減少誤判，用鉗型表接地電流測量時，由于變壓器箱體周圍存在漏磁通，應水平放置并選擇在油箱高度的1/2處。若測量數(shù)據(jù)的分散性大，可在變壓器鐵心接地引下線上，并聯(lián)可靠短路線并串入測量交流電流表后，再打開固定的接地引下線，直接測量其準確接地電流值。另外，對間歇性的多點接地，測得的電流值會不斷變化，有時甚至為0，不能判斷是否有鐵心多點接地，需要不斷觀察和多次測量；在停電搖測絕緣電阻可能正常。第24頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

二是多點接地故障點是從接地套管一處引出，往往通過電氣測量不能判定，測的鐵心絕緣電阻和接地電流正常，只能結(jié)合色譜分析在有懷疑時，對變壓器停電進行檢查，可在放出部分油后，打開接地套管，觀察接地引線是否過長、裸漏，該部位的硅鋼片有無放電和燒傷痕跡，直接找到多余接地點。第25頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3、吊罩檢查的表現(xiàn)特征：變壓器大修和鐵心接地處理需要吊罩時，查找多點接地部位應注意如下特征。一是首先檢查鐵心的外觀，有無明顯的放電和燒傷、過熱痕跡，有無運輸定位釘、鐵心夾件等金屬物碰及鐵心，有無焊渣、銅絲、金屬屑或臟雜物。二是從鐵心引線處施加交流電壓，可能會有放電聲音或燒熔的煙氣，發(fā)現(xiàn)多余接地點。三是將鐵心與夾件的聯(lián)結(jié)片打開，在鐵軛兩側(cè)施加直流電壓，用萬用表依次測量各級鐵心疊片的電壓，多余接地點處的電壓指示為零。第26頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一四、變壓器鐵心接地故障的預防和處理措施1、變壓器安裝和檢修單位，應珍惜變壓器安裝和大修時的吊罩機會.一是測量鐵心及夾件的絕緣電阻.二是對未絕緣處理的鐵心接地聯(lián)結(jié)片（或聯(lián)結(jié)線）絕緣包扎處理，三是將接地線外引至運行中便于測量處，定期檢測鐵心接地電流，一般在0.5A左右或更小。2、加強變壓器運行監(jiān)督，將電氣試驗和定期氣相色譜分析結(jié)合起來。一是結(jié)合運行巡視定期測量鐵心接地電流。二是嚴格變壓器油色譜分析周期；注意：用三比值法判斷鐵心接地故障，必須在油中各種氣體含量足夠高（一般是超出注意值）的前提下，對各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義，否則，容易誤判，造成不必要的經(jīng)濟損失。第27頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3、鐵心接地故障的變壓器，若立即停電查找和消缺困難，可采取臨時措施，對接地電流大的情況，可在接地回路中臨時串入電阻（電阻兩側(cè)并入220V～380V的低壓避雷器為易，已防止電阻開路），此時接地電流可以限制在100mA，也可打開正常的鐵心接地點，這樣可以減少流過硅鋼片的電流，降低鐵心發(fā)熱程度，防止故障的發(fā)展；但在此期間必須加強色譜的跟蹤分析和接地電流的測量。4、現(xiàn)場一旦發(fā)現(xiàn)變壓器鐵心多點接地，一般可不要急于采取吊罩查找和處理多余接地故障點的辦法；若絕緣電阻低，可通過正常接地點，對鐵心施加交流電燒熔或直流電容器儲能脈沖放電，燒除多余接地點，變壓器不吊罩處理接地故障可以節(jié)省大量人力和物力，而且可以避免變壓器長期停電帶來的各種損失和影響，是一種行之有效的方案。若絕緣電阻并不低，可少量放油后，打開接地套管，通過檢查和處理接地引線進行消缺。處理前后要有色譜分析數(shù)據(jù)給予支撐.第28頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一5、吊罩后鐵心外觀檢查，若不能直接發(fā)現(xiàn)故障點，可采取如下方法查找；一是測量穿芯螺栓和絕緣緊固件的絕緣電阻，判定夾件是否碰及鐵心；二是在鐵心和地之間接入萬用表，通過電阻的變化尋找，對可能接地點可用絕緣紙板橫掃，觀察萬用表指針變化，確定具體位置；三是交流或直流加壓，觀察放電聲音或燒熔的煙氣等等。一旦找出了絕緣薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合具體情況均要采取加強絕緣的措施，不得已時需要吊器身或返廠修理。6、在變壓器的設計和制造時，應充分考慮鐵心對地及夾件絕緣的余度，合理空間布置，對有可能影響絕緣的部位或金屬部件，應重點進行絕緣包扎處理。第29頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1、

某主變（SFSZ4—150000/220），87年產(chǎn)品，89年11月投運前現(xiàn)場吊罩檢查，搖測鐵芯接地電阻為0；查找時在鐵芯與地之間接入萬用表電阻檔，用絕緣紙板塞插可疑接地點，當塞至鐵芯上部BC相之間位置時，萬用表開路，確定了接地點部位，檢查看到系固定拉板棱角與鐵芯碰接形成多余接地點引起，在此處塞3層0.5mm厚絕緣紙板包扎處理；90年6月13日變壓器投運，6月23日色譜分析發(fā)現(xiàn)有微量乙炔（0.2ul/l），CO、CO2呈上升趨勢，結(jié)果如下表：鐵心接地故障及分析處理實例：第30頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一分析日期（ul/l）

氫COCO2CH4C2H6C2H4C2H2總烴90.6.820.16502655.70.914.6022.2290.6.1422.467.243470.511.1018.690.6.1923.766.93125.70.210.7016.590.6.2318.6120.7507.44.80.59.10.214.6第31頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一測量鐵芯接地電流為9.2A，由于受電網(wǎng)負荷影響，變壓器不能立即停電處理，隨在鐵芯接地引下線處串入100歐姆，200W的線性電阻和并入220V的ZnO避雷器，限制流過外接接地點的電流；避雷器的作用是防止并入電阻開路，而引起鐵芯失去正常接地；電阻將鐵芯接地電流限制在0.25A，變壓器繼續(xù)運行3個月，色譜跟蹤檢測正常。90年11月，變壓器吊罩處理鐵芯多點接地，外觀檢查仍未發(fā)現(xiàn)明顯故障點，用直流對變壓器上軛鐵橫向加壓，低值電壓表逐級測量硅鋼片對地壓降，查找零電位故障點，以逐步縮小查找范圍；但由于鐵芯外漏部分僅占整體鐵芯的40%左右，雖然查找歷經(jīng)2個小時，也未找到確切故障部位；最后根據(jù)現(xiàn)場條件，用2500V絕緣搖表對6臺10KV電容器組（電容量為2uF）充電，靠積聚電能沖擊變壓器鐵芯接地點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)C相芯柱底部放電，連續(xù)5次沖擊，鐵芯絕緣電阻由零上升到250MΩ，變壓器投入運行。第32頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2、某主變（SFSP2---120000/220），80年產(chǎn)品，90年10月色譜分析突然總烴高，并有微量乙炔（0.2ul/l），三比值分析編碼為022，故障性質(zhì)為高于700攝氏度的過熱性故障，油中微水為14ul/l，測量鐵芯接地電流為0.2mA；故障原因和特征不明確；停電電氣試驗，鐵芯絕緣電阻為1000MΩ，其它試驗項目全部合格，認為變壓器運行不會發(fā)生突發(fā)性事故；隨投入運行，通過改變?nèi)齻?cè)負荷的大小和空載運行，來分析判斷色譜分析異常是由線圈還是由鐵芯故障引起，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：總烴和乙炔在運行過程中一直呈上升趨勢，不隨各繞組負荷變化和是否空載運行而變化，初步分析判定色譜分析異常可能由鐵芯發(fā)熱內(nèi)部有放電引起。

第33頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

為進一步查明原因和消除總烴不斷增長的缺陷，91年12月2日變壓器吊罩檢查，在拆開鐵芯接地套管后，即發(fā)現(xiàn)變壓器本體內(nèi)部鐵芯接地聯(lián)片，因過長而跨接鐵芯，將整個鐵芯短接近1/10，引起鐵芯多點接地；接地聯(lián)片燒斷近3/4，隨將原鐵芯接地聯(lián)片從根部剪斷，在鐵芯上部的另一點插入新的接地聯(lián)片，并用白布帶絕緣包扎，消除了多余接地點．變壓器投運后經(jīng)帶電脫氣色譜跟蹤分析正常。整個過程色譜分析典型數(shù)據(jù)如下表；第34頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一分析日期（ul/l）

氫COCO2CH4C2H6C2H4C2H2總烴90.10.1216.8525388549.416.5283.0.214990.11.1034.9640469098.933152.20.1284.291.1.2437.86554638155.353.62200.2427.391.7.16417466246285.9122.54560.2864.491.12.7745136538.859.3.49.70.314891.12.202441.413915032.41350.228291.12.28060131757.733.21350.2218.492.1.3072174357.736.1146.40252.6第35頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一從當時鐵芯接地聯(lián)片燒損情況看，色譜分析總烴升高并一直伴有乙炔的原因是：接地聯(lián)片裸露且過長，在運行中鐵芯輕微震動，一開始偶爾短接1/10硅鋼片，發(fā)生火花放電產(chǎn)生乙炔，隨著運行時間增長，接地聯(lián)片就直接搭接在鐵芯上，引起內(nèi)部多點接地，產(chǎn)生的熱量使總烴不斷上升，又由于鐵芯的兩個接地點都是通過接地套管引出，故鐵芯接地電阻和運行中測量到的接地電流均正常。第36頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一小結(jié)：變壓器鐵心由于其結(jié)構(gòu)特點，出現(xiàn)多點接地故障的因素多，形式多種多樣，一旦出現(xiàn)就會影響變壓器安全運行，必須從設計、制造、安裝和運行維護方面共同采取預防措施，嚴格執(zhí)行國家電力公司二十五項反事故技術措施要求，加強色譜和電氣試驗監(jiān)督，做好早期診斷工作，進行綜合分析判斷，通過以上分析和處理實例，必須針對不同情況確定具體處理辦法，才能節(jié)約處理故障的資金和時間，將故障損失降低到最低限度。第37頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第三章：變壓器近距離出口短路損壞事故

的判別處理和預防

隨著國民經(jīng)濟和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，電力系統(tǒng)裝機容量日益增長，系統(tǒng)內(nèi)的短路容量和短路電流大為提高，而在系統(tǒng)中運行的電力變壓器，就難免碰到近距離出口的各類短路事故，事故的短路電流流經(jīng)變壓器，使變壓器由承受正常的負載電流驟變?yōu)閿?shù)十倍負載電流的短路電流，在暫態(tài)過程中往往產(chǎn)生較正常運行大數(shù)百倍的機械應力而使變壓器損壞；變壓器近距離出口短路引發(fā)繞組變形、絕緣損壞、線圈燒毀，甚至涉及鐵心損壞、油箱變形，一般造成變壓器掉閘，退出運行，影響對社會供電，就變壓器本身都需要立即進行修理，造成的損失巨大。第38頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一一出口短路故障對電力變壓器的危害電力變壓器是靠絕緣的高壓導線、母線導流排或高壓電纜，通過斷路器分別與發(fā)電機組、電力系統(tǒng)、配電母線和用戶配電線路相聯(lián)結(jié)，在現(xiàn)場實際運行中，時常遇到二次側(cè)發(fā)生的各種短路故障，使回路阻抗大幅度減小，在一、二次繞組中產(chǎn)生一個大的短路電流，該電流的大小往往與多種因素有關，如：短路的位置、短路發(fā)生瞬間的相位、短路阻抗和短路時的系統(tǒng)運行方式等，并隨系統(tǒng)短路容量和單臺變壓器容量的增加而增大，由于斷路器及相關自動裝置存在固有的動作時間，短路故障點也就不可能零時間切除，變壓器難免受到短路電流的沖擊，通常短路電流為額定運行電流的十幾倍至幾十倍，這樣大的短路電流產(chǎn)生的電動力和熱量，將危及電力變壓器的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性能，使之遭到嚴重破壞，影響電力變壓器的正常運行。第39頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1.出口短路產(chǎn)生的電動力對電力變壓器的危害電力變壓器運行過程中繞組通過電流，由于電流和漏磁場的存在，繞組上將產(chǎn)生電動力，該電動力與漏磁通密度和通過電流的大小成正比，也即與通過電流的平方成正比，電力變壓器正常運行時作用在導線上的電動力很小，但，突然短路時，十幾倍至幾十倍的短路電流將產(chǎn)生幾百至上千倍額定時的電動力，可能造成電力變壓器的繞組失穩(wěn)變形，絕緣受傷，匝間（餅間）短路，進而使變壓器損壞。電力變壓器承受電動力的破壞作用往往表現(xiàn)在：繞組的壓緊件變形損壞，嚴重時上夾件的鋼支板被頂彎、壓釘支板脫落，壓釘彎曲位移，端部紙（木）壓包環(huán)崩裂，引線木支架斷裂損壞等，同時還會造成繞組變形，內(nèi)側(cè)繞組被局部壓彎，外側(cè)繞組被拉松動或拉斷；繞組線餅沿軸向發(fā)生變形，線餅間的油間隙變小，墊塊發(fā)生位移，破壞匝（餅）間絕緣，引起絕緣擊穿。第40頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

另外，電力變壓器多次承受出口短路沖擊，有些即使沒有發(fā)生絕緣擊穿而引起變壓器跳閘，但其繞組已經(jīng)產(chǎn)生多次累積變形，這些變形使繞組的機械和絕緣強度降低，在再次受到過電流或過電壓沖擊，甚至在正常鐵磁諧振過電壓的作用下，都可能造成內(nèi)部絕緣擊穿，致使變壓器損壞。第41頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.出口短路引起過熱對電力變壓器的危害電力變壓器繞組的電阻損耗與通過電流的平方和通過電流的時間呈正比，即W=I2Rt，在短路過程中，幾十倍額定的短路電流，會使其電阻損耗增加幾百倍，這是鐵心和漏次損耗也會大幅度增加；這些損耗都將轉(zhuǎn)化為熱能使繞組的溫度上升，由于短路的時間很短，一般僅為幾秒鐘，IEC76—5規(guī)定t=2s，產(chǎn)生的熱能來不及向外擴散，將全部用來使繞組溫度升高；按國標《電力變壓器第5部分：承受短路的能力》規(guī)定，電力變壓器設計時，繞組銅導線允許溫度為2500C（2），設計起始溫度1050C，此時，只要變壓器保護裝置和斷路器能夠可靠、及時動作，短路電流的持續(xù)時間一般不會超過變壓器的熱穩(wěn)定要求，因此，電力變壓器熱穩(wěn)定破壞的可能性也就較小，只有在繼電保護裝置拒動，短路電流長時間通過繞組，才有可能破壞電力變壓器的熱穩(wěn)定性能，燒壞變壓器。第42頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

電力變壓器在出口短路時巨大短路電流引起的過熱和電動力共同作用下，會遭到不同程度的破壞，有關技術人員需要針對短路故障的性質(zhì)、短路電流的大小，短路點距出口距離的遠近、變壓器繼電保護及自動裝置的動作情況、油色譜分析可燃性特征氣體含量，跳閘后的變壓器還要根據(jù)直流電阻、繞組變形、空載損耗等電氣試驗參數(shù)等，進行綜合的分析判斷，根據(jù)損壞程度，迅速確定變壓器是否可以繼續(xù)運行，制定修復方案。第43頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一二、電力變壓器經(jīng)受出口短路后的檢查試驗及要求電力變壓器在實際運行中一旦發(fā)生出口短路，特別是電氣距離不足2km范圍內(nèi)的近距離短路故障，不管與否引起變壓器掉閘，都必須進行相應的檢查和試驗，必要時要停電進行全面電氣試驗和根據(jù)試驗結(jié)果吊開鐘罩進行內(nèi)部檢查。第44頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1.外觀檢查。仔細檢查變壓器外殼有無明顯凹凸，箱體焊縫是否滲漏油，檢查壓力釋放裝置的動作情況，檢查瓦斯繼電器是否動作或發(fā)出信號、是否集有可燃性氣體，對仍在運行的電力變壓器要注意辨別聲音是否異常，正常運行會發(fā)出連續(xù)均勻、輕微的“嗡嗡”聲，若聲音不均勻或有特殊聲音，即視為不正常，如出現(xiàn)電焊機聲音、劈啪放電聲音等。第45頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.取油樣進行氣相色譜分析。測量特征氣體的成分和含量（3），來分析電力變壓器內(nèi)部發(fā)熱或放電點的溫度，可以確定電力變壓器經(jīng)受出口短路后是否遭到破壞；出口短路會引起繞組的匝間（餅間）短路，系瞬間高能量的工頻續(xù)流放電，有時涉及固體絕緣；因此C2H2含量的變化往往較大，其次是C2H4、C2H6、CH4等。若經(jīng)受短路破壞的時間較長，CO、CO2的含量也會明顯增加。第46頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3.直流電阻測量。電力變壓器繞組的直流電阻在出廠和良好狀態(tài)下，三相數(shù)值基本平衡；測量直流電阻可以方便有效的考核繞組縱絕緣和回路的聯(lián)結(jié)情況，能發(fā)現(xiàn)電力變壓器出口短路引起的匝（餅）間短路，繞組斷股等故障，如某相電阻異常增加，該相繞組即可能有斷股現(xiàn)象，說明電力變壓器遭受了嚴重的沖擊破壞，不能投入運行。第47頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4.繞組的介質(zhì)損耗和電容量測量。當電力變壓器發(fā)生局部機械變形時，其繞組間以及對鐵心和外殼的相對位置會發(fā)生變化，其電容量也將隨之變化；雖然電力設備預防性試驗規(guī)程僅從絕緣的角度對介質(zhì)損耗值做了規(guī)定；但嚴重的繞組變形會引起電容量的明顯變化，所以，在檢查承受短路沖擊后的電力變壓器是否發(fā)生嚴重變形時，被測電容值與歷史數(shù)據(jù)比較也非常重要，當變化值超過10%時就要引起注意。第48頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一5.繞組變形試驗?？梢酝ㄟ^比較兩次測得的頻響特性曲線的相關系數(shù)，判定繞組是否發(fā)生變形和變形的嚴重程度。在沒有原始數(shù)據(jù)的情況下，也可以通過比較三相繞組間的頻響特性曲線的差異，或同廠家、同類型電力變壓器繞組之間的差異，對繞組變形情況作出判斷。第49頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一6.低電壓短路阻抗試驗。通過測量繞組的短路阻抗變化判斷繞組是否發(fā)生變形，現(xiàn)場實踐證明：當繞組的三相短路阻抗值超過3%的差異時，就應該引起注意。第50頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一7.空載損耗和空載電流試驗。電力變壓器經(jīng)受出口短路電流沖擊，當出現(xiàn)線圈匝間短路或涉及鐵心絕緣時，會引起電力變壓器的勵磁電流增加和空載損耗增大，與歷次試驗數(shù)據(jù)比較，空載損耗增加10%時就應該引起注意。第51頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一8.繼電保護及自動裝置的動作情況檢查。電力變壓器經(jīng)受出口短路電流沖擊而掉閘，一般是通過差動保護、過流保護和瓦斯保護發(fā)出動作指令，故障后，要注意檢查繼電保護及自動裝置的動作信息，記錄故障電流的大小，故障切除時間，檢查保護裝置的動作行為是否符合整定值要求等，一旦上述保護裝置動作電力變壓器應立即退出運行。第52頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一9.其他檢查試驗項目。電力變壓器經(jīng)受出口短路后通常的試驗項目還有：絕緣電阻測量，變壓比試驗，油、紙絕緣材料的分析化驗等等，所有試驗項目應嚴格執(zhí)行電力設備預防性試驗規(guī)程的相關標準，發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果異常都要引起注意。第53頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一10.吊開鐘罩的內(nèi)部檢查。經(jīng)過外觀檢查和各類試驗懷疑電力變壓器內(nèi)部確實存在短路沖擊故障，進一步的檢查一般都安排在返廠進行；若需要現(xiàn)場吊罩檢查，在吊開鐘罩后，首先檢查繞組的外部可見部分有無變形、變色和斷匝，緊固件是否完整無損；鐵心和線圈引線有無明顯的燒傷痕跡，線圈和鐵心表面有無燒熔的金屬顆粒和繞組內(nèi)部噴出的絕緣紙灰等異常，然后依次吊出各繞組逐一進行檢查，視現(xiàn)場情況可以一直檢查至內(nèi)側(cè)繞組的絕緣紙筒。若外觀檢查即發(fā)現(xiàn)損壞程度嚴重，需要更換線圈或有關絕緣件，應立即停止檢查，以便減少變壓器器身在空氣中的暴露時間，減輕絕緣受潮程度，為下一步修復提供方便。第54頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一三、變壓器返廠修復的實例1.事故發(fā)生情況簡介：某主變（SFSZ7—40000/110），1996年產(chǎn)品，97年12月投運；2002年10月22日14點20分，因10KV的出線戶外電纜頭三相短路爆炸，引發(fā)變壓器差動保護、過流保護動作，變壓器高、中、低三側(cè)開關掉閘。10KV電纜戶外頭（也即故障點）距變壓器出口約100米，電纜故障切除時間為0.36S，10KV電纜出線保護動作的同時變壓器過流保護動作，隨后經(jīng)0.04S變壓器差動保護動作，又經(jīng)0.4S變壓器開關掉閘，故障錄波分析流經(jīng)變壓器10KV側(cè)的最大短路電流為15kA。差動掉閘7S后變壓器的輕瓦斯發(fā)信號?，F(xiàn)場外觀檢查，瓦斯繼電器油室有1/3的氣體，變壓器本體外觀檢查，無變形等特征。第55頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.現(xiàn)場檢查試驗情況及初步原因分析：當日，我們迅速對該變壓器進行相關項目的電氣試驗和取油樣色譜分析；變壓器全部絕緣項目試驗合格（2），變壓比測量合格，變壓器空載損耗由43.59kW上升至56.8kW；繞組直流電阻測量，高、中壓合格，低壓側(cè)直流電阻三相不平衡系數(shù)達26%，變壓器油的氣相色譜分析發(fā)現(xiàn)特征氣體含量異常，其中，C2H2達50ul/l，具體試驗數(shù)據(jù)分別如表1和表2：第56頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一表1SFSZ7—40000/110變壓器繞組直流電阻測量數(shù)據(jù)天氣：晴，氣溫80C高壓繞組直流電阻（運行分頭）A504.3mΩ

B507.7mΩC503.7mΩ中壓繞組直流電阻AmOm60.81mΩBmOm60.78mΩCmOm61.70mΩ低壓繞組直流電阻ab7.296mΩ

bc8.217mΩ

ca7.325mΩ

低壓繞組直流電阻（折算值）a10.549mΩ

b10.475mΩ

c13.488mΩ

第57頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

表2SFSZ7—40000/110變壓器油色譜分析檢測值

單位：ul/l

氣體組分

分析時間

H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2總烴2002.10.16（故障前）251019574224.91

03.65028.562002.10.22（17：00）671118586835.2810.53.9550.9100.642002.10.22（21：00）7313066720344.34.73981.63第58頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

同時查閱變電站運行記錄，發(fā)現(xiàn)該變壓器在投運后，曾在該站另一臺變壓器停電檢修時多次過負荷運行，并經(jīng)歷過8次類似的近距離出口短路沖擊。

由于油中溶解的特征氣體C2H2占主要成分，且遠遠超過導則規(guī)定的5ul/l的注意值，可以斷定變壓器內(nèi)部發(fā)生了高能量的電弧放電，又低壓線圈直流電阻嚴重不平衡，再加上故障瞬間變壓器低壓繞組經(jīng)受了15kA短路電流的沖擊，結(jié)合變壓器空載損耗上升和以往運行情況，初步認定變壓器低壓線圈因受短路沖擊而損壞，變壓器無法繼續(xù)投入運行。由于變壓器為鐘罩焊死的全密封結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場不具備吊罩進行進一步檢查和處理的條件，只能返廠進行修理。第59頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

3.返廠吊罩檢查和修理情況：

變壓器返廠后，割開鐘罩和底盤的聯(lián)結(jié)焊縫，吊開鐘罩及線包檢查，高壓線包、鐵心和外部可視的所有部件正常，各緊固件無松動現(xiàn)象，外觀清潔，絕緣正常；吊出的高、中壓線圈皆無變形和損傷，而三個低壓線圈都有不同程度變形，其中a相最嚴重，c相較輕微，a相沿線包縱向2/3的繞組收縮變形嚴重，有3匝線圈的絕緣燒損，低壓線圈的內(nèi)襯還氧樹脂筒無損傷和變形。由于返廠的同時，我們就考慮到低壓線圈損壞的可能性大，必須進行更換，固由制造廠提前制作了同結(jié)構(gòu)的低壓線圈，并進行干燥處理；確認故障后，就立即更換了三個低壓線圈及部分絕緣材料，將原高、中壓線圈繼續(xù)使用；由于變壓器本體及相關絕緣材料暴露在空氣中的時間僅48小時，大大縮短了變壓器的干燥處理時間，經(jīng)在工廠氣相干燥40小時，變壓器即通過了全部的出廠交接驗收試驗；考慮現(xiàn)場供電負荷緊張，變壓器總裝結(jié)束后即運回變電站；經(jīng)過現(xiàn)場安裝試驗合格后，投入運行正常。由于運輸方便，距離短，事故搶修準備充分，組織得力，從事故發(fā)生到變壓器再次投入運行，僅用15天。第60頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4.變壓器損壞的原因分析：由于變壓器本身抗短路沖擊的能力較差，再加上中、低壓繞組的短路阻抗最??；從變壓器運行歷史情況看，在經(jīng)多次發(fā)生低壓側(cè)近距離出口短路時，變壓器繞組多次承受強大的電動力沖擊和瞬間過熱，引起低壓繞組蠕變形和絕緣材料局部損壞，數(shù)次積累的破壞效應，最終導致低壓線包損壞是該次變壓器發(fā)生事故的直接原因。第61頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一四、變壓器在現(xiàn)場修復的實例：1.發(fā)生出口短路事故情況簡介：

某變壓器（SFSZ7—220/150000），94年產(chǎn)品，97年8月開始運行，在2001年8月23日，強雷暴雨間有冰雹天氣，由于高壓室窗子玻璃損壞，雨水和潮氣侵入室內(nèi)，造成距變壓器約50m的高壓室內(nèi)的鋁排及支持瓷瓶放電，引發(fā)該變壓器近距離三相出口短路，變壓器差動保護動作，跳開變壓器三側(cè)開關，流過變壓器的最大短路故障電流為

15000A，故障切除時間75mS。

由于現(xiàn)場試驗變壓器繞組直流電阻、空載損耗、繞組及鐵芯絕緣、變壓比、繞組泄漏電流等試驗項目均無異常，檢查變壓器三側(cè)避雷器計數(shù)器均未動作；油中溶解氣體氣相色譜分析正常，特征氣體的比較數(shù)據(jù)如表3：第62頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一氣體組分分析日期

H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2總烴07.12故障前3399820793.374.471.861.2810.9808.23上午故障后58129832955.496.252.430.79.14.9108.23下午故障后55121530785.316.492.120.9414.86表3：

SFSZ7—220/150000變壓器油色譜檢測值

單位：ul/l

第63頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一基于差動故障點明顯（且不在變壓器內(nèi)部），色譜分析和電氣試驗無異常，隨對變壓器差動保護回路通電檢查后，確定對變壓器于8月24日沖擊送電。結(jié)果變壓器重瓦斯保護動作，檢查瓦斯繼電器內(nèi)存有大量氣體，點火能夠燃燒；取油樣色譜分析結(jié)果如表4：表4：SFSZ7—220變壓器沖擊送電后油色譜檢測值

單位：ul/l氣體組分分析日期

H2COCO2CH4C2H4C2H6C2H2總烴08.25

5121317295887163.611.5185.2447.3第64頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.現(xiàn)場試驗情況及初步原因分析：

三比值法分析，故障編碼為102,系高能量工頻續(xù)流放電，可能為繞組之間或繞組對地之間的的絕緣油發(fā)生電弧擊穿；由于CO、CO2特別是CO含量變化不大，C2H2含量最高，C2H6、CH4含量相對較低，C2H4含量較高，說明變壓器內(nèi)部系高能量放電故障和故障過程中的瞬間過熱，涉及固體絕緣的可能性較小，變壓器全面電氣試驗，絕緣項目正常，用變比電橋測量高、中壓分別對低壓的變比，無測量數(shù)據(jù)輸出；測量35kV線圈直流電阻，不平衡系數(shù)超標，為獲得更準確數(shù)據(jù)，從變壓器35KV側(cè)手孔處打開低壓繞組的三角聯(lián)結(jié)點，獨立測量a、b、c三個低壓線圈的直流電阻，具體結(jié)果如表5：第65頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一表5：SFSZ7—220/150000變壓器低壓繞組直流電阻測量數(shù)據(jù)

單位：Ωabbcacabc0.036740.032080.032020.051640.068330.05147由于b相電阻明顯增大，說明35KV低壓線圈b相存在匝間短路并有斷匝現(xiàn)象。8月28日變壓器吊罩檢查，各部位緊固件無明顯松動，外側(cè)能見高壓線圈無變形，外觀可視油道無堵塞，低壓線圈變形情況無法檢查，發(fā)現(xiàn)中相低壓線包內(nèi)側(cè)與鐵芯立柱之間有燒損的紙絕緣灰燼和少量銅熔渣；變壓器扣罩密封，充干燥的氮氣存放。從以上檢查試驗和色譜分析結(jié)果推斷，變壓器低壓線圈b相匝間短路并有斷匝是變壓器重瓦斯動作的直接原因。

第66頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3.吊罩檢查及修理情況：

考慮受事故搶修時間的限制，結(jié)合制造廠的搶修經(jīng)驗，由制造廠提前制做三個線圈及準備相關需更換的絕緣材料后，變壓器在現(xiàn)場進行修復。9月8日8點00分，變壓器吊罩吊出高中壓線圈檢查，檢查無變形和放電現(xiàn)象，僅低壓線圈a、b相嚴重變形，b相繞組線圈換位處2處分別燒斷2股和3股導線，檢查鐵芯等其它部位正常，各部螺栓無明顯松動。于11日23點30分，現(xiàn)場完成了變壓器恢復性檢修，本次更換了3個低壓線圈及其上下主絕緣端圈、中低壓線圈之間的紙板和油隙撐條、線包上下部的成型角環(huán)、低壓線圈與鐵芯柱間的地屏、部分密封膠墊等；經(jīng)過器身整理和雜物清理，焊接恢復各聯(lián)結(jié)引線，扣鐘罩進行密封；隨后變壓器本體抽真空注油（故障后，提前對變壓器油進行脫氣和過濾處理并合格），12日變壓器套管等附件組裝完畢第67頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一由于變壓器器身暴露在空氣中近90個小時，各絕緣件受潮嚴重；必須在現(xiàn)場干燥處理，為提高干燥效率，現(xiàn)場干燥采用熱油循環(huán)，變壓器本體高真空度，底部輔助加熱，經(jīng)過178h的干燥，按規(guī)程（3）要求抽真空并注入合格變壓器油，按更換線圈大修的標準進行現(xiàn)場交接驗收試驗，各項指標全部合格，并進行了變壓器繞組變形測量，結(jié)果對比分析，符合要求；變壓器投入運行，至今無異常。第68頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4.變壓器損壞的原因分析：

23日變壓器近距離出口短路后，雖然各項試驗項目合格，色譜分析正常，無高能量放電特征，但該由于變壓器系94年產(chǎn)品，在設計和工藝上對抗出口短路沖擊性能的考慮不足，內(nèi)側(cè)繞組采用的是撐條和絕緣紙板結(jié)構(gòu)，機械強度低，抗出口短路沖擊的能力差，在短路電流電動力的作用下，所承受的幅向電動力使低壓繞組沿徑向向內(nèi)壓縮，造成低壓線圈失穩(wěn)，已經(jīng)使變壓器低壓繞組變形，另，繞組在承受短路電流的瞬間，產(chǎn)生很大的熱量，因熱穩(wěn)定性差，中相低壓匝間絕緣遭到破壞，給25日變壓器沖擊送電時重瓦斯動作，潛伏了隱患。第69頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一同時，雖然事故直接表現(xiàn)在b相低壓線圈，但由于變壓器系承受了三相出口短路，結(jié)合近幾年大型變壓器出口短路后，三相低壓線圈同時變形損壞而高中壓線圈良好的實際，雖然外觀無法檢查到低壓線圈的變形情況，但由于變壓器中、低壓繞組間的短路阻抗最小，三相低壓線圈不同程度變形是肯定的；隨確定本次變壓器修復,三相線圈同時更換，并吸取事故教訓，提高變壓器抗出口短路沖擊能力，新更換的線圈采用自粘式HQQN換位導線繞制，內(nèi)徑采用T4特硬紙板筒，撐條和墊塊等采用進口紙板并密化處理。第70頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一五、預防變壓器短路事故的幾點體會和預防措施：1.隨著現(xiàn)代電網(wǎng)裝機容量的增大，電力系統(tǒng)用電負荷高，系統(tǒng)短路容量大，短路電流劇增，而變壓器在科研、設計和制造中，抗出口短路沖擊的能力跟不上，又加配電系統(tǒng)出線多，網(wǎng)絡復雜，配電設備事故時有發(fā)生；是近幾年變壓器近距離出口短路損壞事故增多的主要原因。2.變壓器近距離出口短路瞬間，強大的短路電流通過變壓器，引起嚴重過熱和承受強大電動力，引起變壓器繞組變形和絕緣材料損壞，是變壓器損壞的直接原因；經(jīng)現(xiàn)場分析判別，一旦確定繞組變形和絕緣材料損壞，只能盡快修復，線圈修整或更換；實踐證明：變壓器在現(xiàn)場能夠更換線圈，這樣既能縮短修復時間，又可減少返廠裝運費用，只要采取必要的防受潮和干燥等措施，應該是經(jīng)濟可行的，但必須針對現(xiàn)場環(huán)境和技術條件等具體確定。第71頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3.減少電力變壓器出口短路損壞事故，做為運行單位一是在設備選型定貨時，應盡量選用通過短路試驗的變壓器制造廠家，并合理選擇容量和適當提高短路阻抗，盡量減少不必要的調(diào)壓分節(jié)抽頭。二是要提高變壓器近距離出線的絕緣水平，優(yōu)化電力變壓器低壓側(cè)的運行環(huán)境，如：采用高可靠性的封閉絕緣母線，母線橋加裝熱縮絕緣護套，盡量采用電纜出線，2km范圍內(nèi)的架空線路使用絕緣架空線等；減少低壓相聯(lián)結(jié)設備的絕緣事故幾率，以降低近距離故障的影響和危害；三是并列運行的電力變壓器可考慮加裝保護自投裝置，正常方式開環(huán)運行，以減少短路時流過變壓器的短路電流。四是提高繼電保護裝置的快速性，采用微機保護裝置，盡量壓縮系統(tǒng)中保護的動作級差，縮短低壓側(cè)斷路器的掉閘時間，縮短短路電流通過電力變壓器的作用時間。第72頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4.電力變壓器近距離出口短路后，應盡快判別繞組是否變形和絕緣是否損壞，以便確定變壓器是否繼續(xù)投運。一是盡快進行油色譜分析，根據(jù)氣體組分含量進行分析，一旦C2H2急劇上升，說明線圈可能燒壞或燒斷，線包絕緣遭到破壞。二是進行全面電氣試驗，排除線圈絕緣損壞的可能，直流電阻測量是發(fā)現(xiàn)繞組是否損壞的最有效手段。三是進行變壓器繞組變形測量工作，要與以往測量的頻響特性曲線進行橫向和縱向?qū)Ρ确治?，判定電力變壓器繞組是否變形。四是在不能確定的條件下，應進行吊罩檢查，未經(jīng)全面檢查和綜合分析，變壓器不得投入運行。檢查結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)分析，必須將氣相色譜分析和相關電氣試驗數(shù)據(jù)、外觀檢查情況、自動裝置的動作情況等有機的結(jié)合起來，進行綜合的分析判斷，才能準確的對故障定性和定量識別，這也是電力設備預防性試驗規(guī)程一再明確的要求。第73頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一結(jié)束語：變壓器近距離出口短路損壞事故，危害嚴重，損失巨大，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行；正確的綜合分析，盡快判別故障性質(zhì)，對制定修復方案，迅速恢復運行，至關重要；采取綜合性的治理和預防措施，針對性的減少配電事故，減少變壓器近距離出口短路的幾率，確保變壓器安全運行，必須引起制造廠、檢修和運行單位的高度重視。第74頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一一起110kV變壓器高壓繞組斷股故障的分析處理結(jié)合現(xiàn)場一起110KV變壓器高壓繞組斷股故障的處理實例，對繞組直流電阻的測試結(jié)果進行分析，并結(jié)合故障后油中特征氣體含量的變化情況，介紹類似故障的分析和試驗方法，提出預防事故的綜合防范措施。第75頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1變壓器斷股故障的現(xiàn)場特征某型式為SZ10—50000/110的變壓器，采用MR型有載分接開關，110kV高壓線圈采用4股導線并繞的制作結(jié)構(gòu)，繞組的導線從根部引出并與多股軟銅線焊接形成高壓引線；該變壓器2004年10月出廠，當年12月安裝并交接驗收試驗合格，由于當時負荷的原因，經(jīng)過5次全電壓沖擊并正常試運行24小時后停運，2006年1月10日再次并網(wǎng)運行，低壓側(cè)經(jīng)過10kV母線帶2條10kV線路約4000kVA負載，1月18日其中一條10kV線路出線電纜頭的a、c相避雷器引線短接，造成相間放電短路，線路出線開關掉閘，變壓器仍正常運行，故障點距變壓器的電氣距離約150米；2006年1月19日20時41分，在發(fā)電機通過10kV聯(lián)絡線同期并網(wǎng)時，變壓器差動保護、后備保護、與電廠聯(lián)絡的線線路保護啟動，瓦斯繼電器發(fā)信號，差動保護動作掉閘。現(xiàn)場對變壓器外觀檢查，瓦斯繼電器內(nèi)有少量氣體，其它未發(fā)現(xiàn)箱體變形等異?，F(xiàn)象；分析差動保護錄波發(fā)現(xiàn)三相故障電流不平衡，高壓繞組A、B、C三相電流的近似值為204A，132A和1710A，二次繞組a、b、c三相電流的近似值為925A，1050A和1500A，初步判定該變壓器C相高壓繞組發(fā)生故障。第76頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2試驗數(shù)據(jù)的初步分析為查清故障的部位及性質(zhì)，分別取油、氣樣進行色譜分析；現(xiàn)場對變壓器進行繞組直流電阻、變壓比、鐵心及繞組絕緣電阻、空載損耗等測量試驗，發(fā)現(xiàn)變壓器油中特種氣體含量異常和高壓繞組三相直流電阻不平衡。第77頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.1關于油色譜結(jié)果的初步分析變壓器故障前后油、氣氣相色譜分析結(jié)果如表1

表1變壓器油、氣氣相色譜分析結(jié)果單位：ul/l

試驗日期氫氣一氧化碳二氧化碳甲烷乙烯乙烷乙炔總烴備注05.06.29（故障前）511354120.680.821.1202.63油樣05.12.28（故障前）662053990.830.580.6202.03油樣06.01.18（故障后）2943511161002287696686851298026209氣樣06.01.18（故障后）822133651.656.030.488.2716.43油樣第78頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

可以看出，故障后油中特征氣體乙炔的含量占主要成分，且超出《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定的5ul/l注意值，由于總烴的含量較低，未達到導則規(guī)定的150ul/l注意值的數(shù)值[2]，不能用三比值法進行判斷分析；又CO、CO2等特征氣體含量變化不大，鐵心及繞組絕緣電阻、空載損耗等測量試驗合格，結(jié)合瓦斯繼電器內(nèi)有可燃性氣體，判定該變壓器內(nèi)部發(fā)生高能量的電弧放電故障，該故障未涉及固體絕緣，可能集中在有載調(diào)壓開關和變壓器繞組等部位，與鐵心等部件關系不大。

第79頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一2.2關于繞組直流電阻不平衡的初步分析現(xiàn)場測量變壓器高、低壓繞組所有分接的三相直流電阻，其測試結(jié)果如表2表2變壓器繞組直流電阻測試數(shù)據(jù)單位：Ω

相別分接位置RAORBORCO三相不平衡系數(shù)%

相別分接位置RAORBORCO三相不平衡系數(shù)%10.36810.3690.473926.2100.32370.32300.427829.220.36110.36220.466926.7110.33020.32970.434628.730.35380.35490.459727120.33710.33690.441628.140.34680.34790.452627.7130.34390.34380.448727.650.33990.34060.445528.1140.35020.35020.455027.260.33350.33450.439328.6150.35640.35650.461426.870.32740.32820.433029.1160.36270.36300.467626.380.32120.32210.426729.5170.36920.36930.474125.990.31370.31440.418630

低壓側(cè)Rab=0.004131Rbc=0.004133Rca=0.004146線間不平衡系數(shù)0.3%第80頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一

比較表2中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高壓側(cè)C相直流電阻明顯偏大，且各分接的三相不平衡系數(shù)皆超過25%；由于變壓比測量結(jié)果合格，低壓側(cè)直流電阻測量合格，可以排除A、B相故障和C相繞組斷匝的可能，由于C相在每個分接的直流電阻都大，且符合調(diào)壓線圈匝數(shù)變化的規(guī)律，可以排除調(diào)壓線圈和分接開關的切換開關部分發(fā)生故障的可能，故障的部位極有可能在主繞組和分接開關的選擇開關聯(lián)結(jié)部位；一是選擇開關極性轉(zhuǎn)換器的CK點壓接螺栓松動，二是高壓線圈引線與套管導電桿的焊接不良，三是高壓線圈根部G3點與引線的焊接不良，四是變壓器主線圈導線焊接點開焊或斷股；又由于變壓器高壓線圈是4股導線并繞結(jié)構(gòu)，而恰恰C相直流電阻增加值在四分之一左右，C相線圈4股導線斷一股的可能性最大。

第81頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一3變壓器故障部位的進一步確認與修復為進一步查找故障部位，按照由簡到繁的順序進行檢查；變壓器繞組（含調(diào)壓線圈）及分接開關的電氣接線如圖1所示。

圖1變壓器繞組及分接開關的電氣接線圖第82頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1月20日拆除C相高壓套管，對高壓引線焊接部位（圖1中的G3點）進行檢查，未發(fā)現(xiàn)放電和過熱異常；又在現(xiàn)場對變壓器放油，從人孔進入檢查本體，檢查選擇開關到調(diào)壓線圈各聯(lián)結(jié)點的壓接情況，其中，重點檢查故障相有載調(diào)壓開關選擇開關極性轉(zhuǎn)換器的CK點（如圖1位置），無聯(lián)結(jié)松動和放電痕跡；檢查變壓器內(nèi)部可見部位，未發(fā)現(xiàn)集炭發(fā)黑或過熱異常，因該變壓器C相線包在人孔的另一側(cè)，工作人員無法進入而進行更詳細檢查；又從選擇開關的極性轉(zhuǎn)換器的CK點處解除調(diào)壓線圈，直接對三相主線圈的直流電阻進行測量，測得電阻值分別為RAAK=0.3156Ω，RBBK=0.3152Ω，RCCK=0.4209Ω，C相電阻值仍然明顯偏大，不平衡系數(shù)在25%以上；

第83頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一22日在現(xiàn)場按照制造廠要求對變壓器吊罩進一步檢查，外部可見線圈的焊接部位無發(fā)熱和燒灼痕跡；剝開C相導線根部H3點和其它焊接部位的絕緣包扎層，焊接質(zhì)量良好，所以，判定變壓器故障部位在C相主線圈內(nèi)部，結(jié)合試驗結(jié)果分析，具體故障部位應該在C相繞組內(nèi)部導線的換位焊接點處；變壓器只能返廠檢查和修復。變壓器返廠后吊出調(diào)壓線圈，在C相主線圈自下而上第28段內(nèi)層，發(fā)現(xiàn)換位處的導線搭接處因虛焊而被燒斷，外包的絕緣紙燒焦。對該點重新焊接并加強導線絕緣包扎；修復后的變壓器于2月5日返回變電站，安裝投運后運行良好。第84頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4故障的原因分析與防范措施從以上的檢查試驗過程可以知道，本次變壓器高壓繞組斷股故障的直接原因，應該是線圈導線的焊接質(zhì)量不良引起；之所以變壓器能夠順利通過出廠及交接驗收的所有試驗項目，并經(jīng)過較長時間運行而無發(fā)熱現(xiàn)象（本次故障前變壓器油色譜分析正常），也未暴露出故障其它象征，主要是因為：一是正常測量直流電阻的電流（一般為5A--20A）較小，只要是有一定的接觸面測試結(jié)果就能合格。二是運行后變壓器的實際負載電流?。ú坏筋~定電流的十分之一），四股導線組成的線圈僅有一股導線焊接質(zhì)量不良，還不會導致線圈過熱。

第85頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1月18日10kV出線電纜頭處的a、c相短路故障，使變壓器經(jīng)受了近距離出口短路電流的沖擊，雖然10kV出線開關掉閘的同時變壓器未能損壞故障，但超過額定電流數(shù)倍的短路電流通過繞組導線，短路電流產(chǎn)生的機械應力和超過允許運行溫度數(shù)倍的瞬間高溫，使繞組發(fā)生一定的變形，使導線換位處的不良焊接點遭到進一步破壞，給本次高壓繞組斷股故障留下隱患，使變壓器在發(fā)電廠正常并網(wǎng)電流的擾動下，即發(fā)生了高壓繞組斷股故障。該股導線燒斷時，由于變壓器保護動作及時，沒有損壞相臨導線的絕緣而發(fā)生短路，試驗時僅發(fā)現(xiàn)變壓器油中乙炔含量高和高壓繞組三相直流電阻不平衡。認為要避免類似故障發(fā)生，應重點采取以下防范措施：第86頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4.1變壓器繞組換位處的應力集中，受力情況復雜，其焊接點在經(jīng)過短路電流時容易發(fā)生斷股，危急變壓器安全運行，是變壓器制造過程中的關鍵環(huán)節(jié)；變壓器制造廠家應保證焊接導線足夠的搭接長度，改進焊接工藝，提高焊接質(zhì)量，以適當增加其抗彎和拉伸強度。4.2落實國家電網(wǎng)公司頒布的十八項反事故技術措施要求，減少變壓器低壓出口短路故障的幾率，是減少短路損壞事故的重要技術措施；除加強設備的檢修維護和提高裝置絕緣水平外，還應采取減少氣候環(huán)境及污穢影響的措施，通過壓縮變壓器主保護的動作時間，縮短故障電流的作用時間等等。第87頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一4.3變壓器經(jīng)受出口短路電流沖擊，不管是否引起變壓器掉閘，應盡快判別繞組是否變形和絕緣是否損壞，要盡快取油樣進行油色譜化驗，根據(jù)氣體組分含量進行分析，一旦C2H2急劇上升，說明線圈可能遭到破壞。有條件時應進行全面電氣試驗，以排除線圈絕緣損壞的可能，直流電阻測量是發(fā)現(xiàn)繞組是否損壞的最有效手段。4.4加強變電站配出線路的運行管理，建立配電線路故障分析記錄，記錄應包涵每條配電線路的掉閘情況，故障電流大小，保護動作時間，故障點距變電站的電氣距離等，以之指導變壓器的運行試驗和狀態(tài)檢修。4.5變壓器經(jīng)受出口短路電流沖擊，高壓和低壓繞組都有斷股損壞的可能，故障的查找應該針對不同變壓器的結(jié)構(gòu)特點，由簡到繁，加強試驗數(shù)據(jù)的綜合分析，準確對損壞部位定性和定位，盡量減少現(xiàn)場吊罩，并盡快聯(lián)系制造廠家做好修復準備。第88頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一第四章：變壓器有載分接開關常見故障的綜合判斷與現(xiàn)場處理

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，用有載分接變壓器聯(lián)絡電網(wǎng)，穩(wěn)定負荷中心電壓，調(diào)節(jié)電網(wǎng)潮流分布，改善電氣設備運行條件和提高供電電壓質(zhì)量，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，具有廣泛的優(yōu)越性。在近十幾年中就在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應用，有載分接變壓器采用的分接開關，做為一種在線動態(tài)裝置，要不斷的動作和切斷負荷電流，動作相對頻繁；但由于分接開關制造工藝質(zhì)量和安裝、運行、使用、維護不當，運行條件惡劣等原因，就不可避免的給變壓器運行增加了事故幾率，且占變壓器本體故障相當高的比例，嚴重影響設備和系統(tǒng)的安全運行。第89頁，共119頁，2023年，2月20日，星期一1、選擇開關故障：

1、1某變壓器（型號為SFPSZ4-150000/220），該變壓器采用ZY1系列國產(chǎn)有載分接開關；99年11月5日，在變壓器由4分接向3分接調(diào)壓的過程中，變壓器瓦斯保護動作，變壓器三側(cè)開關掉閘；進行電氣試驗發(fā)現(xiàn)，220KV高壓繞組A相各分接的直流電阻異常，其中，3分接時繞組斷線開路，直流電阻為∞Ω，5分接時直流電阻較正常成倍增長；而A相繞組其它分接和B、C相繞組所有分接的直流電阻合格，均按分接順序遞增或遞減，絕緣電阻、介質(zhì)損失角等電氣絕緣和特性試驗項目正常，事故前后變