大型变压器故障分析

大型变压器故障分析

耿基明

(大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂河北张家口075133)

摘要：大型变压器故障，将给运行机组、电网和社会造成重大影响，给企业和国家带来重大经济损失，研究大型变压器的故障类型及形成原因，采取有效的防范措施，保证变压器安全稳定运行，具有非常重要的意义。本文从变压器故障类型，防范措施入手进行分析，在设备选型、设计、制造、验收、安装、维护和运行等环节层层把关，从而保证变压器的安全经济运行，提高设备的可靠性。

关键词：变压器；故障；分析

1概况

1.1大型变压器的主要故障类型

大型变压器在运行中，由于各种原因发生事故，其故障类型比较有代表性的有：

（1）线圈绝缘发生击穿，出现短路事故，造成变压器严重损坏。

（2）变压器内部过热故障，产生大量可燃气体，造成瓦斯保护动作。

（3）内部金属部件存在放电现象，油中产生乙炔气体。

（4）套管外绝缘爬距配置不合理，发生闪络，变压器跳闸。

（5）变压器出口短路，线圈严重变形损坏。

2大型变压器的主要故障类型及原因分析

2.l线圈绝缘故障

变压器线圈绝缘故障是变压器运行中危害最为严重的故障，一旦出现往往造成线圈烧毁、油箱变形，修复非常困难。美国变压器协会编著的《变压器维护指南》中指出：“很多数据证明，多数变压器的损坏都是绝缘系统损坏造成的，其比例达到变压器全部事故的85%。”线圈绝缘故障的原因可分为电气和机械损伤两个类别，机械损伤方面的故障最终表现为电气故障。

某厂#8主变故障烧毁，就是由于制造时对高低压线圈之间的主绝缘形成损伤，投入运行后绝缘击穿烧毁。变压器型号SFP7---370000/500，额定容量370000KVA，2001年4月19日投入运行。

故障现象：2001年7月15日2：08电气保护动作发变组跳闸，汽机跳闸，锅炉MFT动作，灭火。发变组保护屏发变组差动、主变差动、主变重瓦斯、复合电压过流保护动作，发变组故障录波器启动。就地检查发现主变压器喷油、高压套管A、B相损坏严重，油箱变形。

设备损坏情况：油箱整体已变形，A、C相旁轭侧略有凸起，最高处约20-30mm。油箱顶面略有凸起最高处约20mm。油箱上部向高压侧偏移约30-80mm不等。B相高压侧的围屏及上部角环崩开，露出高压线圈，上端部及中部几段的油隙垫块突出，撑条有的被拉断，有的被拔起。

事故原因分析：变压器解体检查情况分析，变压器B相高压线圈首端对低压线圈中部换位处贯穿性击穿，是制造缺陷造成。

2.2变压器出口短路故障

当变压器出口遭遇短路故障时，变压器内部流过非常大的电流，线圈在短路应力的作用下，发生变形甚至烧毁。短路应力可分为两种，一种是短路机械应力，即短路电流及其漏磁场的相互作用产生电磁力；另一种是短路热应力，短路电流在绕组中产生的电能损耗迅速转化成热能使绕组温度升高，对导体和匝间绝缘产生短路热应力。目前，我国制造的变压器一般只进行抗短路能力的计算，实际运行中出口短路是对变压器制造质量的严峻考验。某厂#1启动变曾发生出口短路故障，导致变压器线圈变形短路。

#1启动变损坏情况：返厂后吊芯检查发现：⑴上铁轭表面有少量小片碳化绝缘低；⑵有四条压钉松动；⑶A、C相高低压线圈有轻微变形；⑷B相高低压线圈从下部数第15-17线饼径向里变形较严重，造成低压线圈在该区有两处轻微匝间短路，高压线圈在该区有一处轻微短路，该区围屏向里变形并有裂纹造成高低压线圈有轻微短路。

#1启动变低压侧母线短路故障切除时间约2分19秒，直接造成变压器线圈变形烧毁。

3预防大型变压器故障的措施

3.1加强电气预防性试验工作

定期的电气预防性试验可以有效发现绝缘中的潜伏性故障，是判断电气设备能否投入运行、预防设备绝缘损坏及保证安全可靠的重要措施。要做好此项工作，第一试验项目要正确、全面，周期合理，第二要注意分析试验结果，才能及早发现缺陷，预防事故的发生。以下是常见预试项目需注意的问题。

3.1.1测量变压器绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数。

3.1.2测量变压器绕组连同套管的直流电阻

3.1.3测量变压器绕组连同套管的泄露电流

3.1.4测量变压器绕组连同套管的介损

3.1.5局放试验

3.2应用变压器油色谱分析发现故障征兆

变压器油色谱分析是利用气相色谱分析法分析油中溶解气体和游离气体的浓度，以判断充油电气设备运行状况的方法。对判断充油电气设备内部故障有价值的气体是氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳。

绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，由电或热故障的作用可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等。故障初期，气体溶解于油中；能量较大，聚集成游离气体。乙烯是在高于甲烷和乙烷的温度（大约为500℃）下生成，乙炔是在800℃-1200℃的温度下生成，油起氧化反映时生成一氧化碳、二氧化碳。固体绝缘材料在油中裂解和碳化，生成大量的一氧化碳、二氧化碳及少量的烃类气体。

实践证明，绝大多数变压器在绝缘事故前油中出现特征气体，根据特征气体的种类和数量可以初步判断故障性质，从而进一步采取防范措施。油中产生乙炔气体，要进行跟踪监测、分析，安排对变压器进行内部检查，及早消除隐患。

3.3重视设计制造安装环节

一台变压器在设计制造安装时如果留下隐患，必然会威胁到变压器将来的运行，所以要保证变压器安全运行，必须把好设计制造安装环节,采取以下控制措施:

严格按照变压器安装工艺标准进行安装，确保安装质量，保证变压器安全经济运行。在安装中重点防止变压器线圈受潮，抽真空、热油循环都要严格进行；防止异物进入变压器；各部件安装正确，防止遗漏。

3.4扎实做好检修运行维护工作

（1）合理安排检修周期、检修项目，严格执行检修工艺，做到“应修必修，修必修好”，

（2）定期对变压器进行红外成像测温检查，重点是套管、油箱、接头等部位。

(3)改善变压器的运行条件，尽量防止变压器出口短路，如出现出口短路故障，一定要进行线圈的变形试验。

4结论

在变压器检修的生产实践中不断总结经验，加强大型变压器管理工作，落实上述预防措施，多起隐患被及时发现、消除。在运行维护中，多次发现高压套管油位低，低压套管满油，冷却器电源电缆接头等缺陷，及时进行了处理，防止了隐患发展为事故。通过在变压器技术管理方面取得的效果，说明采取合理的预防措施可以降低变压器故障率，避免变压器事故，使变压器安全经济运行，更好地为电力生产服务。

参考文献：

[1]赵家礼，张庆达，《变压器故障诊断与修理》，机械工业出版社，1998.9

[2]宋执诚，《高电压技术》，中国电力出版社，1995.11

[3]董宝骅，《关于大型电力变压器一些问题的看法》，保定变压器厂

[4]《变压器油中溶解气体分析和判断导则》2001.01

[5]《电力设备交接和预防性试验规程》，2005-11-07，中国大唐集团公司

作者简介

耿基明：男，(1967-)，工程师，变压器检修高级技师，张家口发电厂设备部电气副点检长，长期从事变压器检修及管理工作。