變壓器故障判斷方法

一、概述

電力變壓器發(fā)生故障，可能是因運(yùn)行中油的色譜分析異常或輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，也可能是因預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果超標(biāo)。變壓器較可能發(fā)生的故障(缺陷)有：冷卻器等附件泄漏或損壞、本體受潮；過熱性與放電性故障等。通過各種測(cè)試手段與分析判斷后，主要是查找故障(缺陷)的部位。除對(duì)附件，如冷卻器、套管等仔細(xì)檢查外，對(duì)變壓器本體的檢查主要有兩種方法：放油進(jìn)油箱檢查與吊罩檢查。放油進(jìn)箱檢查省時(shí)省力，是優(yōu)先要考慮的檢查步驟。實(shí)踐證明，直梳電阻不合格，油中的烴氣體達(dá)數(shù)百ppm或乙炔。在變壓器內(nèi)往往有明顯跡象。放油進(jìn)箱檢查，若看到這些痕跡，可吊罩檢古與進(jìn)行相應(yīng)的處理。

二、冷卻器泄漏與損壞

(1)、水冷卻器泄漏，水漏入油系統(tǒng)中，對(duì)變壓器的危害大。風(fēng)冷卻器在油泵入口側(cè)為負(fù)壓區(qū)，容易吸入空氣，雖沒有漏水的危害嚴(yán)重，但對(duì)超高壓(220kV及以上)變壓器仍有較大的破壞作用。風(fēng)冷卻吸入空氣，會(huì)使輕瓦斯保護(hù)連續(xù)發(fā)信號(hào)，油中色譜分析雖無明顯癥候，但瓦斯氣中的氫氣含量明顯增高，說明空氣在變壓器中的高電場(chǎng)區(qū)已有分解。如遇數(shù)十分鐘到數(shù)小時(shí)一次的輕瓦斯保護(hù)連續(xù)的動(dòng)作，應(yīng)考慮將變壓器退出運(yùn)行，查找漏氣部位，并進(jìn)行脫氣處理。

(2)、強(qiáng)迫油循環(huán)、風(fēng)冷卻或水冷卻器的油泵因連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)發(fā)生故障。例如油泵軸承磨損，電機(jī)燒壞等，將對(duì)變壓器油的色譜分析有一定干擾作用應(yīng)仔細(xì)區(qū)別。

三、變壓器本體受潮

由于水冷卻器漏水、油枕或防爆筒呼吸結(jié)露與套管帽漏水等原因，都可能使變壓器本體受潮。如果吊罩檢查時(shí)，懷疑受潮，可對(duì)懷疑部位的引線進(jìn)行局部的tgδ測(cè)量。特別對(duì)套管穿纜引線根部受潮情況難以判定時(shí)，可在被測(cè)量引線處，外包10cm寬的鋁箔，鋁箔加電壓2～3kV，引線接QS1．電橋的Cx進(jìn)行tgδ測(cè)量，正常的tgδ應(yīng)在1％～2％，絕緣受潮時(shí)可達(dá)10％以上。

四、過熱性故障（缺陷）

目前采用油的色譜分析方法判斷過熱性故障已比較成熟。變壓器內(nèi)的過熱性故障可能出現(xiàn)在以下3個(gè)部位。

1、導(dǎo)電回路過熱

分接開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸不良，靜觸頭與引線開焊；大電流接線鼻開焊或接觸不良；多股引線與銅(鋁)板焊接不良，少散股開焊等。這些故障通過繞組直流電阻測(cè)量也可發(fā)現(xiàn)。不太大的直流電阻突變(例如小于1％)都可使油中色譜分析異常、并且見到痕跡。

2、鐵心多點(diǎn)接地

變壓器鐵心在運(yùn)行中，各硅鋼片間的電壓是主磁通引起的感應(yīng)電勢(shì)。鐵心兩側(cè)(高、低壓側(cè))有幾十到幾百伏電壓。通常鐵心在低壓側(cè)引出接地。如果有金屬異物(如銅鐵絲，焊渣與鐵銹等)，在鐵心高壓側(cè)形成接地，即多點(diǎn)接地。硅鋼片間的感應(yīng)電勢(shì)通過“多點(diǎn)接地”，發(fā)生較大電流，對(duì)鐵心硅鋼片有燒損作用，并使油色譜分析呈過熱性故障癥候。有時(shí)，鐵心穿螺絲絕緣不良，或其接地的鋼座套過長(zhǎng)觸及硅鋼片也會(huì)形成“多點(diǎn)接地”故障。在鐵心外接地線上串入電阻，使接地電流控制在0.1A以下，可大大減輕對(duì)鐵心的燒損作用，有時(shí)會(huì)使不穩(wěn)定接地消失。

3、局部過熱

大型變壓器負(fù)荷電流的漏磁通，可能在油箱或內(nèi)部其他鐵構(gòu)件上發(fā)生局部過熱。有的變壓器用鋁板構(gòu)成對(duì)油箱壁的磁屏蔽。鋁板與油箱壁接觸不良，曾多次發(fā)生局部過熱缺陷。如果變壓器油色譜分析呈現(xiàn)過熱性缺陷，繞組直流電阻與鐵心絕緣良好，應(yīng)考慮到存在這類局部過熱缺陷，排油進(jìn)箱折查往往能發(fā)現(xiàn)痕跡。

五、放電性故障{缺陷)

1、絕緣損傷性放電

這種放電對(duì)變壓器固體絕緣(紙)的損壞嚴(yán)重，對(duì)變壓器的安全運(yùn)行影響大。油色譜分析呈一定量的乙炔(數(shù)個(gè)到數(shù)十ppm)，不大的總烴含量、氫氣與一氧化碳?xì)怏w上升。通過局部放電測(cè)試，可發(fā)現(xiàn)有較大的放電量(1000pc以上)。

圍屏樹枝狀放電是當(dāng)前220kV三相變壓器多見的絕緣損壞故障，在相間圍屏的中部，也是220kV線端處，有樹枝狀放電痕跡，支撐周圍的長(zhǎng)墊塊上有燒痕，圍屏紙板表面或夾層中有樹枝狀放電痕跡。產(chǎn)生這種放電的外部原因是受潮或進(jìn)入氣泡，內(nèi)部原因是相間距離過小，在高場(chǎng)強(qiáng)處有長(zhǎng)墊塊觸及圍屏(短路了油隙)等。制造廠對(duì)此已有相應(yīng)的改進(jìn)措施，對(duì)已運(yùn)行的變壓器，應(yīng)更換有效放電痕跡的圍屏與墊塊，將相同長(zhǎng)墊塊(繞組中部)鋸短等，并應(yīng)采取措施防止進(jìn)氣與受潮。

目前國(guó)產(chǎn)500kV變壓器發(fā)生事故都與油流帶電有關(guān)。冷卻油泵使變壓器油流過快，會(huì)在紙絕緣上形成負(fù)電荷，再加上交流電場(chǎng)的作用，極易發(fā)生油流放電，在紙板上有樹枝狀放電痕跡，這屬于設(shè)備制造的問題。運(yùn)行部門不要盲目增加冷卻器的投運(yùn)臺(tái)數(shù)，防止油流速過高，從而發(fā)生油流放電問題。此外，高電壓引線絕緣的根部受力斷裂，以及穿纜引線在進(jìn)入套管均壓球處扭結(jié)或斷裂，也會(huì)引起強(qiáng)烈局部放電，損傷絕緣。

變壓器內(nèi)金屬異物(如銅鐵屑、鐵銹、焊渣等)殘留在繞組與絕緣上，會(huì)引起鐵心對(duì)地絕緣不良，造成樹枝狀放電與絕緣擊穿，必須引起高度重視。

2、懸浮放電

變壓器內(nèi)所有金屬部件必須有固定的電他或接地，否則會(huì)發(fā)生電位懸浮放電。懸浮放電一般不涉及油介質(zhì)，因此油色譜分析中的CO氣體不會(huì)明顯增長(zhǎng)，主要表現(xiàn)為乙炔氣體在幾到幾十ppm之間，有時(shí)還引起輕瓦斯發(fā)信號(hào)。常見的懸浮放電部位有：套管均壓球(松動(dòng))、無載分接開關(guān)拔釵、油箱壁硅鋼片磁屏蔽以及其他不接地的金屬部件(例如支撐無載分接開關(guān)的不接地螺栓與電屏蔽等)；

3、其他放電

充油管沒排氣使套管導(dǎo)桿與瓷套內(nèi)壁無油而放電。有的變壓器繞組縱絕緣強(qiáng)度低，在外部過電壓(包括中性點(diǎn)放電間隙動(dòng)作時(shí)的過電壓)下匝層間擊穿放電，這些在過電壓下的擊穿放電由于跳閘迅速，故障點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)。又要繼電保護(hù)跳閘且油色譜分析有異常，應(yīng)堅(jiān)持查故障點(diǎn)，就會(huì)查出缺陷。個(gè)別變壓器內(nèi)部棵引線與接地部位距離過小，在外部過電壓下會(huì)發(fā)生電弧放電。