淺談變壓器常見故障及處理方法

張前

（江蘇省電力公司沛縣供電公司，江蘇 沛縣 221600）

變壓器是一種靜止的電氣設備，在輸電、配電系統中起到了改變電壓和傳輸功率的作用。因此，作為維修電工應對變壓器進行維護和定期檢查，以便發現故障，及時處理。

1 變壓器發生故障的原因

1.1 制造工藝存在缺陷。如設計不合理、材料質量低劣以及加工不精細等。

1.2 缺乏良好的管理及維護。如檢修后干燥處理不充分，安裝不細心，以及由于檢測能力有限導致某些故障未能及時發現而繼續發展或故障設備修復不徹底等。

1.3 絕緣老化。變壓器在正常運行中，由于長期受到熱、電、機械應力以及環境因素的影響，會發生一些不可逆的變化過程，使絕緣老化，通常這一過程非常緩慢，但當設備發生某些異常情況時，則會加速絕緣老化過程，迅速形成故障。

1.4 惡劣的環境和苛刻的運行條件，以及長期超過技術規定允許的范圍運行，往往是直接導致故障的起因。

2 變壓器故障按嚴酷程度分類

2.1 類臨界性：變壓器性能輕度下降或輕度受損；

2.2 類致命性：變壓器性能嚴重下降或嚴重受損，必須立即停運

2.3 類災難性：變壓器爆炸或完全損壞

2.4 類輕度性：不甚影響變壓器運行但要進行非計劃檢修。

3 配電變壓器故障分析

3.1 變壓器故障按部位分類分析

變壓器故障按部位通常可分為密封、鐵心、繞組、絕緣、分接開關、套管、引線等七類故障。

3.1.1 密封不良。變壓器密封不良主要是接頭處處理不好，如焊接質量不良、螺栓亂扣以及法蘭不平等原因造成。其后果是漏油、漏氣，影響范圍大。故障模式有密封圈老化、瓷套脫落或破裂、箱體焊點裂紋、潛油泵處漏氣等。

這類故障通常不易被發現，檢查中要特別注意。發現問題應及時處理：a.對密封圈老化要更換密封圈；b.屬瓷套破裂要更換瓷套；c.箱體焊點有裂紋須補焊；d.所有緊固螺栓必須擰緊。

3.1.2 鐵心故障分析。變壓器鐵心和繞組是傳遞、交換電磁能量的主要部件，要使變壓器可靠運行，除繞組質量合格外，鐵心質量好壞是決定正常運行的關鍵。鐵心的故障模式可分為：鐵心多點接地、鐵心接地不良、鐵心片間短路。其中鐵心多點接地可分為：鐵心動態性多點接地和牢靠性多點接地。

變壓器鐵心故障以鐵心多點接地出現較多，伴隨有鐵心局部過熱運行時間過長將會使油紙絕緣老化、絕緣墊塊碳化、鐵心片絕緣層老化，甚至使鐵心接地引線繞斷，這類故障屬臨界性故障。鐵心片間短路將會在強磁場中形成渦流使鐵心局部過熱，鐵心接地不良也會使鐵心局部過熱，同時出現介損超標現象。

3.1.3 繞組故障分析。變壓器繞組是變壓器的心臟，構成變壓器輸入，輸出電能的電氣回路，其故障模式可分為：繞組短路、繞組斷路、繞組松動、變形、位移、繞組燒損。其中繞組短路又可分為：層間短路、匝間短路、股間短路等。

變壓器繞組故障除外在因素外，大部分是由于繞組本身結構及絕緣不合理所引起，以繞組短路出現率最高，它不僅影響到繞組本身，而且對鐵心、引線、絕緣層等都有極大的影響。這種故障屬致命性的，此時變壓器內部可能出現局部高溫或局部高能量放電現象，如不及時處理會導致變壓器繞組完全損壞，嚴重時其油溫聲速升高，體積膨脹，甚至導致變壓器爆炸，升級為災害性故障。

對于變壓器繞組松動、變形、失穩，絕緣損傷現象，變壓器在這種情況下雖能運行，但實質上內部已受損，抗短路能力差，若外部短路或受到雷擊的影響進一步使繞組松散，內部場強分布不均，極易導致局部放電進而損傷導線。另外松散導線也易在電磁力作用下產生振動，互相磨擦而劃破絕緣。繞組燒損是指繞組絕緣部分碳化，最終形成繞組短路，發展為致命性故障，因而這類故障屬于監界性故障。對此一般處理方法為：a.修得變形部位，必要時應更換繞組；b.擰緊壓圈螺訂，緊固松脫的襯墊、撐條；c.修復改善結構，提高機械強度，修補絕緣，并作浸漆干燥處理。

繞組斷路，當高壓側有一相斷路時，變壓器將非在全相狀態下運行，變壓器低壓側三相電壓、電流呈現不平衡，三相直流電阻也不平衡；兩相斷路則變壓器不能運行；當低壓側兩相斷路時，變壓器為單相負載運行，斷路的兩相無電壓輸出，因而變壓器斷路屬于致命性故障，為此須更換或修復繞組。

3.1.4 絕緣故障分析

變壓器內部絕緣是變壓器質量優劣的關鍵，大部分故障都是因絕緣性能不佳引起，因而絕緣的好壞是變壓器能否長期、安全可靠運行的基本保證。絕緣故障模式可分為：絕緣損傷、介損超標。

絕緣損傷與介損超標在短期內變壓器仍能正常運行，但這些故障會使變壓器內部產生局部放電或局部輕度過熱現象，進一步損傷絕緣將導致變壓器內繞組局部短路、絕緣件碳化等故障，屬輕度性故障。

一般處理方法有：a.對絕緣受潮要進行干燥處理；b.若變壓器油劣化則要更換或處理變壓器油；c.檢查油道是否堵塞，并清除油道中的雜物；d.若油面過低則應檢查是否滲漏及增加油量至油面線。

4 變壓器常見故障處理

變壓器運行中的故障，分為線圈故障、鐵芯故障及套管、分接開關等故障。

4.1 繞組線圈斷線

故障現象：斷線處有電弧，使變壓器內有放電聲；斷線的相沒有電流。

產生原因：導線焊接不良；匝間、層間、相間短路造成斷線；搬運時強烈震動，或安裝套管時使引線扭曲斷線。

排除方法：采用吊芯處理，若因短路造成，應重繞線圈，若引線斷線則重新接線。

4.2 分接開關觸頭表面熔化與灼傷

故障現象：油溫升高；高壓熔絲熔斷。

產生原因：開關配合裝配不當，造成接觸不良。

排除方法：定期在停電后將分接開關轉動幾周，使其接觸良好。

4.3 變壓器油質變壞

故障現象：變壓器油色變暗。

產生原因：變壓器故障引起放電，造成油分解；變壓器油長期受熱氧化嚴重，油質惡化。

排除方法：應定期試驗、檢查，進行過濾或換油。

4.4 鐵芯片有不正常響聲

故障現象：有各種不同于正常“嗡嗡”聲的異常響聲。

產生原因：鐵芯疊片錯誤；鐵片間有雜物；鐵芯緊固件松動；鐵片厚度不均勻。

排除方法：夾緊或進行重新疊片，消除發響的聲音。

4.5 繞組匝間短路

故障現象：變壓器異常發熱；油溫升高；油枕蓋有黑煙；氣體繼電器動作。

產生原因：變壓器進水，水浸入繞組；繞制時，導線及焊接處的毛刺使匝間絕緣破壞；油道內掉入雜物；變壓器運行年久或長期過載造成絕緣老化，應重繞線圈進行

4.6 套管間放電

故障現象：高壓熔絲熔斷。

產生原因：套管間有雜物；套管間有小動物。

排除方法：更換套管。

結語

總而言之，變壓器的正常運行是對電力系統安全、可靠、優質、經濟運行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發生。但由于變壓器長期運行，故障和事故總不可能完全避免，且引發故障和事故又出于眾多方面的原因。如外力的破壞和影響，不可抗拒的自然災害，安裝、檢修、維護中存在的問題和制造過程中遺留的設備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長期運行后造成的絕緣老化、材質劣化及預期壽命的影響，已成為發生故障的主要因素。同時，部分工作人員業務素質不高、技術水平不夠或違章作業等，都會造成事故或導致事故的擴大，從而危及電力系統的安全運行。

[1]袁道君，油泵故障引起的變壓器油金屬污染及現場再生處理，變壓罪，1999.1

[2]張冠軍，錢政，嚴璋，技術在電力變壓器絕緣故障診斷中的應用與發展，1999.1

[3]趙家禮，張慶達，變壓器故障診斷與修理，機械工業出版社，2000