配电变压器故障分析及预防毕业设计资料Word格式文档下载.docx

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1、我们先来了解一下变压器的分类：

（1）按用途可分为：

电力变压器和特种变压器。

（2）按绕组形式可分为：

双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。

（3）按相数可分为：

单相变压器、三相变压器和多相变压器。

（4）按冷却方式可分为：

油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷和空气自冷等。

（5）按绝缘介质可分为：

油浸式变压器，干式变压器，充气式变压器等。

（6）按调压方式分为：

有载调压变压器、无励磁调压变压器。

（7）按中性点绝缘水平分为：

全绝缘变压器和半绝缘变压器。

下面是两种较常见的变压器：

图2.1:

油浸式变压器

图2.2：

干式变压器

我们再来了解下变压器的结构：

2、变压器主要部件是铁心（器身）和绕组。

铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。

二者构成变压器的核心即电磁部分。

除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。

二、变压器故障对人民生产、生活的影响

三、变压器故障对电力系统安全运行的影响

如果变压器出现了故障，就会在很大程度上影响电能的输送以及正常的变电运行，并且故障造成的影响并非一定是小范围的停电，特别是现在继电保护日益完善及灵敏的时代，极有可能会造成越级跳闸，扩大事故范围，一旦引起了大范围的停电，不仅造成了更大的经济损失，造成更大的能源浪费，而且给供电部门的管理造成影响，供电部门必须尽快安排人手对整个停电范围进行核查，确定事故原因，给予评估，再将范围控制在安全范围，恢复安全部分的通电，然后再对故障范围内的设备进行检测、维修，才能恢复全部设备的通电，这是一项费时，费力的工作，因此，变压器故障对电力系统的影响是一颗炸弹，而且还不知道影响的范围有多大，为此，现在供电部门大力加强继电保护的灵敏性、可靠性，将故障范围控制在最小的范围。

第二章变压器故障的统计

一、变压器用途对故障的影响

变压器使用在不同的部门，故障率是不同的。

为了分析变压器发生故障的危险性，可将用户划分为11个独立类型：

（1）水泥与采矿业；

（2）化工、石油与天然气；

（3）电力部门；

（4）食品加工；

（5）医疗；

（6）制造业；

（7）冶金工业；

（8）塑料；

（9）印刷业；

（10）商业建筑；

（11）纸浆与造纸业。

按照变压器设计人员的说法，在“理想状况下”变压器的使用寿命可达30～40年，很明显的是在实际中并非如此。

在1975年的研究中，故障时的变压器平均寿命为9.4年。

在1985年的研究中，变压器平均寿命为14.9年。

通常有盆形曲线显示使用初期的故障率以及位于右端的老化结果，然而故障统计数据显示变压器的使用寿命并非无法预测。

可以用收集的数据来研究变压器的使用寿命，再通过这些数据来确定对变压器进行周期检查的时间和费用。

二、变压器故障统计

下面就一些较常见的变压器故障给予统计

1、雷击

雷电波看来比以往的研究要少，这是因为改变了对起因的分类方法。

现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。

2、线路涌流

线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。

这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障/闪络以及其他输配（T＆D）方面的异常现象。

这类起因在变压器故障中占有显著比例的事实表明必须在冲击保护或对已有冲击保护充分性的验证方面给与更多的关注。

3、工艺/制造不良

在HSB于1998年的研究中，仅有很小比例的故障归咎于工艺或制造方面的缺陷。

例如出线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。

4、绝缘老化

在过去的10年中在造成故障的起因中，绝缘老化列在第二位。

由于绝缘老化的因素，变压器的平均寿命仅有17.8年，大大低于预期为35～40年的寿命！

在1983年，发生故障时变压器的平均寿命为20年。

5、过载

这一类包括了确定是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。

过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。

最终造成变压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。

当变压器的绝缘纸板老化后，纸强度降低。

因此，外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损，进而发生故障。

6、受潮

受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分。

7、维护不良

保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。

这一类包括未装控制其或装的不正确、冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀及小动物引起。

8、破坏及故意损坏

这一类通常确定为明显的故意破坏行为。

美国在过去的10年中没有关于这方面变压器故障的报道。

9、连接松动

连接松动也可以包括在维护不足一类中，但是有足够的数据可将其独立列出，因此与以往的研究也有所不同。

这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况，其中的一个问题就是不同性质金属之间不当的配合，尽管这种现象近几年来有所减少。

另一个问题就是螺栓连接间的紧固不恰当。

第三章变压器故障（实例）的分析及维修

一、变压器故障实例

在这里我主要举几个有代表性的实例：

1、因外因引起的变压器故障；

变压器故障并不一定是内部故障，也有可能是外部原因，实例1：

某厂，由于一只老鼠爬上变压器造成短路，引起变压器故障跳闸。

2、因过载引起的变压器故障；

变压器过载运行，危害极大，轻则引起线头烧伤，重侧引起变压器着火，甚至引起火灾。

实例2：

某厂由于生产紧张，增加了几台机器，每天加班加点，变压器长期超负荷运行，开始时只是引起线头烧伤，但其电工管理员没给予重视，在某一日，终因长期发热引起变压器着火，幸运的是没有引起火灾。

3、因低压短路引起的变压器故障；

低压短路会引起很大的短路电流，在保护灵敏时，会迅速断开双侧开关，保护变压器及其它设备不受破坏。

但如果保护失灵时，则可能会引起一些设备的损坏。

实例外：

某厂的变压器在运行过程中，由于变压器低压侧电缆损伤，引起短路，造成相间短路，高压保险管动作跳开高压开关。

4、因内部引起的变压器故障；

变压器使用年限长，或变压器质量问题，当变压器内部绝缘等其它原因，都会引起变压器故障，实例4：

某一用户变压器因使用时间已近二十年，内部线圈绝缘降低，引起匝间短路，引起双侧开关跳闸。

二、变压器故障剖析

变压器故障都是由一定的外因或内因引起，给予分析找出原因是为了避免继续出现同样事故及找到解决办法。

下面我们针对以上几个案例进行剖析并提出相应解决方案。

针对实例1，因小动物如老鼠引起短路的变压器故障，原因是由于电房的防小动物工作没做好，让老鼠进入而造成，因此，解决方案是，首先对故障范围内的设备进行检测，对不正常的设备进行维修，然后恢复供电，另外，必须重新对电房的防小动物工作进行检查，对没密封好的出入口加以密封。

并在电房的角落放置老鼠药，更好的办法是对变压器部分加装热塑套。

针对案例2，因过载引起的变压器故障，因此次故障比较严重，引起变压器着火，过载是引起故障的直接原因，而电工没有定期检查是引起事故扩大的另一个原因，解决的方案是，首先对故障范围内的设备进行检测，对不合格的设备进行维修或更换，特别是变压器，必须经变压器厂进行评估，是进行维修还是直接更换，如果是厂方主张维修而不肯更换，那恢复供电后，必须强制其压低负荷，不准再过载运行，如果更换，则要求厂方增容，以保证正常的用电。

然后，要求厂方对电工进行专门培训，电工必须进行定期管理，保证及时发现异常，避免事故扩大。

针对案例3，引起故障的原因是低压电缆短路，这种事故是较难预防的，，解决方法是对故障范围内的设备进行检测，对不合格的设备进行维修或更换，另外，只有加强定期检测，提前发现隐患才可以预防事故发生。

针对案例4，变压器内部故障的发生是由于变压器内部质量引起，因此，提前发现质量隐患是防止事故发生的关健，现在的检测水平完全可以达到这种效果。

解决方法跟以上差不多，也是首先对故障范围内的设备进行检测，对不合格的设备进行维修或更换，特别是变压器，必须经变压器厂进行评估，是进行维修还是直接更换。

三、变压器故障的维修

以上只是粗略对变压器的一些案例进行剖析，下面我针对一些实例对变压器故障的维修给予介绍，案例1，油变压器渗漏油处理（附图3.1），

图3.1：

油式变压器

变压器渗漏是变压器比较常见的故障，因为变压器油对变压器的散热、绝缘等方面起着非常重要的作用，如果渗漏油不及时处理，让变压器带病工作，则可能会出现大事故、大故障，因此一旦发现就必须尽快处理，首先，对变压器故障的维修必须具备安全工作条件，就是必须是专业的工作人员，办理两票工作，作好停电、验电、接地线及悬挂标示牌等安全技术措施，方可进行维修工作，以下我只对维修方法进行阐述，安全工作将不再重复。

1、变压器套管渗漏油：

变压器套管渗漏油是非常常见的变压器小故障，引起的原因有两方面的原因，处理方法也就不相同，原因一，是运行过程中热胀冷缩的作用，及使用时间较长没有加固镙丝致使胶圈没压紧渗漏油，此种情况处理简单，将高、低压的套管镙丝加固即可。

原因二，因变压器的长期使用及胶圈长期受热致使老化、硬化导致渗漏油，这种情况就必须更换高低压套管的胶圈，这里又有两种情况，一种情况是变压器低压套管可以从上面拆出，这种情况比较简单，只须将变压器油放至本体部分，然后将套管拆落并将胶圈更换即可，但千万注意不能将杂物及工具跌入变压器本体中。

然后加入变压器油至正常位置，再通过检测合格后就可投入运行了；

另一种情况是变压器低压套管不可以从上面拆出，如旧款韶关变压器厂的变压器，这种情况就必须要吊芯处理，大家都知道，变压器吊芯属大修范畴，工作量将大很多，放油后，首先必须选择吊芯的方式，有固定点的可用葫芦直接吊起，没有固定点的可用特制的三脚架或其它支点吊起，另有条件的也可用吊车吊起，吊起一定高度后用适当宽度的槽钢加以支撑，防止葫芦失灵，然后更换胶圈，然后将变压器芯放下，加固好镙丝，加上油并观察十几分钟，确定不渗漏才收拾工具及接上线头，整个过程一样必须严防工具及杂物跌入变压器本体内。

再通过检测合格后就可投入运行了。

2、变压器档位渗漏油：

变压器档位渗漏油是一项较高技术难度的维修，必须确保档位接触良好，否则会引起变压器内部短路，造成变压器损坏，变压器档位渗漏油一般是档位镙丝权松引起，这时，必须将变压器档位指向作好记号，让一人固定好档位调节杆，确保指向不移动，另一人用合适的工具对镙丝给予加固，如果没有效果，则可以是档位胶圈老化引起，这种情况必须吊芯才能解决，过程则如上面所述进行。

3、本体渗漏油：

本体渗漏油分两种情况较多，一是本体胶圈镙丝松渗漏，此种情况加固镙丝即可，如果是本体胶圈老化则必须吊芯处理，更换本体胶圈，过程与上同，另一种情况是本体箱出现砂眼渗漏，此种情况比较复杂，必须先找到渗漏点，做好记号，并将所有油放尽，将变压器芯整个吊出，然后对渗漏点烧焊处理。

4、变压器有载开关渗漏油：

变压器有载开关渗漏油的处理与本体处理道理基本相同，这里就不再重复了。

案例2，干式变压器铁芯多点接地处理（附图3.2），

图3.2：

对干式变压器来说，铁芯多点接地是非常常见的故障，正常情况，铁芯除了一个接地点接地外，其他部分是不接地的，由于铁芯出现多点接地情况，会在两接地点间形成闭合的回路并感应出环流，引起铁芯的局部过热破坏铁芯的绝缘，严重时会出现铁芯烧损甚至烧坏变压器的情况。

变压器多点接地故障的原因可分为外部和内在因素。

一、外部因素是指外围的原因、环境和人为的原因致使变压器铁芯出现故障，包括

（1）变压器现场安装施工时疏忽，不慎遗落金属异物，如螺母、铁屑等造成铁芯多点接地，

（2）变压器铁芯夹件、铁芯的穿心绝缘筒等绝缘材料，由于凝露或受潮大大降低绝缘性能导致铁芯出现低阻性多点接地，（3）变压器运行中铁芯的漏磁使附近空间产生弱磁性，吸引了附近的金属粉末和粉尘。

如果长期没有维护清洁会引起铁芯多点接地的发生；

内在因素是指变压器内部绝缘材料缺陷或产品设计和安装工艺不到的原因致使变压器出现多点接地故障，由于变压器铁芯多点接地内在因素属于隐性问题，出厂或现场检查不容易发现，故引更需要理性和认真去判断故障所在并解决问题。

具体从以下两种情况去处理：

a.现场变压器状况分析，判断多点接地故障因素。

干式变压器因长期停用或没有密封，因受潮或凝露特别是南方天气和近海地区等，

而引起铁芯多点接地故障属外部因素影响。

此种情况由于铁芯绝缘材料受潮后，绝缘性能下降引起故障。

处理方法可采用多个太阳灯对夹件进行烘烤，利用太阳灯对夹件加热使铁芯与夹件之间的绝缘件受热后蒸发自身的水份，但所需时间较长；

或者条件允许情况下，可采用空载法进行烘烤。

将其变压器高压侧开路，低压侧通额定电压（低压侧额定为400V时，就可以通380V市电）。

所需时间较短但低压侧通电时应要做好防护工作。

如果干式变压器故障排除绝缘件受潮影响。

则先用电阻测试仪检测绝缘电阻是否接近零电阻。

如为零电阻可用交流试验装置对铁芯进行加压，在检测到故障接地点不牢固时可在升压的过程中会出现放电点，此情况可根据相应的放电点进行处理。

当试验装置电流增大且电压升不上，没有放电现象，说明故障接地很牢固。

再检查变压器铁芯表面情况，为排除多点接地需对铁芯表面进行清理后进行绝缘的测试。

铁芯多点接地故障外部因素逐一处理后，故障依然存在则需从内在因素进行分析处理。

b.采用逐级排查方法，处理铁芯接地故障的内在因素。

铁芯多点接地故障的内在因素，属隐性问题不容易发现也不容易检查，只能够采

用逐级排查才能解决问题。

现今包括直流、交流法都能对铁芯多点接地故障点进行查找，但相对干式变压器这些方法也不容易找到故障点，从干式变压器结构分析，铁芯多点接地发生在铁芯的上下夹件，穿芯螺杆及铁芯拉板。

由于上下夹件跟接板在铁芯的同一个侧面是构成一体的，即上下夹件是连通，所以检查时应该实实在在的从上夹件开始，先拆除穿芯螺杆测试铁芯对地绝缘的变化。

如故障不在穿芯螺杆则需拆除上夹件的紧固螺杆，使夹件与铁芯分离继续测试铁芯对地绝缘电阻判断故障所在；

由于干式变压器三相高低线圈是由下夹件承托，如果要拆除下夹件测试其绝缘电阻难度很大，且对大容量干式变压器拆夹件现场不好处理，因为工作量大、费用高、停电时间长给用户用电造成影响，所以能有方法在现场处理也尽量不返厂处理，对此故障可采用以下方法处理：

（1）电容放电冲击法，

（2）交流电弧法，（3）大电流冲击法，即采用电焊机。

第四章变压器故障的预防

一、变压器故障预防的意义

变压器故障预防不仅可以起到减少事故发生，节约能源，创造更大的社会效益。

而且还能对稳定电网运行，节约电源起到重要的作用。

因此加强这方面的工作具有非常重要的意义。

二、变压器维护在变压器故障预防中起决定性作用

大家认识到变压器故障预防的重要性之后，那就要寻求有效的预防立法方法，经过总结，除了提高设备自身的质量及其他硬件外，加强维护，提高管理水平在变压器故障预防中起决定性作用。

以下建议的良好维护制度将有助于变压器获得最大的使用寿命。

1、安装及运行

（1）、变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。

若置于户外，应确定该变压器适于户外运行。

（2）、保护变压器不受雷击及外部损坏危险。

（3）、确保负荷在变压器的设计允许范围之内。

严防出现小马拉大车的现象。

（4）、在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温。

（5）、平时在运行操作中，应严格按照运行操作规程执行，严防出现误操作。

（6）、在操作变压器的解、并运行过程中，一定要按变压器解、并列的“三要素”进行，严防出现操作过电压。

（7）、平时应对变压器进行经常检查和巡视，发现问题应及时处理。

2、、对油的检验变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。

油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。

除小型配电变压器外所有变压器的油样应经常作击穿试验，以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。

应进行油中故障气体的分析。

应用变压器油中8种故障气体在线监测仪，连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量，通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。

每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能，试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。

3、经常维护

（1）、保持瓷套管及绝缘子的清洁。

（2）、保证电气连接的紧固可靠。

（3）、定期检查分接开关。

并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。

（4）、在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。

（5）、每年检验避雷器接地的可靠性。

接地必须可靠，而引线应尽可能短。

旱季应检测接地电阻，其值不应超过4Ω。

（6）、每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。

（7）、应考虑将在线检测系统用于最关键的变压器上。

第五章变压器维护工作

一、变压器维护工作的意义

变压器维护工作的开展实质上就是加强了设备的管理，将设备从原来顺其自然、自生自灭，到现在从运行环境、定期体检、等等方面去实行全方位管理，通过掌握和分析变压器常见的故障和异常现象及主要原因，提出防范解决措施。

让设备在一个健康、合理的工作状态下运行，这样不仅可以提高设备的使用寿命，减少设备的故障机率，还可以起到节约能源、减少开支的作用，因此，变压器维护工作的开展，实质上就是让相同的设备在节约开支、节约能源的情况下创造相同甚至更大的社会效益。

因此对社会经济发展具有重要的意义。

二、变压器维护的开展

既然变压器维护工作都这许多好处，那如何去开展这项工作呢？

下面我就从整体到个别去介绍一下这方面工作的实施。

变压维护工作主要分两方面的内容。

1、定期检测

定期检测相当于人的体检，在运行中能起到有病冶病，无病预防的作用，国家为

此也有专门的规定，下面就油式及干式两种变压器的试验内容作一些介绍，首先是油式变压器，它要检测的内容包括：

（1）.高、低压绝缘电阻

（2）.高、低压线圈直流电阻（3）.变比试验（4）.工频耐压试验（5）.绝缘油试验。

下面是一台500KVA油变压器的检测报告，一台变压器必须由具备资质的专业公司测试完毕后，出具相关的试验报告才能得到认可，（附图1）

其次是干式变压器的测试，它要检测的内容包括：

（1）.高、低压绝缘电阻

（2）.高、低压线圈直流电阻（3）.变比试验（4）.工频耐压试验（5）.铁芯绝缘电阻试验。

下面是一台干式630KVA变压器的试验报告：

（附图2）

对于以上两种变压器其测试的数据都有一个衡量的标准，为此国家专门出具了变压器预防性试验标准，对数据的合格与否有个参考，例如变比试验，它要求偏差不能超过±

0.5%，这里就不再一一介绍了。

如果数据有偏差则肯定存在或大或小的问题，这就要针对不同情况不同处理了。

2、日常维护

其实，真正在变压器故障预防中起重要作用的是日常维护工作，

主要从几方面作介绍：

（1）、日常巡查

（a）由电工每天不定期对设备进行观察，做到三到，眼到，现察设备有无异常，对油变主要观察油色、油位、呼吸器及密封情况（即有无渗漏油现象），干式主要观察风机、运行温度，另外要观察设备有无破裂、断线；

变形（膨胀、收缩、弯曲）；

松动；

漏水、漏气；

污秽；

腐蚀；

磨损；

变色（烧焦、硅胶变色、油变黑）；

冒烟（产生火花）；

有杂质异物；

不正常的动作等等。

耳到，听运行声音是否均匀，有无放电现象，有无杂音。

鼻到，闻一下电房内有无烧伤的味道，电气设备的绝缘材料因过热而产生的特有的焦糊气味，大多数的人都能嗅到，并能准确地辨别。

值班人员在进入配电室检查电气设备时，如果闻到了设备过热或绝缘材料烧焦而产生的气味时，就应着手进行检查，看看有没有冒烟变色的地方，听一听有没有放电闪络的声音，直到找出原因为止。

闻气味也是对电气设备某些异常和缺陷比较灵敏的一种判别方法。

（b）有条件，用测温枪对线头连接部分实行远距离测温，确保连接部分接触良好。

（c）定期检查电房设施，确保防小动物工作到位，严防白蚁。

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