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变压器状态评估与故障诊断摘要变压器作为电力系统的枢纽设备，其运行可靠性直接影响电力系统的 安全运行。为保证电力系统的稳定，必须加强对电力变压器绝缘的监测和 诊断。变压器绝缘内部局部放电被广泛认为是导致变压器绝缘劣化的重要 因素，与变压器运行的安全性和可靠性具有密切联系。局部放电在线监测 系统中的放电类型自动识别，能够及时发现绝缘内部局部缺陷及放电发展 程度，防止事故发生。本文首先介绍了电力变压器油中溶解气体的来源和产生机理。在故障 情况下，变压器油发生氧解和裂解，最终生成氢气和低分子煌类气体。产 生煌类气体的不饱和度随裂解能量密度（温度）的增大而增加。不同的故障,由于故障点能量不同、温度不同以及涉及的绝缘材料不同，其产气情况也 各不相同。在分析变压器油产气机理、产气特征的基础上，本文集中论述了国内 外DGA技术在电力变压器故障诊断中的应用。按油中溶解的特征气体含量 数据与注意值比较进行判断，可以对变压器等设备有无故障及故障性质作 出初步判断。按某几组“关键”特征气体组分的比值（三比值法、四比值法、无编码比值法等）大小进行判断，可以较好地确定故障的性质和状态。在总 结大量资料和工程经验的基础上,作者提出了运用DGA技术诊断变压器故 障的各类注意事项。最后，本文通过对几个实例进行了故障诊断，取得良好的诊断结果。关键词：变压器，特征气体，气相色谱，故障，诊断Fault Diagnosis of Large Type Power TransformerAbstractAs the core a ppa ra tus in el ectrica l power system,the opera tion rel ia bil ity of tra nsformer directl y infl uences the sa fety of the whol e system.In order to insure the sta bil ity of power grid,it is indispensa bl e to be reinforced the monitor a nd dia gnosis of the tra nsformer insul a tion.P a rtia l discha rge(P D)inside insul a tion is considered a s one ma jor ca use of insul a tion degra da tion in tra nsformer a nd a tta ched importa nce to the sa fety a nd rel ia bil ity of running tra nsformer.Auto-recognition to discha rge types in on-l ine P D monitoring system coul d be used to find out interna l pa rtia l defects a nd the rel eva nt discha rge devel opment degree in time,a nd then prevents equipment from the coming fa ul ts.This pa per first introduces the origin a nd the mecha nism of the dissol ved ga s in the ra nsformer oil.in the situa tion of fa il ure,the tra nsformer oil wil l be ox ygen-decomposed a nd spl it-decomposed,a nd then crea te the hydrogen a nd l ow mol ecul e ga ses.Non-sa tura tion of the hydroca rbon ga s wil l be increa sed a ccording to the increa se of the density(or tempera ture)of the spl itting energy.For different fa il ures,beca use of the different energy different tempera ture a nd different insul a tion ma teria l of the different fa il ure points,the situa tion of the ga s is different.On the ba sis of a na l ysis for the mecha nism of the dissol ved ga s in the tra nsformer oil a nd the ga s produce cha ra cteristic,this pa per centra l izel y discuss the a doption of DGA technol ogy in a nd a broa d for the dia gnoses of tra nsformer fa il ures.According to the compa re of the a ctua l da ta a nd the a l a m va l ue of the dissol ved ga s in the oil,we ca n ma ke whether there is fa il ure a nd its prima ry cha ra cteristic for the tra nsformer.Judge a ccording to the ra tio(three ra tio,four ra tio,non coding ra tio,etc.)of some group of key cha ra cteristic ga s,we ma y determine the cha ra cter a nd situa tion of the fa il ures.Summa rizing l a rge a mount of informa tion a nd engineering ex perience,the writer put forwa rd the different notices foriidia gnosing the tra nsformer fa il ures by DGA.In this pa per,with one ex a mpl e,the writer introduces the successful a ppl ica tion of dia gnosis method of non coding ra tio for the fa il ure of tra nsformer of rea cta nce.il l目录摘要-IA BSTRA CT-II第一章绪论-11.1电力变压器故障诊断的重要意义-11.2当前国内外对电力变压器故障诊断的研究现状-21.2.1专家系统-21.2.2色谱法-31.3本文所做的主要工作个今后论文的安排-5第二章变压器的故障类型-62.1 关于变压器和变压器的故障类型及原因-62.1.1电力变压器的故障类型-62.1.2变压器故障原因-112.2防范措施-142.2.1 投运前检查测试-142.3小结-15第三章变压器故障诊断方法-173.1 故障诊断技术基本原理-173.2 以油中特征气体组分含量为特征的故障诊断-183.2.1 故障诊断原理-183.3 变压器故障诊断的方法-213.3.1三比值法-213.3.1四比值法-253.3.3无编码比值法-273.4影响比值法诊断结果准确性的因素-313.4.1变压器组件的影响-323.4.2外部影响因素-333.5小结-34第四章 变压器故障时特征气体-354.1电气设备内部故障与油中特征气体的关系-364.1.1氢气(H2)的变化-364.1.2 乙烘(C2H2)变化-374.1.3甲烷(CHD 和乙烯(C2H2)的变化-374.1.4 一氧化碳(CO)和二氧化碳(C02)变化-374.1.5气体变化的总结-374.2变压器故障时变压器油中的特征气体-384.2.1热性故障时变压器油中的特征气体-384.2.2电气故障时变压器油中的特征气体-41IV4.2.3固体绝缘材料故障分析-444.3 故障变压器与气体组分关系-444.4 小结-45第五章基于模糊数学模型的诊断-465.1故障诊断的模糊性-465.2模糊数学基本知识-475.2.1隶属函数和模糊集合-475.3模糊诊断理论-485.3.1 模糊逻辑诊断原理-485.3.2隶属函数的确定-495.3.3模糊逻辑诊断方法-505.4模糊诊断的实际应用-515.4.1放电、过热故障模糊诊断-515.4.2 变压器铁芯多点接地故障模糊诊断-535.4.3 实例分析-54第六章变压器无编码比值法程序设计-596.1 无编码比值法程序流程图-596.2 程序代码与窗口显示结果-606.2.1 F orml窗口显示结果及其程序代码-606.2.2 F orm2窗口显示结果及其程序代码-616.2.3 F orm3显示窗口结果及其程序代码-636.2.4 F orm4窗口显示结果及其程序代码-696.2.5 F orm5窗口显示结果及其程序代码-706.3 实例在界面中的显示-756.4 小结-78第七章实例计算与分析-797.1实例计算-797.2 小结-81总结-82致谢-83参考文献-84外文原文：-85中文翻译：-n ov第一章绪论1J电力变压器故障诊断的重要意义电力变压器是电力系统中重要的输变电设备之一，在电力系统中处于枢纽地位，其 运行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全。随着电网的迅速发展，单台高电压、大 容量的变压器越来越多地投入电网运行，与此同时，出于制造、运输、安装和维修质量 等因素造成的电力变压器的故障不仅影响电力系统的输电能力，还可能造成电力系统的 大规模停电，给电力系统和国民经济带来巨大损失。因此，提高电力变压器运行的可靠 性，对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。然而，除了在电力变压器设计制 造过程中提高可靠性外，更关键的是要在变压器的运行过程中提高其维护与修建水平。近年来，状态维修CBM又称预知性维修PDM作为一种较定期检修方式越来越受 到我国电力企业的欢迎。所谓状态维修是企业以安全、可靠性、环境、成本等为基础,根据设备的运行工况，基本状态以及同类设备家族历史等资料，通过设备的状态评估、风险分析，制定设备检修计划，达到设备运行可靠，检修成本合理的一种设备维修策略。设备的故障诊断实际上是指在设备不解体的情况下，根据人类积累的经验和数据,采用一定的技术手段对设备所处的状态进行判断、对设备的故障及其发展变化进行诊断 和估计的技术。随着传感技术、微电子、计算机软硬件和数字信号处理技术、人工神经 网络、专家系统、模糊集理论等综合智能系统在状态监测及故障诊断中的应用，使设备 状态监测和先进诊断技术的研究得到巨大发展，成为电力系统中的一个重要研究领域。长期以来为确保电力系统安全运行，电力行业一直根据电力设备预防性试验规程中 的规定对电力设备进行定期的停电试验、检修和维护。这种计划检修体制无疑在电气设 备绝缘故障诊断、防止设备故障发生、保证安全可靠的供电方面起着很好的作用。但计 划检修是按照预试规程所规定的试验周期到期必修，而不顾电气设备绝缘的实际状况,具有很大的盲目性和强制性，因而可能造成设备的过度检修，浪费大量的人力和物力。同时，这种过度检修还有可能因检修时不慎，或者由于频繁的拆装而引起新的绝缘隐患。更重要的是对一台容量高压电力变压器来说，定期对它施加低于其运行电压的试验电压 来测量各项相关参数以发现其绝缘缺陷的灵敏度较差，往往难以发现潜伏性缺陷。同时 1它不能反映绝缘的劣化及缺陷的发展过程，因而它不能及时准确的发现故障。1.2 当前国内外对电力变压器故障诊断的研究现状国内外对电力变压器监测与故障诊断技术的发展趋势是进一步加强信号处理、识 别诊断、人工智能等新技术的应用；综合性、分布式、远程监测诊断系统与专家系统和 色谱法的应用；以可靠性为中心的维修技术的推广等。据有关资料介绍，目前国外用于高压电力设备故障诊断的专家系统还很少，变压器 故障诊断专家系统则更少。国内开发变压器故障诊断专家系统始于80年代末，主要是 一些大专院校和科研单位进行这方面的研究。但大多数是理论研究和设想，并且大多集 中对油中气体色谱结果的分析上,生成的程序功能单一，只有少数成了实用的专家系统。1.2.1 专家系统专家系统(Expert System)是一个具有智能特点的计算机程序，它的智能化主要 表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此，专家系统必须包 含领域专家的大量知识，拥有类似人类专家思维的推理能力，并能川这些知识来解决实 际问题。故障诊断专家系统以人机对话方式利川知识库中的事实与规则，采川相应的推理机 制，分析并给出相应的诊断结果及维修建议。基于产生式规则的故障诊断专家系统，一直是诊断专家系统中应用最广泛的一种模 式，具有表达直观、形式统一、模块化强和推理机制简单等特点。通常包括人机接口、知识库、推理机、故障解释模块和综合数据库等部分。其结构如图1.1所示。2用户 专家图1.1专家系统结构图专家系统的特点：（1）为解决特定领域的具体问题，除需要一些公共的常识，还需 要大量与所研究领域问题密切相关的知识；（2）一般采川启发式的解题方法；（3）在解题 过程中除了用演绎方法外，有时还要求助于归纳方法和抽象方法；（4）需处理问题的模 糊性、不确定性和不完全性；（5）能对自身的工作过程进行推理（自推理或解释）；（6）采用基于知识的问题求解方法；（7）知识库与推理机分离。1.2.2 色谱法色谱法是一种重要的分离分析方法，它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系 数（或吸附系数、渗透性），当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配 而实现分离。在色谱技术中，流动相为气体的叫气相色谱，流动相为液体的叫液相色谱。固定相可以装在柱内，也可以做成薄层。前者叫柱色谱，后者叫薄层色谱。根据色谱法 原理制成的仪器叫色谱仪，目前，主要有气相色谱仪和液相色谱仪。（一）色谱法判断故障的常用方法1、按油中溶解的特征气体含量分析数据与注意值比较进行判断按特征气体主要包括（C1C2）、C2H2、H2、CO、C02等。变压器内部在不同故障 下产生的气体有不同的特征，可以根据绝缘油的气象色谱测定结果和产气的特征及特征 气体的注意值，对变压器等设备有无故障及故障性质作出初步判断。2、根据故障点的产气速率判断3有的设备因某些原因使气体含量超过注意值，不能断定故障；有的设备虽低于注意 值，如含量增长迅速，也应引起注意。产气速率对反应故障的存在、严重程度及其发展 趋势更加直接和明显，可以进一步确定故障的有无及性质。它包括绝对产气速率和相对 产气速率两种，判断变压器故障一定要用绝对产气速率。3、三比值法判断只有根据各特征气体含量的注意值或产气速率注意值判断可能存在故障时，才能用 三比值法判断其故障的类型。部颁导则采用国际电工委员会（IEC）提出的特色气 体比值法作为判断变压器等充油电气设备故障类型的主要方法。此方法中每种故障对应 的一组比值都是典型的，对多种故障的联合作用，可能找不到相应的比值组合，此时应 对这种不典型的组合比值进行分析，从中可以得到故障复杂性和多重性的启示。例如，三比值为121或122可以解释为放电兼过热。4、故障严重程度与发展趋势的判断在确定故障的存在及故障类型的基础上，必要时还要了解故障的严重程度和发展趋 势，以便及时制定处理措施，防止设备发生损坏事故。对于判断故障的严重程度与发展 趋势，在川IEC三比值法的基础上还有一些常川的方法，如瓦斯分析、平衡判断和问 归分析等。5、目前国内常用的测定仪器及特点在国内应用较广泛的色谱仪有国产的G C900SD型，国外产生的岛津G C6890 型气象色谱仪，这两种色谱仪性能优良、灵敏度高，但价格昂贵，且需通过改装才能满 足测试要求。而采用BSZ系列变压器油色谱在线装置进行监测，可及时发现变压器油 的异常情况，但只能测定油中烽类气体，对H2、CO、CO2的含量不能测定。此外，便 携式油中气体测试仪正在不断开发应用，较成熟的有日本POD410型油中气体测试仪 与加拿大HYDRA N103型油中氢气测试仪。这些仪器操作简单，携带方便，在现场 就可进行油样测定，但不能对油中气体的7个组分全部进行测定，测定精度稍差。（二）色谱法判断故障的不足之处油中气体分析对运行设备内部早期故障的诊断虽然灵敏，但由于这一方法的技术特 点，使它在故障的诊断上有不足之处，例如对故障的准确部位无法确定；对涉及具有同 一气体特征的不同故障类型（如局部放电与进水受潮）的故障易于误判。因此，在判断 故障时，必须结合电气试验、油质分析以及设备运行、检修等情况进行综合分析，对故 障的部位、原因、绝缘或部件的损坏程度等做出准确的判断，从而制定出适当的处理方 法。所以色谱分析是电力设备绝缘试验必不可少的试验项目之一，尤其是对潜伏性故障 4的分析更为重要。1.3 本文所做的主要工作个今后论文的安排本章首先阐述了变压器在电力系统中的重要性，并指出了了变压器故障对社 会造成的经济损失和危害，说明了变压器故障诊断的重要性，接着分别介绍了专 家系统和色谱法的概念、性质、应用和优缺点，为变压器故障检测系统提供了一 个很好的方法。本论文今后的工作安排是：通过讨论电力变压器运行中常见的异常情况及其原 因，总结了几种工程上常见变压器故障类型。对于如何较好地确定故障的类型和状态,可按变压器故障产生的特征气体组分的比值（三比值法、四比值法、无编码比值法等）大小进行判断，也可以建立模糊数学模型对变压器故障进行诊断。并且分别结合几个具 体实例阐述了它们在变压器实际故障判断中的运用。实践证明，比值法是非常适用的一 种变压器故障诊断方法,但在具体运用时还必须充分考虑其它因素进行综合判断分析，才能够较准确地找到故障根源。最后以一个实例，介绍特征气体无编码比值法在变压器 故障诊断中的应用。5第二章变压器的故障类型变压器在运行中，会受各种因素的影响而造成其部件不能正常工作，最严重的情况 是造成变压器失效，从而影响电网的正常运行，这种情况会造成巨大的经济损失。根据电力部门的规定，如果在运行中变压器某个部位（或部件）经过检查、试验,证实存在问题或缺陷，但通过检修的方式能够使变压器继续正常运行，或者由于变压器 自身的某种原因引起变压器跳闸，但不需要修理便可重新投入运行的情况，均属于故障。故障有可细分成两类。如果按照变压器对电力系统供电影响的程序来划分，在运行 中出现的故障必须停电检修，应属于一类故障。对于一类故障首先应从结构设计、制造 工艺、材料质量和运行维护方面严加注意。如果故障是出在计划检修或预防性试验中，但仍可以使变压器坚持运行到检修期的，应属于第二类故障。对于第二类故障应该加强 现场的维护和监测，设法控制故障不向严重发展。2.1 关于变压器和变压器的故障类型及原因2.1.1 电力变压器的故障类型油浸电力变压器的故障类型被分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油 箱内发生的各种鼓掌，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间 发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。外部故障为变压器油箱外 部绝缘套管机器引出线上发生的各种故障，引出线之间发生相间故障等而引起变压器内 部故障或绕组变形等。变压器的内部故障从性质上一般又分为热故障和电故障两大类。热故障通常为变压 器内部局部过热、温度升高。根据其严重程度，热性故障常被分为轻度过热（一般低于 150）低温过热（150 300）、中温过热（300 700）,高温过热（一般高于 700）四种故障情况。电故障通常指变压器内部在高电场强度的作用下，造成绝缘性 能下降或劣化的故障。根据放电的能量密度不同，电鼓掌又分为局部放电、火花放电和 高能电弧放电三种故障类型。（一）断路故障变压器断路故障主要指变压器出口短路，以及内部引线或绕组间对地短路，及相与6相间发生的短路二导致的故障。变压器正常运行中由于受出口短路故障的影响，遭受损坏较为严重。据有关资料统 计，今年来，一些地区n okv及以上电压等级的变压器遭受短路故障电流冲击直接导致 损坏的事故，约占全部事故的50%以上，与前几年相比呈大幅度上升的趋势。这类故 障的案例很多，特别是变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组，严重时可能 要更换全部绕组，从而造成十分严重的后果和损失，因此，尤应引起足够的重视。1、变压器出口短路主要包括：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路等 几种类型。根据资料统计表明，在中性点接地系统中，单相接地短路约占全部短路 故障的65%,两相短路约占10%15%,两相接地短路约占15%20%,三相短路约 占5%,其中三相短路时的短路电流最大，国标G B1094.585中就是以三相短路电 流为依据的。2、短路电动力引起绕组变形故障变压器短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的；如果短路电流大，继电保护延时时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组 损坏。对于轻微变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁物的 拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效成也会使变压器 损坏。因此诊断绕组变形程度，制定合理的变压器检修周期是提高变压器抗短路能 力的一项重要措施。（二）过热故障变压器的过热故障是常见的多发性故障，它对变压器的安全运行和使用寿命带来严 重威胁，因此，分析，判断和预防变压器过热故障已成为变压器制造和运行部门广泛关 注的问题之一。变压器运行时有空载损耗和负载损耗产生，这些损耗发自于变压器绕组,铁芯和金属结构件中。损耗转化为热量后，一部分用来提高绕组、铁芯及结构件本身的 湿度，另一部分热量向周围介质（如绝缘物、变压器油等）散出，是发热体周围介质的 温度逐渐升高，再通过油箱和冷却装置对环境空气散热。当各部分的温差达到能使产生 的热和散出的热平衡时，即达到稳定状态，各部件的温度不再变化；反之，在变压器中 任何一个部位，如果其发热量大于预期值，不能达到发热和散热在规定的限值内平衡，这就发生了过热现象。为叙述方便起见，把由于过热引起的故障、障碍和缺陷，统称为 过热故障。变压器在运行过程中，涉及到电、磁、热、力等方面的作用，因此，导致变压器过 热故障的原因多种多样，其分类也不同。过热故障按发生部位可分为内部过热故障和外 7部过热故障。内部过热故障包括绕组、铁芯、油箱、夹件、拉板、五载分接开关，连接 螺栓及引线等部件；外部过热故障包括套管、冷却装置、有载分接开关的驱动控制装置 以及其他部件组件。根据变压器过热故障性质可分为以发热异常为主的发热异常型过热 故障和以散热异常为主的散热异常型过热故障，而发热异常型过热故障又分为电流（主 要指环流和涡流）异常型过热故障和电阻异常型过热故障。按过热故障原因主要分类如 下：（1）设计和工艺制造缺陷（含材料质量问题）；（2）产品运输和现场安装不良；（3）运行环境和条件异常；（4）运行操作和维护不当；（5）其他原因（如绝缘，油的自然老化）。（三）变压器组件故障在变压器组件中，分接开关和套管的故障率最高。两者相比之下，分接开关的故障 率又要高于套管的故障率。1、分接开关是带传动装置的有载调压或无励磁调压变压器的调压部件。有载调压分接 开关要在高电压和大电流下频繁动作。分接开关的故障主要分两大类：机械故障和电气故障。机械故障包括自然磨损、异常磨损、运转失效、机械疲劳损坏或经受外力作用所导 致的部件损坏。电气故障包括有短路电流引起的电弧熔蚀或由于触头接触不良引起的异常发热，燃 弧放电以及雷击或异常过电压所造成绝缘油性能劣化及至绝缘击穿。机械和电气故障的最终结果均可导致分接开关失灵甚至烧毁。3、套管的故障则主要体现在套管本身生产质量差，套管与变压器配合不好等方面。（四）绕组故障绕组中的故障，即发生在变压器线圈、纵绝缘和端子中的故障。绕组中的故障主要 表现在以下几个方面：如果用来绕制线圈的铜导线的棱表面有毛刺或棱的曲率半径较小，那么当运行中的 变压器在承受重复的电磁力作用时，尤其是当变压器外部短路或合闸操作时的电磁力冲 击时，导线上的毛刺活陡棱将毁损坏绝缘进而导致线圈匝间短路。如果变压器线圈的接头因焊接等等致使质量欠隹，线圈引出线和套管导电杆连接不 好，变压器在运行中会由于接头过热从而导致局部绝缘劣化，严重者会由于接头断开而 8造成绕组断路。如果线圈的绝缘中渗入水分或器身干燥处理的不彻底，那么运行中的变压器容易发 生匝间短路。(4)运行中的变压器遭受严重的外部短路时，在电动力和机械力的作用下，变压器绕组 的尺寸或形状将发生不可逆的变化。经常表现为绕组轴向和径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。绕组变形是目前变压器稳定运行的一大隐患。在雷电冲击或对地弧光放电甚至冲击合闸等瞬变过程中可能会造成绕组薄弱处(诸 如:高压绕组的起始几匝、绝缘导线的末端、舟联线圈的脸县以及中性点等处)发生绝缘 损坏乃至击穿。(6)严重的持续过载可在整台变压器中引起高温，造成线圈绝缘变脆、脱落，引起绕组 匝间短路，绝缘油因高温劣化，产生的油泥将沉积在油箱底部、线圈及铁心构件上，变 压器会因此散热不良，并使得过热更趋严重，最终导致变压器损坏。(五)铁芯故障变压器铁心和绕组是传递、交换电磁能量主要部件，要使变压器可靠运行，除绕组 质量合格外，铁心质量好坏是决定正常运行的关键。磁路中的故障，即出现在变压器的 铁心、铁扼及其夹件中的故障。多年来统计资料表明，它在变压器事故比例中一直居高 不下。磁路中的故障主要表现在以下几个方面：在老式心式变压器中，夹紧铁心心柱和铁辘叠片的穿心螺杆的绝缘件击穿，引起铁 心叠片局部短路从而产生很大的局部涡流；此外两根或多根穿心螺杆的绝缘被击穿，当 磁通穿过由这些螺杆形成的短路时，在这些螺杆中就要流过较大的循环电流。当位于铁 心心柱端部的一根穿心螺杆及与其相邻的铁辘上的一根穿心螺杆的绝缘发生击穿时，由 于这两根螺杆之间穿过的几乎是从心柱到铁辘的全部磁通，所以此时的损坏最严重。因 为由这些螺杆与外部夹件形成的通路的阻抗很低，所以产生的热损耗很大，有时可能会 烧毁整台铁心。由于故障的部位的不同，有时也表现为烧焦邻近线圈的绝缘而引起绕组 的匝间短路。铁心叠片之间的绝缘或与铁辘夹件之间的绝缘也可能产生损坏。此时会产生很大的 循环涡流，并由此产生可观的热量，从而危及铁心和线圈的绝缘，变压器的铁损也会随 之增加。在变压器铁心制作过程中，若铁心或铁扼叠片的边缘形成较大的毛刺或铁心叠片间 夹杂金属物质甚至铁心叠片产生微小的弯折，则变压器在运行中会由于这些缺陷导致铁 心叠片的局部形成短路，由此产生的涡流会使铁心局部过热。9(4)正常运行中的变压器应确保其铁心为一点接地。一旦形成多点接地，运行中的变压 器轻则发生局部过热，重则导致变压器跳闸甚至造成变压器直接损坏。(六)分接开关故障有载分接开关内部传动结构较为复杂，而且经常操作进行切换，也是故障常出现的 部位，统计分析表明，造成有载分接开关故障和事故的主要原因是制造质量不良。其主 要故障形态为：选择开关接触不良，甚至合不到位，造成触头过热、放电烧损及断轴。切换开关内触点接触不良，绝元件机械强度不够而损坏。切换开关油室密封不良造成大、小油箱连通，使变压器本体油箱箱中可燃性气体含 量异常增高导致误判断。操作机构内低压控制电器及辅助元件质量不稳定，造成分接开关拒动、连调、位置 指示失灵等故障。(七)引线故障引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环接，其接头是通过焊接而成，因而焊接质量直接影响到引线的故障发生。其主要故障模式有:引线短路、引线断 路、引线接触不良。引线断路成使变压器立停止运行，引线相间短路如不及时处 理会导致绕组相间短路扩大事故发展成为灾难性故障，属致命性故障。引线对地 短路、接触不良将会产生局部高温烧断引线而使变压器停运，因而属于临界性故 障。(八)套管故障套管是变压器内绕组与油箱外联结引线的重要保护装置。它长期遭受电场、风雨、污染等影响，易使瓷釉龟裂绝缘油老化。它也是变压器故障多发部位，套管也是电力变 压器与外部电网或设备连接的桥梁，其运行中的故障形态主要有如下几种：(1)套管密封不良导致进水受潮；套管瓷套的表面沉积有灰尘、油污和盐雾等，常常会引起套管的污闪；套管因漏油致使套管缺油而过热；(4)套管引线渔穿缆线焊接不良或导电杆与将军帽螺纹配合不良而过热；套管末屏接地不良或开断；(6)套管与绕组引线联接固定销脱落造成悬浮放电；套管内电容屏绝缘有缺陷导致局部放电；安装不当引起套管损坏。10（九）漏油故障变压器运行中渗漏油现象比较普遍，油位在规定范围内运行过程中要定期安排计划 检修，但是变压器油渗漏严重或连续从破损处不断外溢，以至于油位计测不到油位，此 时应立即将变压器停止运行，查找原因并及时补漏加油。变压器油的油面过低，使套管 引线和分接开关暴露在空气中，则绝缘水平将大大降低，因此容易引起击穿放电现象。（十）密封不良变压器密封不良主要是连接处处理不好，如焊接质量不良、大罩变形、法兰不平、砂眼以及密封圈失效等原因造成。其后果是漏油、漏气，故障时影响范围大。故障模式 有密封圈老化、瓷套脱落或破裂、箱体焊点裂纹、潜油泵处漏气等。2.1.2 变压器故障原因1、变压器过负荷变压器过负荷严重时，会发出很大而且沉重的“嗡嗡”声电压过高,当电源电压过高时,会使变压器过励磁响声增大且尖锐绕组发生短路,音响中夹有水的沸腾声,发出“咕噜咕噜”的气泡逸出声,可能是绕组 有较严重的故障，使其附近的零件严重发热而油气化,此时应立即停止变压器运行进行 检修。调压分接开关不到位或接触不良，当变压器投人运行时,分接开关不到位，将发出较 大的“啾啾”响声，严重时造成高压熔丝熔断，如果分接开关接触不良就会产生轻微 的“吱吱”火化放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头，遇到这种情况 要及时停电修理掉人异物或穿芯螺杆松动，当变压器夹紧铁芯的穿芯螺杆松动，铁芯上 遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件时，变压器将发出“叮叮当当”的敲击声或“呼（呼）”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声，而变压器的电压,电流和温度却正常绝缘油的颜色，温度与油位也无大变化，这时应停止变压器运行进行 检查。变压器的铁芯接地线断,当铁芯接地断线时,变压器将产生“哗剥哗剥”的轻微放电 声。（6）内部放电,送电时听到“僻啪僻啪”的清脆击铁声，则是导电弓I线通过空气对变压器 外壳的放电声，如果听到通过液体沉闷的“僻啪”声，则是导体通过变压器的油面对外 壳的放电声，如属绝缘距离不够，则应停电吊芯检查，加强绝缘或增设绝缘隔板。11变压器高压套管脏污和裂损，当变压器的高压套管脏污,表面釉质脱落或裂损时会发 生表面闪络，听到“嘶嘶”或“哧哧”的响声，在气候恶劣或夜间时，还可见到电晕辉 光或蓝色，紫色的小火花，此时，应清理套管表面的脏污，再涂上硅油或硅脂等涂料。外部线路断线或短路,当线路在导线的连接处或.接处发生断线，在刮风时时接时断,接触时发生弧光或火花,这时变压器就发出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫声，当低压线路 发生接地或出现短路事故时，变压器就发出“轰轰”的声音，如果短路点较近，变压器 将发出像老虎的吼叫声。音响中夹有连续的有规律的撞击或摩擦声时，可能是变压器某些部件因铁芯振动而 造成机械接触或是因为静电放电引起的异常响声，而各种测量表计指示和温度均无反应,这类响声虽然异常，但对运行无大危害不必立即停止运行,可在计划检修时予以排除。2、变压器温度异常升高变压器在负荷和散热条件，环境温度都不变的情况下，温度不断升高也是变压器故 障象征，引起温度异常升高的原因有：变压器匝间，层间，股间短路；变压器铁芯局部 短路；因漏磁或涡流引起油箱，箱盖等发热；长期过负荷运行或事故过负荷；散热条件 恶化等。变压器温度异常时，成先查明原因后，再采取相应的措施予以排除，把温度降下来，如果是变压器内部故障引起的，应停止运行进行检修。3、油枕或防爆管喷油爆炸喷油爆炸的原因是变压器内部的故障短路电流和高温电弧使变压器油迅速老化，而 继电保护装置又未能及时切断电源，使故障较长时间持续存在，箱体内部压力持续加大，高压油气从防爆管或箱体其它强度薄弱处喷出造成事故，引发此故障的原因如下：绝缘损坏,匝间短路等局部过热,变压器进水,雷击等过电压是使绝缘损坏,导致内部 短路的基本因素。断线产生电弧,线组导线焊接不良，引线连接松动等因素在大电流冲击下可能造成断 线,断点处产生高温电弧使油气化促使内部压力增高。调压分接开关故障，配电变压器高压绕组的调压段线圈是经分接开关连接在一起的，分接开关触头审接在高压绕组回路中和绕组一起通过负荷电流和短路电流,分接开关动 静触头发热,跳火起弧,可使调压段线圈短路。4、油色显著变化和严重漏油取油样时发现油内含有碳粒和水分,油的酸价增高，闪点降低,随之绝缘强度降低,此 时易引起绕组与外壳击穿,应及时更换变压器油。12严重漏油,变压器运行中渗漏油现象比较普遍，油位在规定的范围内，仍可继续运行 或安排计划检修。但是变压器油渗漏严重或连续从破损处不断外溢，以至于油位计已见 不到油位，此时应立即停止运行，补漏和加油。另外变压器油的油面过低，使套管引线 和分接开关暴露于空气中，绝缘水平将大大降低，因此易引起击穿放电。引起变压器漏 油的原因有：焊缝开裂或密封件失效，运行中受到振动，外力冲撞，油箱锈蚀严重而破 损等。5、瓦斯保护动作瓦斯继电器的动作原因根据故障的性质可分为两类：轻瓦斯动作与重瓦斯动作。引发轻瓦斯动作原因：因滤油，加油或冷却系统不严密，以致空气进人变压器；因 温度下降或漏油，使油面缓慢降落；由于发生穿越性短路故障；因变压器故障而产生少 量气体；保护装置二次回路故障。引发重瓦斯动作原因有：变压器发生严重故障，油温国J烈上升，同时分解出大量气 体，使变压器油很快地流向油枕；当发生穿越性短路时，浮子继电器的下浮筒，挡板,水银接点和二次接线发生故障。由此可见，瓦斯继电器动作并不完全意味着变压器内部有故障。为了弄清原因，首 先应对变压器外部进行检查。查不出异常现象时，再由继电器内聚的气体多少及颜色,化学成分来鉴别。根据气体的多少可以估计变压器故障的大小，无色无味的气体是空气,动作原因是变压器排出的气体所致。如气体可燃，则动作系由内部故障引起。在鉴别气体时必须迅速，时间一长，颜色就会消失。如气 体是可燃的，无论有无备用变压器，也必须停下来查明原因。如果根据气体仍查不出原 因，可进行变压器油的简化试验，如闪光点比过去纪录低，0以上时，则证明变压器内 部有故障，必须修理。6、三相电压不平衡引发三相电压不平衡原因：三相负载不平衡，引起中相点位移；系统发生铁磁谐振;绕组局部发生匝间和层间短路。132.2 防范措施2.2.1 投运前检查测试(1)、储油柜上的油位计是否完好，油位是否清晰且在与环境温度相符的油位线上。(2)、外壳、顶盖、套管、油位计和放油阀等处是否密封良好，有无渗油现象。(3)、防爆管(安全气道)的防爆膜是否完好，呼吸器的吸潮剂是否失效。(4)、变压器的外壳、低压侧中性点、避雷器的接地是否牢固可靠，是否有接地装置 测试记录，接地电阻是否符合要求(接地电阻不大于4Q)。(5)、变压器高、低压引线的连接是否松弛，是否有电力电缆测试记录，绝缘是否良 好，相色是否正确。(6)、变压器的绝缘电阻和直流电阻，应符合G B501502006(电器装置安装工程电气 设备