电力变压器常见故障分析及处理
一、常见故障分析
1、内部声音异常
正常运行的变压器，会发出均匀的电磁交流声，在变压器运行不正常时，有时会出现声音异常或声音不均匀。造成该现象的主要原因：变压器过负荷运行时，内部会发出很沉重的声音，在内部零件发生松动的情况下，会有不均匀的强烈噪声发出。假如未夹紧铁芯最外层硅钢片，则会在运行时产生震动，发出噪音。此外，变压器发出异响还有可能是由于变压器顶盖螺丝松动所致。
变压器内部过电压时，会导致铁芯接地线断路，或一二次绕组对外壳闪络，在外壳及铁芯感应出高电压，使变压器内部发出噪音。假如变压器内部发生击穿或者接触不良，会由于放电而发出吱吱的声音。若发生短路或接地，将有较大的短路电流出现在变压器绕组中，使其发出大且异常的声音。若设备有可能产生谐波，或将大容量的用电设备接在变压器负载上，则易产生较大的启动电流会使变压器发出异常噪音。
2、瓦斯保护故障
一种情况是发生了瓦斯保护信号动作。瓦斯保护其动作灵敏可靠，变压器内部大部分故障都可被瓦斯保护有效监视。在瓦斯保护信号动作发生后，即可恢复到正常音响信号，对变压器的运行情况严密监视。
一般来讲，有几种原因可以引起瓦斯保护动作：一是在变压器进行滤油或加油时，没有及时排出带入变压器内部的空气，变压器运行时油温升高，逐渐排出内部空气，引发瓦斯保护动作；二是变压器发生穿越性短路，或者由于内部故障产生气体而引发瓦斯保护动作。
当发生瓦斯保护信号动作时，若检查中未发现异常，就要立刻对瓦斯继电器中的气体进行收集，并分析试验。假如气体不燃烧且无色无味，则可认为变压器内部被空气侵入，这种情况下，变压器是正常运行的，只需立即将瓦斯继电器中的气体放出即可，同时注意观察信号动作时间间隔是否越来越长，直至不久消失。假如气体是可燃的，则可证明变压器发生了内部故障，应将变压器立刻停止运行，并进行电气试验，查找事故原因，送去检修。
另一种情况是发生了瓦斯保护动作与跳闸。发生此情况的原因有以下几种：首先是有严重故障发生在变压器内部；此外还有保护装置二次回路发生了故障；假如变压器是大修后或者新近安装投入运行的，有可能因为变压器油中含有的空气过快分离而造成保护动作与跳闸；还有一种原因是由于变压器内的油位下降速度过快而引起。在发生瓦斯保护动作与跳闸后，值班人员应立即解除工作变压器，对其外部实施检查。检查其防爆门是否完整、是否有绝缘油喷溅现象、外壳是否鼓起、油位是否正常等。然后分析收集的气体，对变压器内部故障的性质进行鉴定，检修完毕，并经试验合格后，方可再次投运。
3、自动跳闸故障
发生自动跳闸故障时，应进行外部检查，查明保护动作情况。假如在检查之后，确认是由于人员误动作或者外部故障，而不是内部故障引起的，则可越过内部检查步骤，直接投入送电。假如发生的是差动保护动作，就应彻底、全部检查保护范围内的设备。还应注意的是，变压器起火燃烧也是极其危险的事故，变压器内含有的不少物质都具有可燃性，不及时处理可能导致火灾扩大，甚至发生爆炸。以下一些因素可能导致变压器着火：由于内部故障致使变压器散热器或外壳破裂，变压器油燃烧着溢出；在油枕的压力下，变压器油流出并在变压器顶盖上燃烧；变压器套管的闪络和破损等。这类事故发生时，变压器会发生保护动作，断路器会断开。若断路器因故未断开，则需立即手动来完成，停止冷却设备，拉开电源的隔离开关，扑救火情。变压器灭火应用泡沫式灭火器，火势紧急时也可用砂子灭火。
4、绕组故障
绕组故障主要包括接头开焊、断线、相间短路、绕组接地、匝间短路等等。 以下几点原因引发了这些故障：(1)变压器在检修或制造时，损害了局部绝缘，留下了后遗症；(2)变压器在运行中因长期过载或散热不良，有杂物落入绕组内，使温度长期过高，导致绝缘老化；(3)压制不紧，制造工艺不良，变压器机械强度无法经受短路冲击，使绝缘损坏，绕组变形；(4)由于绕组受潮而导致绝缘膨胀堵塞油道，致使变压器局部过热；(5)绝缘油与空气接触面积过大，或因混入水分而劣化，升高了油的酸价，油面太低或者绝缘水平下降，使得绕组暴露于空气中，没能尽快处理。
变压器绕组直流电阻的检测是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。
绕组直流测电阻，需用大容量蓄电池或稳流源通大电流测量。
假如发生匝间短路，则表现为各相直流电阻不平衡，电源侧电流略有增大，变压器过热油温增高，有时还发生油中有不停的冒泡声。匝间短路轻微时，可引起瓦斯保护动作，而严重的匝间短路则可造成电源侧的过流保护或者差动保护动作。因为更严重的相间短路或单相接地等故障绕组常常会因匝间短路而引起，匝间短路发生时，应尽快处理。
5、油位过高或过低
变压器油位过低，假如油位低于变压器上盖，可能导致瓦斯保护误动作，严重时，甚至会使变压器线圈或引线油面露出，引发绝缘击穿事故。油位过高，则易引起溢油。
产生油位过低的主要原因：温度过低、检修变压器放油之后没有及时补油，长期漏油、渗油等。有多种因素影响变压器油位的变化，如壳体渗油、冷却装置运行状况变化、周围环境变化以及负荷变化等。
正常运行时，变压器油位应在油位计的1／3～1／4之间。除漏油外，油位下降或上升主要取决于油温下降或上升。变压器油的体积直接受油温变化影响，导致油标的油面升降，所以，在装油时，一定要结合当地气温选择注油的合适高度。环境因素的变化与负荷的变化都是影响变压器油温的主要因素。
6、导电回路和调压开关故障
导电回路故障主要是引线接触不良，线圈导线接头焊接差以及虚焊等原因引起。接头连接不好，将引起发热甚至烧断，严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电；变压器的引出端头都是铜制的，在屋外和潮湿的场所中，不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分，即电解液在电耦的作用下，铝被强烈电腐蚀，触头很快遭到破坏，以致发热甚至可能造成重大事故。
调压开关故障主要是由于调压开关主触头没有到位，调压开关抽头引线松动，调压开关触头烧毛，调压开关触头接触压力不够；有载调压开关中切换开关接触不良，切换开关触头烧毛，过渡电阻短线等引起的。
二、变压器常见事故的处理
1、变压器自行跳闸后的处理
为了变压器的安全运行及操作，变压器高、中、低压各侧都装有断路器，同时还装设了必要的继电保护装置。当变压器的断路器自动跳闸后，运行人员应立即清楚、准确地向值班调度员报告情况；不应慌乱、匆忙或未经慎重考虑即行处理。待情况清晰后，要迅速详细向调度员汇报事故发生的时间及现象、跳闸断路器的名称、编号、继电保护和自动装置的动作情况及表针摆动、频率、电压、潮流的变化等。并在值班调度员的指挥下沉着、迅速、准确地进行处理。
(1)为加速处理事故，限制事故的发展，消除事故的根源，并解除对人身和设备安全的威胁，应进行下列操作：
1)将直接对人员生命有威胁的设备停电；
2)将已损坏的设备隔离；
3)运行中的设备有受损伤的威胁时，应停用或隔离
4)站用电气设备事故恢复电源；
5)电压互感器保险熔断或二次开关掉闸时，将有关保护停用；
6)现场规程中明确规定的操作，可无须等待值班调度员命令，变电站当值运行人员可自行处理，但事后必须立即向值班调度员汇报。
(2)改变运行方式使供电恢复正常，并查明变压器自动跳闸的原因。
1)如有备用变压器，应立即将其投入，以恢复向用户供电，然后再查明故障变压器的跳闸原因。
2)如无备用变压器，则只有尽快根据掉牌指示，查明何种保护动作。
在查明变压器跳闸原因的同时，应检查有无明显的异常现象，如有无外部短路、线路故障、过负荷、明显的火光、怪声、喷油等。如确实证明变压器两侧断路器跳闸不是由于内部故障引起，而是由于过负荷、外部短路、或保护装置二次回路误动造成，则变压器可不经外部检查重新投入运行。
如果不能确定变压器跳闸是由于上述外部原因造成的，则必须对变压器进行内部检查。主要应进行绝缘电阻、直流电阻的检查。经检查判断变压器无内部故障时，应将瓦斯保护投入到跳闸位置，将变压器重新合闸、整个过程，应慎重行事。
如经绝缘电阻、直流电阻检查判断变压器有内部故障，则需对变压器进行吊芯检查。
2、变压器气体保护动作后的处理
变压器运行中如发生局部发热，在很多情况下，没有表现为电气方面的异常，而首先表现出的是油气分解的异常，即油在局部高温作用下分解为气体，逐渐集聚在变压器顶盖上端及瓦斯继电器内。区别气体产；生的速度和产气量的大小，实际上是区别过热故障的大小。
(1)轻瓦斯动作后的处理。轻瓦斯动作发出信号后，首先应停止音响信号，并检查瓦斯继电器内气体的多少，判明原因。
1)非变压器故障原因。如：空气侵入变压器内(滤油后)；油位降低到气体继电器以下(浮子式气体继电器)或油位急剧降低(挡板式气体继电器)；瓦斯保护二次回路故障(如气体继电器接线盒进水、端子排或二次电缆短路等)。如确定为外部原因引起的动作，则恢复信号后，变压器可继续运行。
2)主变压器故障原因。如果不能确定是由于外部原因引起瓦斯信号动作，同时又未发现其他异常，则应将瓦斯保护投入跳闸回路，同时加强对变压器的监护，认真观察其发展变化。
(2)重瓦斯保护动作后的处理：运行中的变压器发生瓦斯保护动作跳闸，或者瓦斯信号和瓦斯跳闸同时动作，则首先考虑该变压器有内部故障的可能。对这种变压器的处理应十分谨慎。
故障变压器内产生的气体是由于变压器内不同部位判明瓦斯继电器内气体的性质、气体集聚的数量及速度程度是至关重要的。不同的过热形式造成的。因此，对判断变压器故障的性质及严重程度是至关重要的。 1)集聚的气体是五色无臭且不可燃的，则瓦斯动作的原因是因油中分离出来的空气引起的，此时可判定为属于非变压器故障原因，变压器可继续运行；， 2)气体是可燃的，则有极大可能是变压器内部故障所致。对这类变压器，在未经检查并试验合格前，不允许投入运行：
变压器瓦斯保护动作是一种内部事故的前兆，或本身就是一次内部事故。因此，对这类变压器的强送、试送、监督运行，都应特别小心，事故原因未查明前不得强送。
3、变压器差动保护动作后的处理
差动保护是为了保证变压器的安全可靠的运行，即当变压器本身发生电气方面的故障(如层间、匝间短路)时尽快地将其退出运行，从而减少事故情况下变压器损坏的程度。规程规定，对容量较大的变压器，如并列运行的6300kVA及以上、单独运行的10000kVA及以上的变压器，要设置差动保护装置。与瓦斯保护相同之处是这两种保护动作都比较灵敏、迅速，都是保护变压器本身的主要保护。与瓦斯保护不同之处在于瓦斯保护主要是反映变压器内部过热引起油气分离的故障，而差动保护则是反映变压器内部(差动保护范围内)电气方面的故障。差动保护动作，则变压器两侧(三绕组变压器则是三侧)的断路器同时跳闸。
(1)运行中的变压器，如果差动保护动作引起断路器跳闸，运行人员应采取如下措施：
1)首先拉开变压器各侧闸刀，对变压器本体进行认真检查，如油温、油色、防爆玻璃、瓷套管等，确定是否有明显异常。
2)对变压器差动保护区范围的所有一次设备进行检查，即变压器高压侧及低压侧断路器之间的所有设备、引线、铝母线等，以便发现在差动保护区内有无异常。
3)对变压器差动保护回路进行检查，看有无短路、击穿以及有人误碰等情况。 4)对变压器进行外部测量，以判断变压器内部有无故障。测量项目主要是摇测绝缘电阻。 (2)差动保护动作后的处理。 1)经过上述步骤检查后，如确实判断差动保护是由于外部原因，如保护误碰、穿越性故障引起误动作等，则该变压器可在重瓦斯保护投跳闸位置情况下试投。
2)如不能判断为外部原因时，则应对变压器进行更进一步的测量分析，如测量直流电阻、进行油的简化分析、或油的色谱分析等，以确定故障性质及差动保护动作的原因。
3)如果发现有内部故障的特征，则须进行吊芯检查。
4)当重瓦斯保护与差动保护同时动作开关跳闸，应立即向调度员汇报，不得强送。
5)对差动保护回路进行检查，防止误动引起跳闸的可能。
除上述变压器两种保护外还有定时限过电流保护、零序保护等。
当主变压器由于定时限过电流保护动作跳闸时，首先应解除音响，然后详细检查有无越级跳闸的可能，即检查各出线开关保护装置的动作情况，各信号继电器有无掉牌，各操作机构有无卡死等现象。如查明是因某一出线故障引起的越级跳闸，则应拉开出线开关，将变压器投入运行，并恢复向其余各线路送电；如果查不出是否越级跳闸，则应将所有出线开关全部拉开，并检查主变压器其他侧母线及本体有无异常情况，若查不出明显的故障，则变压器可以空载试投送一次，运行正常后再逐路恢复送电。当在送某一路出线开关时，又出现越级跳主变压器开关，则应将其停用，恢复主变压器和其余出线的供电。若检查中发现某侧母线有明显故障征象，而主变压器本体无明显故障，则可切除故障母线后再试合闸送电，若检查时发现主变压器本体有明显的故障征兆时，不允许合闸送电；应汇报上级听候处理。当零序保护动作时，一般是系统发生单相接地故障而引起的，事故发生后，立即汇报调度听候处理。
4、变压器着火事故处理
变压器着火，应首先断开电源，停用冷却器，迅速使用灭火装置。若油溢在变压器顶盖上面着火，则应打开下部油门放油至适当油位；若是变压器内部故障而引起着火，则不能放油，以防变压器发生严重爆炸的可能。一旦变压器故障导致着火事故，后果将十分严重，因此要高度警惕，作好各种情况下的事故预想，提高应付紧急状态和突发事故下解决问题的应变技能，将事故的影响降低到最小的范围。
（1）变压器油着火的条件和特性
绝缘油是石油分馏时的产物，主要成分是烷族和环烷族碳氢化合物。用于电气设备的绝缘油的闪点不得低于135℃，所以正常使用时不存在自燃及火烧的危险性。因此，如果电气故障发生在油浸部位，因电弧在油中不接触空气，不会立即成为火焰，电弧能量完全为油所吸收，一部分热量使油温升高，一部分热量使油分子分解，产生乙炔、乙烯等可燃性气体，此气体亦吸收电弧能量而体积膨胀，因受外壳所限制，使压力升高。但是当电弧点燃时间长，压力超过了外壳所能承受的极限强度就可能产生爆炸。这些高温气体冲到空气中，一遇氧气即成明火而发生燃烧。
（2）防范要求
1)变压器着火事故大部分是由本体电气故障引起，作好变压器的清扫维修和定期试验是十分重要的措施。如发现缺陷应及时处理，使绝缘经常处于良好状态，不致产生可将绝缘油点燃起火的电弧。
2)变压器各侧开关应定期校验，动作应灵活可靠；变压器配置的各类保护应定期检查，保持完好。这样，即使变压器发生故障，也能正确动作，切断电源，缩短电弧燃烧时间。主变压器的重瓦斯保护和差动保护，在变压器内部发生放电故障时，能迅速使开关跳闸，因而能将电弧燃烧时间限制得最短，使在油温还不太高时，就将电弧熄灭。
3)定期对变压器油作气相色谱分析，发现乙炔或氢烃含量超过标准时应分析原因，甚至进行吊心检查找出问题所在。在重瓦斯动作跳闸后不能盲目强送，以免事故扩大发生爆炸和大火。
4)变压器周围应有可靠的灭火装置。
5、反事故措施
（1）变压器加油应采用真空注油，以排除气泡。油质应化验合格，并作好记录。
（2）变压器投入运行后，重瓦斯保护应接入跳闸回路，并应采取措施防止误动作。当发现轻瓦斯告警信号时，要及时取油样判明气体性质，并检查原因及时排除故障。
（3）对变压器渗漏油的故障要及时加以处理。
（4）防爆装置应按要求安装在正确的位置，防爆板应采用适当厚度的层压板或玻璃纤维布板等脆性材料。
（5）加强管理和建立正常的巡视检查制度。
（6）重视安全教育，进行事故预想，提高安全意识。
