干式變壓器運行中的各種異常及故障原因分析

變壓器是靠電磁感應原理工作的，改變電壓、聯絡電網、傳輸和分配電能；電力變壓器是變電站核心設備，結構復雜，運行環境惡劣，發生故障對供電可靠性影響大，需要針對情況立即采取措施；變壓器故障的分析判別牽扯的學科領域多，既要有電工、高電壓、絕緣材料、化學分析等基礎知識，還要熟悉自動化、熱學等；變壓器的故障種類多，變現形式千差萬別，需要熟悉結構原理，現場運行條件、需要熟悉每臺設備特點等，具體問題具體分析。

（一）聲音異常

正常運行時，由于交流電通過變壓器繞組，在鐵芯里產生周期性的交變磁通，引起硅鋼片的磁質伸縮，鐵芯的接縫與疊層之間的磁力作用以及繞組的導線之間的電磁力作用引起振動，發出的“嗡嗡”響聲是連續的、均勻的，這都屬于正常現象。如果變壓器出現故障或運行不正常，聲音就會異常，其主要原因有：1. 變壓器過載運行時，音調高、音量大，會發出沉重的“嗡嗡”聲。2. 大動力負荷啟動時，如帶有電弧、可控硅整流器等負荷時，負荷變化大，又因諧波作用，變壓器內瞬間發出“哇哇”聲或“咯咯”間歇聲，監視測量儀表時指針發生擺動。3. 電網發生過電壓時，例如中性點不接地電網有單相接地或電磁共振時，變壓器聲音比平常尖銳，出現這種情況時，可結合電壓表計的指示進行綜合判斷。4. 個別零件松動時，聲音比正常增大且有明顯雜音，但電流、電壓無明顯異常，則可能是內部夾件或壓緊鐵芯的螺釘松動，使硅鋼片振動增大所造成。5. 變壓器高壓套管臟污，表面釉質脫落或有裂紋存在時，可聽到“嘶嘶”聲，若在夜間或陰雨天氣時看到變壓器高壓套管附近有藍色的電暈或火花，則說明瓷件污穢嚴重或設備線卡接觸不良。6. 變壓器內部放電或接觸不良，會發出“吱吱”或“劈啪”聲，且此聲音隨故障部位遠近而變化。7. 變壓器的某些部件因鐵芯振動而造成機械接觸時，會產生連續的有規律的撞擊或磨擦聲。8. 變壓器有水沸騰聲的同時，溫度急劇變化，油位升高，則應判斷為變壓器繞組發生短路故障或分接開關因接觸不良引起嚴重過熱，這時應立即停用變壓器進行檢查。9. 變壓器鐵芯接地斷線時，會產生劈裂聲，變壓器繞組短路或它們對外殼放電時有劈啪的爆裂聲，嚴重時會有巨大的轟鳴聲，隨后可能起火。

（二）外表、顏色、氣味異常變壓器內部故障及各部件過熱將引起一系列的氣味、顏色變化。1. 防爆管防爆膜破裂，會引起水和潮氣進入變壓器內，導致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強度降低，其可能為內部故障或呼吸器不暢。2. 呼吸器硅膠變色，可能是吸潮過度，墊圈損壞，進入油室的水分太多等原因引起。3. 瓷套管接線緊固部分松動，表面接觸過熱氧化，會引起變色和異常氣味。（顏色變暗、失去光澤、表面鍍層遭破壞。）4. 瓷套管污損產生電暈、閃絡，會發出奇臭味，冷卻風扇、油泵燒毀會發生燒焦氣味。5. 變壓器漏磁的斷磁能力不好及磁場分布不均，會引起渦流，使油箱局部過熱，并引起油漆變化或掉漆。

（三）油溫油色異常變壓器的很多故障都伴有急劇的溫升及油色劇變，若發現在同樣正常的條件下（負荷、環溫、冷卻），溫度比平常高出10℃以上或負載不變溫度不斷上升（表計無異常），則認為變壓器內部出現異常現象，其原因有：1. 由于渦流或夾緊鐵芯的螺栓絕緣損壞會使變壓器油溫升高。2. 繞組局部層間或匝間短路，內部接點有故障，二次線路上有大電阻短路等，均會使變壓器溫度不正常。3. 過負荷，環境溫度過高，冷卻風扇和輸油泵故障，風扇電機損壞，散熱器管道積垢或冷卻效果不良，散熱器閥門未打開，滲漏油引起油量不足等原因都會造成變壓器溫度不正常。4. 油色顯著變化時，應對其進行跟蹤化驗，發現油內含有碳粒和水分，油的酸價增高，閃電降低，隨之油絕緣強度降低，易引起繞組與外殼的擊穿，此時應及時停用處理。

（四）油位異常：1. 假油位：（1）油標管堵塞；（2）油枕呼吸器堵塞；（3）防暴管氣孔堵塞。2. 油面過低：（1）變壓器嚴重滲漏油；（2）檢修人員因工作需要，多次放油后未補充；（3）氣溫過低，且油量不足；（4）油枕容量不足，不能滿足運行要求。

（五）滲漏油變壓器運行中滲漏油的現象比較普遍，主要原因有以下：1. 油箱與零部件連接處的密封不良，焊件或鑄件存在缺陷，運行中額外荷重或受到震動等。2. 內部故障使油溫升高，引起油的體積膨脹，發生漏油或噴油。

（六）油枕或防暴管噴油1．當二次系統突然短路，而保護拒動，或內部有短路故障而出氣孔和防暴管堵塞等。2．內部的高溫和高熱會使變壓器突然噴油，噴油后使油面降低，有可能引起瓦斯保護動作。

（七）分接開關故障變壓器油箱上有“吱吱”的放電聲，電流表隨響聲發生擺動，瓦斯保護可能發出信號，油的絕緣降低，這些都可能是分接開關故障而出現的現象，分接開關故障的原因有以下幾條：1. 分接開關觸頭彈簧壓力不足，觸頭滾輪壓力不均，使有效接觸面面積減少，以及因鍍層的機械強度不夠而嚴重磨損等會引起分接開關燒毀。2. 分接開關接頭接觸不良，經受不起短路電流沖擊發生故障。3. 切換分接開關時，由于分頭位置切換錯誤，引起開關燒壞。4. 相間絕緣距離不夠，或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下短路。

（八）絕緣套管的閃絡和爆炸故障套管密封不嚴，因進水使絕緣受潮而損壞；套管的電容芯子制造不良，內部游離放電；或套管積垢嚴重以及套管上有裂紋，均會造成套管閃絡和爆炸事故。

（九）三相電壓不平衡1. 三相負載不平衡，引起中性點位移，使三相電壓不平衡。2. 系統發生鐵磁諧振，使三相電壓不平衡。3. 繞組發生匝間或層間短路，造成三相電壓不平衡。

（十）繼電保護動作繼電保護動作，說明變壓器有故障。瓦斯保護是變壓器的主保護之一，它能保護變壓器內部發生的絕大部分故障，常常是先輕瓦斯動作發出信號，然后瓦斯動作跳閘。輕瓦斯動作的原因：（1）因濾油、加油，冷卻系統不嚴密致使空氣進入變壓器。（2）溫度下降和漏油致使油位緩慢降低。（3）變壓器內部故障，產生少量氣體。（4）變壓器內部故障短路。（5）保護裝置二次回路故障。當外部檢查未發現變壓器有異常時，應查明瓦斯繼電器中氣體的性質：如積聚在瓦斯繼電器內的氣體不可燃，而且是無色無嗅的，而混合氣體中主要是惰性氣體，氧氣含量大于6％，油的燃點不降低，則說明變壓器內部有故障，應根據瓦斯繼電器內積聚的氣體性質來鑒定變壓器內部故障的性質；如氣體的顏色為黃色不易燃的，且一氧化碳含量大于1％－2％，為木質絕緣損壞；灰色的黑色易燃的且氫氣含量在3％以下，有焦油味，燃點降低，則說明油因過濾而分解或油內曾發生過閃絡故障；淺灰色帶強烈臭味且可燃的，是紙或紙板絕緣損壞。通過對變壓器運行中的各種異常及故障現象的分析，能對變壓器的不正常運行的處理方法得以了解、掌握。

二、變壓器在運行中不正常現象的處理方法

（一）運行中的不正常現象的處理

1. 值班人員在變壓器運行中發現不正常現象時，應設法盡快消除，并報告上級和做好記錄。

2. 變壓器有下列情況之一者應立即停運，若有運用中的備用變壓器，應盡可能先將其投入運行：（1）變壓器聲響明顯增大，很不正常，內部有爆裂聲；（2）嚴重漏油或噴油，使油面下降到低于油位計的指示限度；（3）套管有嚴重的破損和放電現象；（4）變壓器冒煙著火。

3. 當發生危及變壓器安全的故障，而變壓器的有關保護裝置拒動，值班人員應立即將變壓器停運。

4. 當變壓器附近的設備著火、爆炸或發生其他情況，對變壓器構成嚴重威脅時，值班人員應立即將變壓器停運。

5. 變壓器油溫升高超過規定值時，值班人員應按以下步驟檢查處理：（1） 檢查變壓器的負載和冷卻介質的溫度，并與在同一負載和冷卻介質溫度下正常的溫度核對；（2） 核對溫度裝置；（3） 檢查變壓器冷卻裝置或變壓器室的通風情況。若溫度升高的原因由于冷卻系統的故障，且在運行中無法檢修者，應將變壓器停運檢修；若不能立即停運檢修，則值班人員應按現場規程的規定調整變壓器的負載至允許運行溫度下的相應容量。在正常負載和冷卻條件下，變壓器溫度不正常并不斷上升，且經檢查證明溫度指示正確，則認為變壓器已發生內部故障，應立即將變壓器停運。變壓器在各種超額定電流方式下運行，若頂層油溫超過105℃時，應立即降低負載。

6. 變壓器中的油因低溫凝滯時，應不投冷卻器空載運行，同時監視頂層油溫，逐步增加負載，直至投入相應數量冷卻器，轉入正常運行。

7. 當發現變壓器的油面較當時油溫所應有的油位顯著降低時，應查明原因。補油時應遵守規程規定，禁止從變壓器下部補油。

8. 變壓器油位因溫度上升有可能高出油位指示極限，經查明不是假油位所致時，則應放油，使油位降至與當時油溫相對應的高度，以免 溢油。

9. 鐵芯多點接地而接地電流較大時，應按排檢修處理。在缺陷消除前，可采取措施將電流限制在100mA左右，并加強監視。

10. 系統發生單相接地時，應監視消弧線圈和接有消弧線圈的變壓器的運行情況。

（二）瓦斯保護裝置動作的處理瓦斯保護信號動作時，應立即對變壓器進行檢查，查明動作的原因，是否因積聚空氣、油位降低、二次回路故障或是變壓器內部故障造成的。瓦斯保護動作跳閘時，在原因消除故障前不得將變壓器投入運行。為查明原因應考慮以下因素，作出綜合判斷：（1）是否呼吸不暢或排氣未盡；（2） 保護及直流等二次回路是否正常；（3） 變壓器外觀有無明顯反映故障性質的異常現象；（4） 氣體繼電器中積聚氣體量，是否可燃；（5） 氣體繼電器中的氣體和油中溶解氣體的色譜分析結果；（6） 必要的電氣試驗結果；（7） 變壓器其它繼電保護裝置動作情況。

（三）變壓器跳閘和滅火1. 變壓器跳閘后，應立即查明原因。如綜合判斷證明變壓器跳閘不是由于內部故障所引起，可重新投入運行。若變壓器有內部故障的征象時，應作進一步檢查。2. 變壓器跳閘后，應立即停油泵。3. 變壓器著火時，應立即斷開電源，停運冷卻器，并迅速采取滅火措施，防止火勢蔓延。