故障诊断 |干式变压器运行中的各种异常及故障原因分析

干式变压器是靠电磁感应原理工作的，改变电压、联络电网、传输和分配电能；电力干式变压器是变电站核心设备，结构复杂，运行环境恶劣，发生故障对供电可靠性影响大，需要针对情况立即采取措施；干式变压器故障的分析判别牵扯的学科领域多，既要有电工、高电压、绝缘材料、化学分析等基础知识，还要熟悉自动化、热学等；干式变压器的故障种类多，变现形式千差万别，需要熟悉结构原理，现场运行条件、需要熟悉每台设备特点等，具体问题具体分析。

（一）声音异常

正常运行时，由于交流电通过干式变压器绕组，在铁芯里产生周期性的交变磁通，引起硅钢片的磁质伸缩，铁芯的接缝与叠层之间的磁力作用以及绕组的导线之间的电磁力作用引起振动，发出的“嗡嗡”响声是连续的、均匀的，这都属于正常现象。如果干式变压器出现故障或运行不正常，声音就会异常，其主要原因有：

1. 干式变压器过载运行时，音调高、音量大，会发出沉重的“嗡嗡”声。

2. 大动力负荷启动时，如带有电弧、可控硅整流器等负荷时，负荷变化大，又因谐波作用，干式变压器内瞬间发出“哇哇”声或“咯咯”间歇声，监视测量仪表时指针发生摆动。

3. 电网发生过电压时，例如中性点不接地电网有单相接地或电磁共振时，干式变压器声音比平常尖锐，出现这种情况时，可结合电压表计的指示进行综合判断。

4. 个别零件松动时，声音比正常增大且有明显杂音，但电流、电压无明显异常，则可能是内部夹件或压紧铁芯的螺钉松动，使硅钢片振动增大所造成。

5. 干式变压器高压套管脏污，表面釉质脱落或有裂纹存在时，可听到“嘶嘶”声，若在夜间或阴雨天气时看到干式变压器高压套管附近有蓝色的电晕或火花，则说明瓷件污秽严重或设备线卡接触不良。

6. 干式变压器内部放电或接触不良，会发出“吱吱”或“劈啪”声，且此声音随故障部位远近而变化。

7. 干式变压器的某些部件因铁芯振动而造成机械接触时，会产生连续的有规律的撞击或磨擦声。

8. 干式变压器有水沸腾声的同时，温度急剧变化，油位升高，则应判断为干式变压器绕组发生短路故障或分接开关因接触不良引起严重过热，这时应立即停用干式变压器进行检查。

9. 干式变压器铁芯接地断线时，会产生劈裂声，干式变压器绕组短路或它们对外壳放电时有劈啪的爆裂声，严重时会有巨大的轰鸣声，随后可能起火。

（二）外表、颜色、气味异常

干式变压器内部故障及各部件过热将引起一系列的气味、颜色变化。

1. 防爆管防爆膜破裂，会引起水和潮气进入干式变压器内，导致绝缘油乳化及干式变压器的绝缘强度降低，其可能为内部故障或呼吸器不畅。

2. 呼吸器硅胶变色，可能是吸潮过度，垫圈损坏，进入油室的水分太多等原因引起。

3. 瓷套管接线紧固部分松动，表面接触过热氧化，会引起变色和异常气味。（颜色变暗、失去光泽、表面镀层遭破坏。）

4. 瓷套管污损产生电晕、闪络，会发出奇臭味，冷却风扇、油泵烧毁会发生烧焦气味。

5. 干式变压器漏磁的断磁能力不好及磁场分布不均，会引起涡流，使油箱局部过热，并引起油漆变化或掉漆。

（三）油温油色异常

干式变压器的很多故障都伴有急剧的温升及油色剧变，若发现在同样正常的条件下（负荷、环温、冷却），温度比平常高出10℃以上或负载不变温度不断上升（表计无异常），则认为干式变压器内部出现异常现象，其原因有：

1. 由于涡流或夹紧铁芯的螺栓绝缘损坏会使干式变压器油温升高。

2. 绕组局部层间或匝间短路，内部接点有故障，二次线路上有大电阻短路等，均会使干式变压器温度不正常。

3. 过负荷，环境温度过高，冷却风扇和输油泵故障，风扇电机损坏，散热器管道积垢或冷却效果不良，散热器阀门未打开，渗漏油引起油量不足等原因都会造成干式变压器温度不正常。

4. 油色显著变化时，应对其进行跟踪化验，发现油内含有碳粒和水分，油的酸价增高，闪电降低，随之油绝缘强度降低，易引起绕组与外壳的击穿，此时应及时停用处理。

（四）油位异常：

1. 假油位：（1）油标管堵塞；（2）油枕呼吸器堵塞；（3）防暴管气孔堵塞。

2. 油面过低：（1）干式变压器严重渗漏油；（2）检修人员因工作需要，多次放油后未补充；（3）气温过低，且油量不足；（4）油枕容量不足，不能满足运行要求。

（五）渗漏油

干式变压器运行中渗漏油的现象比较普遍，主要原因有以下：

1. 油箱与零部件连接处的密封不良，焊件或铸件存在缺陷，运行中额外荷重或受到震动等。

2. 内部故障使油温升高，引起油的体积膨胀，发生漏油或喷油。

（六）油枕或防暴管喷油

1．当二次系统突然短路，而保护拒动，或内部有短路故障而出气孔和防暴管堵塞等。

2．内部的高温和高热会使干式变压器突然喷油，喷油后使油面降低，有可能引起瓦斯保护动作。

（七）分接开关故障

干式变压器油箱上有“吱吱”的放电声，电流表随响声发生摆动，瓦斯保护可能发出信号，油的绝缘降低，这些都可能是分接开关故障而出现的现象，分接开关故障的原因有以下几条：

1. 分接开关触头弹簧压力不足，触头滚轮压力不均，使有效接触面面积减少，以及因镀层的机械强度不够而严重磨损等会引起分接开关烧毁。

2. 分接开关接头接触不良，经受不起短路电流冲击发生故障。

3. 切换分接开关时，由于分头位置切换错误，引起开关烧坏。

4. 相间绝缘距离不够，或绝缘材料性能降低，在过电压作用下短路。

（八）绝缘套管的闪络和爆炸故障

套管密封不严，因进水使绝缘受潮而损坏；套管的电容芯子制造不良，内部游离放电；或套管积垢严重以及套管上有裂纹，均会造成套管闪络和爆炸事故。

（九）三相电压不平衡

1. 三相负载不平衡，引起中性点位移，使三相电压不平衡。

2. 系统发生铁磁谐振，使三相电压不平衡。

3. 绕组发生匝间或层间短路，造成三相电压不平衡。

（十）继电保护动作

继电保护动作，说明干式变压器有故障。瓦斯保护是干式变压器的主保护之一，它能保护干式变压器内部发生的绝大部分故障，常常是先轻瓦斯动作发出信号，然后瓦斯动作跳闸。

轻瓦斯动作的原因：（1）因滤油、加油，冷却系统不严密致使空气进入干式变压器。（2）温度下降和漏油致使油位缓慢降低。（3）干式变压器内部故障，产生少量气体。（4）干式变压器内部故障短路。（5）保护装置二次回路故障。

当外部检查未发现干式变压器有异常时，应查明瓦斯继电器中气体的性质：如积聚在瓦斯继电器内的气体不可燃，而且是无色无嗅的，而混合气体中主要是惰性气体，氧气含量大于6％，油的燃点不降低，则说明干式变压器内部有故障，应根据瓦斯继电器内积聚的气体性质来鉴定干式变压器内部故障的性质；如气体的颜色为黄色不易燃的，且一氧化碳含量大于1％－2％，为木质绝缘损坏；灰色的黑色易燃的且氢气含量在3％以下，有焦油味，燃点降低，则说明油因过滤而分解或油内曾发生过闪络故障；浅灰色带强烈臭味且可燃的，是纸或纸板绝缘损坏。

通过对干式变压器运行中的各种异常及故障现象的分析，能对干式变压器的不正常运行的处理方法得以了解、掌握。

二、干式变压器在运行中不正常现象的处理方法

（一）运行中的不正常现象的处理

1. 值班人员在干式变压器运行中发现不正常现象时，应设法尽快消除，并报告上级和做好记录。

2. 干式变压器有下列情况之一者应立即停运，若有运用中的备用干式变压器，应尽可能先将其投入运行：

（1）干式变压器声响明显增大，很不正常，内部有爆裂声；

（2）严重漏油或喷油，使油面下降到低于油位计的指示限度；

（3）套管有严重的破损和放电现象；

（4）干式变压器冒烟着火。

3. 当发生危及干式变压器安全的故障，而干式变压器的有关保护装置拒动，值班人员应立即将干式变压器停运。

4. 当干式变压器附近的设备着火、爆炸或发生其他情况，对干式变压器构成严重威胁时，值班人员应立即将干式变压器停运。

5. 干式变压器油温升高超过规定值时，值班人员应按以下步骤检查处理：

（1）检查干式变压器的负载和冷却介质的温度，并与在同一负载和冷却介质温度下正常的温度核对；

（2）核对温度装置；

（3）检查干式变压器冷却装置或干式变压器室的通风情况。

若温度升高的原因由于冷却系统的故障，且在运行中无法检修者，应将干式变压器停运检修；若不能立即停运检修，则值班人员应按现场规程的规定调整干式变压器的负载至允许运行温度下的相应容量。在正常负载和冷却条件下，干式变压器温度不正常并不断上升，且经检查证明温度指示正确，则认为干式变压器已发生内部故障，应立即将干式变压器停运。

干式变压器在各种超额定电流方式下运行，若顶层油温超过105℃时，应立即降低负载。

6. 干式变压器中的油因低温凝滞时，应不投冷却器空载运行，同时监视顶层油温，逐步增加负载，直至投入相应数量冷却器，转入正常运行。

7. 当发现干式变压器的油面较当时油温所应有的油位显著降低时，应查明原因。补油时应遵守规程规定，禁止从干式变压器下部补油。

8. 干式变压器油位因温度上升有可能高出油位指示极限，经查明不是假油位所致时，则应放油，使油位降至与当时油温相对应的高度，以免溢油。

9. 铁芯多点接地而接地电流较大时，应按排检修处理。在缺陷消除前，可采取措施将电流限制在100mA左右，并加强监视。

10. 系统发生单相接地时，应监视消弧线圈和接有消弧线圈的干式变压器的运行情况。

（二）瓦斯保护装置动作的处理

瓦斯保护信号动作时，应立即对干式变压器进行检查，查明动作的原因，是否因积聚空气、油位降低、二次回路故障或是干式变压器内部故障造成的。

瓦斯保护动作跳闸时，在原因消除故障前不得将干式变压器投入运行。为查明原因应考虑以下因素，作出综合判断：

（1）是否呼吸不畅或排气未尽；

（2）保护及直流等二次回路是否正常；

（3）干式变压器外观有无明显反映故障性质的异常现象；