1、电力变压器过热成因及检测方法探究摘 要变压器的故障可分为过热性、放电性及机械性故障，其中主要就变压器的过热性故障进行系统的分析及检测方案的总结，而变压器过热性故障按导电回路故障及磁路回路故障讨论。而目前对于变压器过热性故障的检测手段则主要以变压器油中色谱分析为主，结合红外诊断技术和变压器的电气试验对变压器过热性故障进行诊断。油中色谱分析法主要是根据变压器发生过热性故障时将会挥发气体且将溶解于变压器油中，可根据对油中气体的色谱分析确定变压器的故障类型及位置。虽然油中色谱分析法对于某些故障的诊断不是很灵敏，但可以结合红外诊断技术及电气试验即可准确定位。而油中色谱分析最大的优点在于可在不停运变压器的
2、前提下进行检测，这对于电网的安全、稳定、经济运行及其重要。【关键字】 变压器；过热性；故障；油中色谱分析Transformer overheating causesand detection methodABSTRACT：Transformer failure can be divided into overheating fault,discharge fault and mechanical fault,in which overheating of the mian fault on the transformer for system analysis and testing prog
3、ram summary.And when we discuss overheating of the power transformer,transformer failure by overheating of the mangnetic circuit and the conductive circuit fault failure to discuss.At present,the overheating of transformer fault detection methods are mainly based chromatographic analysis of transfor
4、mer oil,combined with infrared diagnostic techniques and transformer overheating of electrical test on transformer fault diagnosis.Oil chromatography is based mainly overheating of transfomer failure and will be volatile gases dissolved in transformer oil can be based on the oil gas chromatography t
5、o determine the type and location of transformer fault.Although the oil chromatography for some fault diagnosis is not very sensitive,but can be combined with infrared technology and electrical diagnostic test can accurately locate.The oil chromatography of the biggest advantages is that the transfo
6、rmer can be shipped under the premise of non-stop testing,which the networks security,stability,economic operation and its importance.Key Words：transformer; overheating; fault; Oil Chromatograph目 录中文摘要、中文关键词1英文摘要、英文关键词1第一章 绪论11.1 变压器的工作原理11.2 变压器过热性故障综述11.2.1 磁路故障11.2.2 电路故障21.2.3 其他原因引起的局部过热故障51.3
7、变压器损耗51.4 变压器损耗的特征7第二章 变压器系统分析82.1 测量绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数试验82.2 泄露电流试验92.3 介质损耗因素tan试验92.4 交流耐压试验102.5 直流电阻试验10第三章 变压器过热性故障的检测方法133.1 色谱分析法133.1.1 诊断原理133.1.2 以油中特征气体组份比值故障诊断方法综述143.2 直流电阻法173.3 红外诊断技术173.3.1 关于红外诊断的基本知识183.3.2 电力系统红外检测仪器的类别20第四章 变压器过热性故障的检测方案224.1 利用油中色谱分析法分析故障234.1.1 导电回路过热故障：234.1.2 磁
8、路回路过热故障244.1.3 其他部位的过热244.1.4 判断故障的性质244.1.5 判断热故障回路254.2 通过变压器油和固体绝缘材料在电和热的作用下分解出一些特性气体来检测变压器过热故障254.3 利用红外诊断技术诊断变压器过热性故障264.4 变压器的技术改进措施284.4.1 技术改进措施284.4.1 减少短路事故的措施29结束语30致 谢31第一章 绪 论1.1 变压器的工作原理变压器的工作原理是电磁感应。当原线圈中加交变电压时，原线圈就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈电路是闭合的，
9、在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。其能量转化的过程为： 原线圈的电能副线圈的电能磁场能 图1 变压器能量转换过程变压器在能量交换的过程中最容易出现的故障现象为：内部潜伏性故障。1.2 变压器过热性故障综述就一般情况而言，变压器内部潜伏性故障可分为过热和放电两大类。所谓过热是指局部过热，又称热点；它和变压器正常运行下的发热有所区别。正常运行时，温度的热源来自绕组和铁芯，即所谓铜损和铁损。过热性故障占变压器故障的比例较大，危害性严重。存在于固体绝缘的热点会引起绝缘的劣化与热解，对绝缘的危害较大。热点常
10、会从低温逐步发展为高温，甚至会迅速发展为电弧性热点而造成设备损坏事故。一些裸金属热点也常会烧坏铁芯、螺栓等部件，严重时会造成设备永久性损坏。本文在分析了各种过热故障的基础上，比较系统地提出了色谱分析和电气试验相结合的过热故障诊断方法，并给出了具体的流程和检测方法。过热故障主要可分为磁路故障、电路故障和其他原因引起的过热故障等。1.2.1 磁路故障磁路故障主要是由于铁心多点接地所引起的，包括稳态和暂态多点接地。铁芯多点接地的检测主要是测铁芯接地电流，即把变压器顶部的接地小套管用绝缘线引到变压器下部接地，在变压器停运状态可用兆欧表测铁芯接地对地绝缘电阻。正常时应为10M 上，如阻值太低则说明有问题
11、变压器运行状态则应测试铁芯接地电流，正常时应小于0.1 安培，如大于0.1 安培应引起注意，同时还应结合绝缘油的气相色谱分析进行综台判断，铁芯多点接地造成的过热性故障属于裸金属过热故障，一氧化碳、二氧化碳含量不高，乙炔含量小于5ppm。在变压器运行时可定期对铁芯接地电流和绝缘油的气相色谱进行分析。1.2.2 电路故障电路故障按部位分主要有分为变压器绕组过热；分接开关动、静触头接触不良；线圈引线故障。（1）变压器绕组过热 由于近十几年来,为降低变压器损耗,各制造厂先后采用了带有统包绝缘的换位导线绕制变压器绕组。由于早期国内对换位导线生产技术尚未全面掌握，使之采用换位导线的变压器运行十年左右出现了
12、统包绝缘膨胀。段问油道堵塞、油流不畅，匝绝缘得不到充分冷却，使之严重老化，以致发糊、变脆，在长期电磁振动下，绝缘脱落，局部露铜，形成匝间（段间）短路，导致变压器烧损事故。例如，东北电网某合240MVA的升压变压器，正常运行负荷率为90左右，上层油温一般不超过70。1988年以来，对该变压器进行糠醛分析，发现绝缘有老化现象。运行中油色谱分析表明，CO和CO2的绝对值及增长率均比较高。1992年6月在正常运行中，主变压器轻、重瓦斯保护动作，防爆筒喷油，吊出高压绕组检查后发现：故障发生在A相低压绕组下数第34段最外一组换位导线，有数根烧熔。经进一步检查，发现低压绕组上、下两端15段均有烧焦痕迹，并有
13、露铜现象。导线段间绝缘纸均已烧糊，第68段绝缘呈深红色。此单半螺旋绕组半螺旋处15mm油道已全部堵死，45mm油道也仅能插进14mm纸板。另外，绕组材料本身的质量不良，也会导致过热现象。例如，某局的一台SF7�800035型变压器，1994年安装并投运后发现：该变压器所带的负荷与5600kVA变压器相同的情况下，其温度比5600kVA的变压器高10左右，在环境温度高于5时，只要变压器投入，不论负荷大小（最大负荷4500kw），风扇电机一直启动（启动风扇温度整定为50，此时变压器油温高于50），这说明该变压器一直存在隐性过热故障。吊罩后，解体技包检查发现，B相低压侧绕组第1、4饼有明显过热
14、现象，绝缘纸已变为暗褐色，拆开检查，发现匝间有小毛刺漏铜点，但匝间并没有完全短路，所以，故障电流并不大，缓慢发热，以致油温升高。（2）分接开关动、静触头接触不良在有载调压变压器中，特别是调压频繁、负荷电流较大的变压器，在频繁的调动中会造成触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，从而使动、静触头之间的接触压力下降，根据接触电阻公式：Rs=K/Fn式中 n-指数，与触头接触形式有关；K-常数，与触头材料性质有关。可见，接触压力减小，会使触头之间的接触电阻增大，从而导致触头之间的发热量增太，由于发热又加速触头表面的氧化腐蚀和机械变形，形成恶性循环，如不及时处理，往往会使
15、变压器发生损坏事故。例如，某化工厂的8000kVA有载整流变压器，由于疏忽了有载分接开关粗调部分的接触问题，接触电阻不断增大、发热，逐渐形成动、静触头之间的金属熔化、蒸发，环氧树脂绝缘支架碳化，最后在调压过程中起弧引起相间短路，变压器爆炸起火，而发生变压器损坏事故。在无载调压变压器中，分接开关接触不良，也会使其触头表面腐蚀、氧化，或触头之间的接触压力下降使接触电阻增大，而形成变压器的过热性故障。例如某局的一台35kV、18MVA变压器，曾发生过因分接开关接触不良、发热，最后导致变压器分接开关烧流，变压器气体继电器动作，迫使变压器停运。（3）线圈引线故障线圈引线故障主要有： 引线分流故障这种故障较多，东北电网1989IR93年的统计，约占总故障的10。这些故障多发生在66kV套管上，一方面66kV侧电流较大，另一方面66kV引线大多不是直顺套管方向进入导管，因此，未包任何绝缘的引线与导管接触，造成分流，产生热故障。其原因如下：引线电缆外表半叠包的白布带，经过制做中工序的传递和引线装配，多数已不紧密和不
