变压器的运行维护和事故处理
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摘要：主变压器的原理及结构图、变压器的维护检查、变压器的故障分析处理。变压器的安全运行是我们变电运行维护工作的重中之重，通过对变压器的结构原理简要阐述、列举变压器的维护检查项目。通过对变压器的异常运行情况、常见故障分析以及事故处理的原则和方法的分析总结，将有利于变压器的日常维护工作的开展，有利于及时准确判断变压器故障原理、事故性质，以便采取有效的措施，确保设备的安全稳定运行。
关键词：变压器运行维护 故障分析 事故处理
一、主变压器原理及结构
（1）变压器的原理变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备，当一次线圈加上电压，流过交流电流时，在铁芯中产生交变磁通。磁通中的大部分交链着二次线圈，称它为主磁通。在主磁通的作用下，两侧的线圈分别产生感应电动势，电势的大小与匝数成正比。变压器的原副线圈的匝数不同，这样就起到变压的作用。
（2）变压器的基本结构
变压器主要由铁芯、绕组、绝缘以及辅助设备组成：
①铁芯型式由芯式和壳式
②绕组
③绝缘
④辅助设备
二、主变的正常检查和预试检查的相关内容
1、主变预试后的检查
主变在大修后投入系统运行前应有以下的检查验收项目
（1）主变本体无缺陷，外表整洁干净、无严重渗漏油和油漆严重脱落的现像出现。
（2）主变的各项绝缘试验应合格，无遗漏试验的项目。
（3）主变的各部有位应正常，各阀门的开闭位置应正确，绝缘油的性能测试、色谱分析和绝缘强度试验合格，满足变压器正常运行的要求。
（4）变压器外壳应有良好的接地装置，接地电阻应合格。
（5）分接开关的位置应符合电网运行要求，有载调压装置的电动手动操作均应正常，指针的指示和实际位置相符，各电源开关在正确的位置。
（6）变压器的基础牢固稳定，轱辘应有可靠的制度装置。
（7）主变保护测量信号及控制回路的接线正确，各保护均应做实际的传动试验，动作应正确，定值的下达符合电网运行的要求，主变保护所设定的保护定值与调度部门下达的定值一致并现场打印及核对。
（8）冷却风扇通电试验良好，风扇自启动装置定值应正确，检查备用冷却器和辅助冷却器的启动试验完好。
（9）主变本体及有载调压呼吸器应有合格的干燥剂，检查管道内应无堵塞的现象存在。
（10）主变引线对地及线间距离合格各部分导线的接头应紧固良好、接线正确。
（11）变压器的防雷保护应符合规程的要求，避雷器的泄漏电流值应在合格范围之内。
（12）防爆管内无存油玻璃应完好，其呼吸小孔的螺丝应正确.。
（13）变压器的大盖坡度、油箱到油枕的坡度应合格。
（14）检查变压器的相位及接线组别应满足电网运行的要求，相位漆应标示正确明显。
（15）温度表及指示正确测温回路检查完好。
（16）套管油封的放油小阀和瓦斯继电器的放气阀应无堵塞现象。
（17）变压器上无遗留物件，临时设施及安全措施应完全拆除，设备现场清洁干净无遗留物件。
（18）套管瓷瓶应完好无破裂及放电痕迹。
2、变压器运行中的检查
(1)值班员在巡视中应检查并记录变压器的油温及线圈的温度并保留原始记录，及时了解变压器上层油温是否超过允许范围。由于每台变压器随负荷的变化、冷却器运行状况、环境温度的变化等因数的影响，运行中的变压器不能完全以上层油温不超过允许值为依据，还应根据以往运行经验及在上述情况下与油温的历史数据进行横向纵向的比较全面分析油温及油位变化的原因。如油温突然增高，则应检查冷却装置是否按要求启用，油路循环是否畅通、来综合判断变压器内部是否有故障的存在。
(2)如果是三相分体式有载调压变压器应检查有载调压开关分接头位置指示及档位保持三相一致。
(3)检查主变运行的油色、油位正常。油质，应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。油面应符合周围温度的标准线，观察主变的本体及四周有无渗漏油的现象存在。
(3)检查变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。如声音有所改变，应细心检查。用木棒的一段放在变压器的油箱上，另一端放在耳边仔细听声音。如果是连续的嗡嗡声比平常加重，就要检查电压和油温；当听到吱吱声要检查套管表面是否由闪络的现象；当听到噼啪声是则有可能出现内部绝缘击穿的现象，要仔细分析作出判断并迅速汇报值班调度员并请检修单位处理。
(4)应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。工作、备用电源及油泵应符合运行要求等等。
(5)重大的节假日及特殊的保电期间或天气有变化时，应重点进行特殊检查。针对气候的变化特点展开特殊巡视。如大风时，检查引线有无剧烈摆动，变压器顶盖、套管引线处应无杂物；大雪天，各部触点在落雪后，不应立即熔化或有放电现象；大雾天，各部有无火花放电现象等等。针对以上情况的出现采取现场目测加远红外线测温技术进行变电运行设备的监测。
（6）巡视检查的基本要求及规定，以上巡视内容无特殊规定外至少要在每次交班、接班及夜间巡视进行三次并做好相关的记录
三、变压器运行异常状态及事故状态的分类：
（1）变压器的异常状态包括：严重漏油、有位过高过低、主变严重过负荷、及变压器油碳化，及变压器内部由异常声音、同样的环境温度下变压器的温度不正常且不断上升。如出现漏油、油位过高或过低，温度异常，音响不正常及冷却系统不正常等，应设法尽快消除。当变压器的负荷超过允许的正常过负荷值时，应按规定降低变压器的负荷。
（2）变压器出现下列情况之一属于事故状态：①各异常状态连续发展成严重状态使变压器事故跳闸②发生不符合变压器正常运行的一般要求项目的现象，且有可能出现变压器烧毁的情况③变压器发生有隐患、火光响声很大且不均匀或有爆裂声。④变压器着火情况发生。如出现主变着火及烧毁的情况时要及时按相关规程及要求处理及时汇报调度及单位领导汇报事故发生的时间、地点、保护动作信号、开关跳闸情况、电压、温度并初步判断事故的性质。同时要通知消防部门、断开相关电源开关紧急启用主变消防雨喷淋系统进行灭火处理、及事故处理的相关操作等等。
4、变压器正常运行时，其运行参数的允许变化范围
（1）变压器的主要绝缘是A级绝缘，规定最高使用温度为105度，变压器在运行中绕组温度比上层油温高10~15度。如果运行中的变压器的上层油温总在80~90度也是绕经常在95~105度就会使绝缘老化严重影响变压器油的使用寿命。可以肯定变压器在运行中绝缘所受的温度越高，绝缘的老化越快，所用必须规定绝缘的允许温度。一般认为：油浸变压器绕组绝缘最热点温度为98度时，变压其具有正常使用寿命，约20~30年。
（2）上层油温的规定。上层油温的允许值应遵循制造厂的规定，对自然油循环自冷、风冷的变压器最高不超过95度，为防止变压器由劣化过速上层油温不宜经常超过85度。
（3）温升的规定。上层油温与冷却空气的温度差对自然油循环自冷、风冷的变压器规定为55度，对强油循环风冷的变压器规定为40度。
（4）线圈温度的规定。一般线圈最热点温度不超过105度，但如果在此温度下长期运行，则变压器的使用寿命将大大缩短。
（5）电压变化范围。规程规定变压器电源电压变动范围应在其所接分接头额定电压的正负百分之五范围内，其额定容量保持不变，即当电压升高（降低）5%时，额定电流应降低（升高）5%。变压器电源电压最高不超过额定电压10%。
四、变压器在运行常见的几种主要故障及处理：
（1）瓦斯保护动作故障
瓦斯保护是变压器的主保护，它能监视变压器内部发生的部分故障，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理方法：
(1)轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是：变压器内部有轻微故障产生少量气体；因变压器滤油、加油和冷却系统不严密使变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象，应进行气体取样分析。如取出的气体是可燃的说明变压器内部有故障，应根据瓦斯继电器内积聚的气体性质鉴定变压器内部故障的性质，如气体的颜色为：①黄色不易燃的且一氧化碳含量大于1-2%，为木质绝缘损坏。②、灰色和黑色易燃的，且氢气在所含量在30%以下，有焦味，闪点降低说明油应过热分解或油内曾发生过闪络故障。③浅灰色带有强烈臭味且可燃的，是纸板绝缘损坏如上述分析对变压器内的潜在故障还不能做出正确判断，则可采用气相色谱法作出适当判断
(2)瓦斯保护动作跳闸时，可能变压器内部发生严重故障，引起油分解出大量气体，也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查。检查油枕防爆门，各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否变形；最后检查气体的可燃性。
变压器自动跳闸时，应查明保护动作情况，进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人员误动作等引起的，则可不经内部检查即可投入送电。在相关试验合格后经请示总工同意后方能投入运行。
此外，变压器着火也是一种危险事故，因变压器有许多可燃物质，处理不及时可能发生爆炸或使火灾扩大。变压器着火的主要原因是：套管的破损和闪落，油在油枕的压力下流出并在顶盖上燃烧；变压器内部故障使外壳或散热器破裂，使燃烧着的变压器油溢出。发生这类事故时，变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开，应用手动来立即断开断路器，拉开可能通向变压器电源的隔离开关，停止冷却设备，进行灭火。变压器灭火时，最好用泡沫式灭火器，必要时可用砂子灭火。
（2）差动保护动作故障
差动保护动作主要有：主变及其套管引出线故障、保护的二次线故障、电流互感器器的开路、主变内部故障。差动保护动作以后，首先检查变压器外部有无明显的故障现象、查看直流系统绝缘是否良好判断是否是两点接地引起的误动、另外高低压电流互感器开路或端子接触不良也会造成差动保护误动作，如经上述检查以上的情况都排除的话，则可初步判断是变压器的内部故障，需要经高压试验、油化试验予以鉴定；差动保护动作后的处理故障明显可见变压器需停止运行如引出线故障需及时更换；故障外部检查不明显的可能是变压器内部故障需停电进行试验。如是直流两点接地的造成保护误动作的，应及时消除接地点；如是保护回路二次回路短路造成的误动，应及时消除短路点。如变压器零序和后备保护动作，按相关规程处理。
（2）变压器有载调压装置故障：
有载调压装置的故障形式有：有载调压切换开关拒动、电动操作机构失灵、造成电机上调下调失灵、分接开关油室泄漏、滑档等情况。
（3）绕组故障
主要有匝间短路、绕组接地、相间短路、断线及接头开焊等。产生这些故障的原因有以下几点：
①在制造或检修时，局部绝缘受到损害，遗留下缺陷。②在运行中因散热不良或长期过载，绕组内有杂物落入，使温度过高绝缘老化。③制造工艺不良，压制不紧，机械强度不能经受短路冲击，使绕组变形绝缘损坏。④绕组受潮，绝缘膨胀堵塞油道，引起局部过热。⑤绝缘油内混入水分而劣化，或与空气接触面积过大，使油的酸价过高绝缘水平下降或油面太低，部分绕组露在空气中未能及时处理。
由于上述种种原因，在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。匝间短路时的故障现象是变压器过热油温增高，电源侧电流略有增大，各相直流电阻不平衡，有时油中有吱吱声和咕嘟咕嘟的冒泡声。轻微的匝间短路可以引起瓦斯保护动作；严重时差动保护或电源侧的过流保护也会动作。发现匝间短路应及时处理，因为绕组匝间短路常常会引起更为严重的单相接地或相间短路等故障。
（4）套管故障
这种故障常见的是炸毁、闪落和漏油，其原因有：
(1)密封不良，绝缘受潮劣比；
(2)呼吸器配置不当或者吸入水分未及时处理。
（5）铁芯故障
铁芯故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁轮的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的，其后果可能使穿心螺杆与铁芯迭片造成两点连接，出现环流引起局部发热，甚至引起铁芯的局部熔毁。也可能造成铁芯迭片局部短路，产生涡流过热，引起迭片间绝缘层损坏，使变压器空载损失增大，绝缘油劣化。
运行中变压器发生故障后，如判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查。首先测量各相绕组的直流电阻并进行比较，如差别较大，则为绕组故障。然后进行铁芯外观检查，再用直流电压、电流表法测量片间绝缘电阻。如损坏不大，在损坏处涂漆即可。
五、变压器的事故处理
（一）、正确及时的事故处理必备的条件：
①运行人员具有丰富的运行经验和较强的心理素质，要有处理事故分析判断能力。②运行值班人员全面掌握系统运行方式及变化情况，负荷状态，负荷种类以及变压器上层油温，温升与电压情况；③事故发生时天气情况变化情况；④变压器周围及相关回路上有无检修及其它工作、运行人员有无操作、系统有无操作；⑤保护的动作信号及开关的动作情况以及现场的事故现象。
（二）、变压器的处理原则及注意事项：
（1）变压器事故处理的一般原则
①事故处理的首要任务是限制事故的发展，消除事故的根源，解除对人身设备的威胁。首先恢复站用电源保证站用的安全运行和正常供电。尽可能保持正常设备的运行，优先恢复重要用户的供电及时调整系统的运行方式。
②事故处理的顺序严格按照变电站的现场运行及电力系统的相关规定执行事故处理过程中，运行人员应果断，认真监视表计并做好记录对检查的设备要认真仔细，正确判断事故的范围和性质防止事故处理过程中扩大事故范围。及时准确的汇报调度及相关部门。
（2）变压器事故处理的注意事项：
①事故时首先要确保站用电源的正常供电，因为站用电源是站内操作、监控、通信的重要保证失去站用电源有可能失去操作电源失去冷却电源，将使事故处理更加困难，如在规定的时间内站用电源不能恢复，会使事故范围扩大，甚至损坏设备。②准确判断事故及影响范围。③限制事故的发展和扩大。④及时的恢复送电防止事故处理过程中误操作的发生。
六、变压器故障原因的分析
变压器的故障原因有很多，一般可分为电路故障和磁路故障。电路故障主要指线环和引线故障等，常见的有切换器接触不良，材料质量及制造工艺不好，线圈的受潮以及绝缘的老化严重，过电压冲击及二次系统短路引起的故障等等。磁路故障一般指铁心轭铁及夹件发生的故障，常见的情况有：硅钢片短路、穿心螺丝及轭铁夹件与铁心间的绝缘损坏以及铁心接地不良引起的放电等等。
以上对是变压器的结构原理、主变的正常检查和预试检查的相关内容、变压器运行异常状态及事故状态的分类、变压器在运行常见的几种主要故障：变压器故障原因的分析、变压器的事故处理进行阐述并进行归纳、总结和分析。变压器维护检查部分详细的介绍了变压器在正常检查和预试检查维护的相关内容。变压器事故处理部分进行了处理原则及常见事故故障的阐述。了解到变压器的故障发生并非只有某一因素的反映，而是涉及诸多因素，因此，在事故处理必要时必须对变压器的特性试验进行综合分析，才能准确、可靠的找出故障原因，判明故障性质，提出科学合理的处理方法，确保变压器的安全、稳定、可靠运行。
参考文献
1.《变电站值班员》中国电力出版社、2.《变电运行事故分析及处理》中国电力出版社出版缪自强余正海编、3.《南充变电站现场运行规程》。4.《变电运行现场技术问答》中国电力出版社出版张全元编