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电力变压器故障分析与诊断

发布时间：2011/5/15 阅读次数：4696 字体大小: 【小】【中】【大】

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第五章变压器事故处理

第一节 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。

二、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。

三、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

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。

第四节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。

3．变压器防火保护的几种灭火系统

　　(1)水喷雾灭火系统。利用水喷雾灭火是将着火的变压器从外部喷水降温而实现熄灭火焰。水喷雾灭火系统的构成主要有储水池、水泵、阀门水管道、喷水头及火焰探测器和控制器等。

这种灭火方法在实际应用中存在如下几个问题：

1)喷头易发生堵塞，长期不用时突然使用，水管铁锈冲至喷头可能会发生堵塞响灭火功能。

2)管道必须沿变压器排列，检修变压器时，必须先拆管道，因此很不方便。

3)必须在变压器附近设置储水池，且水要定期更换，否则时间太长水要变质发臭，造成污染。

4)除上述外还需要大功率水泵，因此，成本高，维护工作量大。

(2)卤代烷灭火系统。卤代烷灭火的原理是返催化，即将原进行的化学反应中止而熄灭火焰。采用卤代烷方式灭火，只有在变压器油外溢着火时才有效，且这种灭火介质喷出后，会破坏大气中的臭氧层，因此从环保的角度出发，这种灭火方式终将可能被淘汰。

(3)氮气搅拌灭火系统。氮气搅拌灭火系统结构简单、动作可靠、方便易行、不污染环境、灭火效果显著，且造价低，维护方便。以下介绍的DDM油浸变压器充氮灭火器装置是目前比较先进可靠的一种变压器灭火设备。 DDM油浸电力变压器充氮灭火装置主要用于发电厂，变压站容量在10MVA以上的大容量电力变压器的灭火消防：

系统灭火工作原理。

　　当变压器发生火灾时，由火灾探测器和瓦斯继电器动作信号起动灭火装置，该装置同时接收到启动投运的两组信号后，首先快速将排油阀立即打开，将油箱中油降低于顶盖下方25cm左右，缓介变压器本体内压力防止爆炸，同时控流阀关闭，将油枕与本体隔离，防止“火上浇油”。

　　经排油阀打开数纱后，氮气从变压器底部充入本体，使变压器油上下充分搅拌，迫使油温降至燃点以下，实现迅速灭火，充氮时间可持续10min以上，以使变压器充分冷却，阻止重燃。系统结构及灭火流程原理如图5—24所示。

4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。

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