變壓器過熱原因分析及故障診斷

變壓器過熱故障是常見的多發性故障，對變壓器的安全運行帶來嚴重威脅，因此引起現場的廣泛關注。

變壓器過熱的原因

⑴繞組過熱

近十幾年來，為降低變壓器損耗，各制造廠先后采用了帶有統包絕緣的換位導線繞制變壓器繞組。由于早期國內對換位導線生產技術尚未全面掌握，使之采用換位導線的變壓器在運行十年左右出現了統包絕緣膨脹。段間油道堵塞、油流不暢，匝絕緣得不到充分冷卻，使之嚴重老化，以致發糊、變脆，在長期電磁振動下，絕緣脫落，局部露銅，形成匝間(段間)短路，導致變壓器燒損事故。例如，東北電網某臺240MVA的升壓變壓器，正常運行負荷率為90%左右，上層油溫一般不超過70℃。1988年以來，對該變壓器進行糠醛分析，發現絕緣有老化現象。運行中油色譜分析表明， CO和 CO2的絕對值及增長率均比較高。1992年6月在正常運行中，主變壓器輕、重瓦斯保護動作，防爆筒噴油，吊出高壓繞組檢查后發現：故障發生在 A相低壓繞組下數第3～4段最外一組換位導線，有數根燒熔。經進一步檢查，發現低壓繞組上、下兩端 l～5段均有燒焦痕跡，并有露銅現象。導線段間絕緣紙均已燒糊，第6～8段絕緣呈深紅色。此單半螺旋繞組半螺旋處1.5mm油道已全部堵死，4.5mm油道也僅能插進1.4mm紙板。

另外，繞組材料本身的質量不良，也會導致過熱現象。例如，某局的一臺 SF7一8000/35型變壓器，1994年安裝并投運后發現：該變壓器所帶的負荷與5600kVA變壓器相同的情況下，其溫度比5600kVA的變壓器高10℃左右，在環境溫度高于5℃時，只要變壓器投人，不論負荷大小(最大負荷4500kW〕，風扇電機一直啟動(啟動風扇溫度整定為50℃，此時變壓器油溫高于50℃)，這說明該變壓器一直存在隱性過熱故障。吊罩后，解體拔包檢查發現，B相低壓側繞組第 l、4餅有明顯過熱現象，絕緣紙已變為暗褐色，拆開檢查，發現匝間有小毛刺漏銅點，但匝間并沒有完全短路，所以，故障電流并不大，緩慢發熱，以致油溫升高。

⑵分接開關動、靜觸頭接觸不良

在有載調壓變壓器中，特別是調壓頻繁、負荷電流較大的變壓器，在頻繁的調動中會造成觸頭之間的機械磨損、電腐蝕和觸頭污染，電流的熱效應會使彈簧的彈性變弱，從而使動、靜觸頭之間的接觸壓力下降。接觸壓力減小，會使觸頭之間的接觸電阻增大，從而導致觸頭之間的發熱量增大，由于發熱又加速觸頭表面的氧化腐蝕和機械變形，形成惡性循環，如不及時處理，往往會使變壓器發生損壞事故。例如，某化工廠的800OkVA有載整流變壓器，由于疏忽了有載分接開關粗調部分的接觸問題，接觸電阻不斷增大、發熱，逐漸形成動、靜觸頭之間的金屬熔化、蒸發，環氧樹臘絕緣支架碳化，最后在調壓過程中起弧引起相間短路，變壓器爆炸起火，而發生變壓器損壞事故。

在無載調壓變壓器中，分接開關接觸不良，也會使其觸頭表面腐蝕、氧化，或觸頭之間的接觸壓力下降使接觸電阻增大，而形成變壓器的過熱性故障。例如某局的一臺35kV、18MVA變壓器，曾發生過因分接開關接觸不良、發熱，最后導致變壓器分接開關燒流，變壓器氣體繼電器動作，迫使變壓器停運。

⑶引線故障

①引線分流故障

這種故障較多，東北電網1989～1993年的統計，約占總故障的10%。這些故障多發生在66kV套管上，一方面66kV側電流較大，另一方面66kV引線大多不是直順套管方向進入導管，因此，未包任何絕緣的引線與導管接觸，造成分流，產生熱故障。其原因如下：引線電纜外表半疊包的白布帶，經過制做中工序的傳遞和引線裝配，多數已不緊密和不完整。某些制造廠，甚至完全不要這一層白布帶。而對較長的引線，在裝配時，如電纜施壓后造成裸銅絞線與套管的銅管內壁靠接，這就形成了一個閉合回路。當引線中通過電流時，引線周圍便有磁場且有磁通，引線的交變電流產生交變磁通，即會在這個回路中感應出電勢。由于大容量變壓器每相的電流很大，相應的引線周圍的磁通以及感應的電勢也比較大。閉合回路，由于路徑較短，而導線截面較大，即電阻較小，流過回路的電流較大。

相對來講，回路中裸露電纜與銅管靠接的局部接觸電阻是比較大的，當很大的回路電流通過時必將發熱。由故障實例可知，銅管熔成凹形坑現象，說明過熱點的溫度已達 l000℃以上。

②引線接頭過熱

引線接頭(將軍帽)過熱也是多發性故障。例如，東北電網某局的一臺主變壓器，總烴為455.9μl/l，乙快為4.23μl/l。吊檢發現66kV A相套管穿纜引線頭過熱，焊錫流出滴到夾件和壓件上;又如，某臺主變壓器， B相套管頭部發熱，經檢查，將軍帽螺扣配合不良，將螺扣燒壞5～6扣，造成過熱。

③引線斷股

某臺DFL一60000/220型單相變壓器，1990年5月開始發現色譜分析結果異常，熱點溫度可能高于 l000℃，直到1993年5月進行大修時才發現，該變壓器中性點套管內的引線有兩股燒斷、三股燒傷(共35股、截面240mm2，其原因是在1989年5月檢修中，更新該中性點套管時引線(銅辮子)向上拉比較別勁，使引線外層半迭繞白布帶脫落，裸辮子引線與套管內的銅管內壁相碰，發生分流、放電、過熱。

⑷漏磁導致過熱

變壓器繞組中的磁通包括主磁通和漏磁通，無論主磁通或漏磁通，可分為軸向分量和徑向分量。軸向分量分布較簡單，沿繞組高度變化較小。徑向分量沿繞組高度分布復雜，由它引起渦流損耗分布很不均勻，且隨變壓器的容量變化而變化，不僅隨繞組的軸向高度變化，也隨繞組的徑向尺寸變化。尤其在端部變化大.其最大值出現在端部附近。由于變壓器的內繞組離鐵芯近，漏磁的徑向值高于外繞組。若變壓器繞組為低、中、高排列，則低壓繞組的徑向漏磁高。

在大型變壓器中，由于漏磁密度高，所以產生的雜散損耗很大，有時可達數百千瓦，導致局部過熱現象。例如，某臺SFPS—120000/220型變壓器出現的過熱現象就是低壓側j箱壁漏磁嚴重所致。又如，某 SZL7一6300/35型變壓器，由雜散磁通在鐵芯上、下夾件拉桿上的個別部位形成磁密高度集中，產生局部過熱，并導致絕緣油色譜分析結果異常。

⑸冷卻裝置風路堵塞

冷卻裝置風路堵塞引起的過熱現象也時有報導。例如，某臺 OSFPSL—120000/220型變壓器，運行11年均正常。1992年8月28日油溫突然上升，由原來的42℃左右增加到90℃左右。與同容量的變壓器比較溫升相差很大，但電氣試驗結果正常。通過對外觀檢查發現，風冷卻器散熱管的翅片間積滿了灰塵(長期運行從未清洗過)，已將間隙堵死，電風扇的風已無法吹到教熱管上，致使變壓器的溫度不斷升高。經沖洗后油溫一直在40℃左右。又如，某臺DSFPSL一90000/220型變壓器，上層油溫偏高，曾達80～90℃，檢查發現散熱器風道縫隙被雜物堵塞，影響正常散熱，用高壓水槍沖洗后，油溫降到60℃，恢復正常。

⑹風扇工作不正常

風扇工作不正常主要包括，

①風扇反轉

某局的一臺主變壓器，由于冷卻系統在檢修時將電源接反，造成風扇反轉，使冷卻效果降低，油溫比帶同樣負載的另一臺主變壓器高15℃，查明原因糾正后，溫度恢復正常(兩臺主變壓器溫度只差1℃)。

②啟動風扇設定值錯誤

某臺SFY7一63000/110型主變壓器(法國專利)，運行在某牽引變電所。在運行中發現其CO/CO2=0.68，屬于異常?？扇夹詺怏w總量也屬“注意值”之列，且其增加趨勢已為異常。顯然，主變壓器存在早期熱性故障。檢查發現，啟動風扇的溫度為75℃(在 ASEA圖紙上也是75℃CONTROL)。它不符合鐵道部頒發的《牽引變電所運行檢修規程》，規程第36條規定：風冷式變壓器當其上層油溫超過55℃時應啟動風扇。本臺主變壓器為油浸風冷式，由于啟動風扇的設定值錯誤，導致主變壓器不能風冷散熱。因而出現熱性故障。

③風扇等失去電源

某發電廠的一臺主變壓器為三側三繞組強迫油循環風冷有載調壓變壓器，三側容量比為180000/120000/180000kVA，三側電壓比為231土8×1.25%/121/13.8kV，B級絕緣，允許最高溫度為120℃。在運行中發現釋壓閥動作噴油，主變壓器本體上層油溫超過l00℃。反復檢查發現，主變壓器冷卻器電源的 B、C相保險熔斷，而使其風扇和潛油泵停止運轉。但由于溫度過高，發信號回路的保險熔斷不能正常發信號。最后導致主變壓器過熱冒油。