变压器主要故障和异常

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1、变压器主要故障和异常变压器和发电机与高压输电线路元件相比，故障几率比较小，但其故障后对 电力系统和发电厂的正常生产影响很大。对于超大容量三相一体式主变，本身结 构复杂、造价昂贵、运输检修困难，如果发生故障不能及时却除，将会造成电网 冲击、变压器的严重损坏，不仅给电厂造成巨大的经济损失，而且在很长时间内 给电网造成巨大的负荷缺口压力。我公司装设了发电机出口装设开关，它的好处是，在发电机停机状态下可以 通过主变压器倒送厂用电，省却了厂用电倒闸操作，省却了启动变压器，全厂只 设1台50MVA分裂变作为03号启动变压器供机组安全停机用。这样就对主变压 器和厂高变保护的安全性提出了很高的要求，任何一个变

2、压器保护误跳闸将直接 导致机组停机和厂用失压。一、相间短路这是变压器最严重的故障类型。它包括变压器箱体内部的相间短路和引出线 （从套管出口到电流互感器之间的电气一次引出线）的相间短路。由于相间短路 给电网造成巨大冲击，会严重地烧损变压器本体设备，严重时使得变压器整体报 废，因此，当变压器发生这种类型的故障时，要求瞬时切除故障。二、接地（或对铁芯）短路显然这种短路故障只会发生在中性点接地的系统一侧。对这种故障的处理方 式和相间短路故障是相同的，但同时要考虑接地短路发生在中性点附近时的灵敏 度。三、匝间或层间短路对于大型变压器，为改善其冲击过电压性能，广泛采用新型结构和工艺，匝 间短路问题显得比较

3、突出。当短路匝数少，保护对其反应灵敏度又不足时，在短 路环内的大电流往往会引起铁芯的严重烧损。如何选择和配置灵敏的匝间短路保 护，对大型变压器就显得比较重要。四、铁芯局部发热和烧损由于变压器内部电磁场分布不均匀、制造工艺水平差、绕组绝缘水平下降、 铁芯绝缘损坏、铁芯两点接地等因素，会使铁芯局部发热和烧损，继而引发更严 重的相间短路。因此，应检测这类故障并及时采取措施。变压器内部故障的保护，目前普遍采用差动保护和瓦斯保护。这些保护各有 所长，也各有其不足。瓦斯保护能反应铁芯局部烧损、绕组内部断线、绝缘逐渐 渐化、油面下降等故障，但对变压器外部引线短路不能反应，对绝缘突发性击穿 的反应不及差动保护

4、快，而且在地震预报期间和变压器新投入的初始阶段等，瓦 斯保护不能投跳闸。新型差动保护虽然在灵敏度、快速性方面大有提高，但对上述的部分故障不 能反应。例如，对于有的变压器内部发生一相断线差动保护就不能动作，瓦斯保 护则可通过开断处电弧对绝缘油的作用而反应出来。五、变压器过负荷变压器有一定的过负荷能力，但若长期过负荷下运行，会加速变压器绕组绝 缘的老化，降低绝缘水平，缩短使用寿命。单侧单源的三绕组降压变压器，三侧绕组容量不同时，在电源侧和容量较小 的的绕组侧装设过负荷保护。对于发电机变压器组，发电机比变压器的过负荷 能力低，一般发电机已装设对称和不对称过负荷保护，故变压器可不再装设过负 荷保护。六

5、、变压器过电流过电流一般是由于外部短路后，大电流流经变压器而引起的。如果不及时切 除，变压器在这种电流下会烧损，一般要求和区外保护配合后，经延时切除变压 器。七、变压器零序过流中性点接地的变压器发生内部接地故障或外部接地故障，均会使中性点流过 零序电流，变压器零序保护能反应这种故障，有选择地将变压器切除，将故障点 隔离。八、变压器过激磁B K 变压器和发电机发生过激磁的机理一样，由式 f 可知：电压的升高和 频率的降低均可导致磁密 B 的增大，当超过变压器的饱和磁密时，变压器即发生 过激磁。现代型变压器，额定工作磁密B =1.71.8T （常州东芝主变约1.7T，保 e定厂变约1.74T）,饱

6、和磁密B=1.92.0T,两者相差已不大，很容易发生过激磁。s变压器的铁芯饱和后，铁损增加，使铁芯温度上升。铁芯饱和后还要使磁场 扩散到周围的空间中去，使漏磁场增强。靠近铁芯的绕组导线、油箱壁以及其他 金属结构件，由于漏磁场而产生涡流，使这些部位发热，引起高温，严重时要造 成局部变形和损伤周围的绝缘介质。现代某些大型变压器，当工作磁密达到额定 磁密的1.31.4倍时，励磁电流的有效值可达到额定负荷电流的水平。由于励磁 电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁芯和其它金属构件的涡流损耗与 频率的平方成正比，所以发热严重。与系统并列运行的变压器，可能导致过激磁 的原因有以下几种：电力系统由于发生

7、事故而被分割解列之后，某一部分系统中因甩去大量负荷 使变压器电压升高，或由于发电机自励磁引起过电压。由于发生铁磁谐振引起过电压，使变压器过励磁。由于分接头联接不正确，使电压过高引起过励磁。 进相运行的发电机跳闸或系统电抗器的退出。发电机出口装设开关后，由于发电机端原因造成升压主变压器过激磁的几率 大大减少，但是由于系统联络开关断开，造成主变压器甩负荷时仍有可能造成过 激磁。为了正确地设计过励磁保护，必须知道变压器的过励磁倍数曲线n f，式中 n 为工作磁密和额定磁密之比。表 94 主变在额定频率下的过激磁能力工频电压升高倍数相一相1.11.251.51.58相一地1.11.251.92.00允

8、许持续时间v20mi n20s1s0.1s表95厂高变在额定频率下的过激磁能力工频过电压倍数（相 地）1.051.11.21.31.4空载持续时间连续连续60s5s0.5s满载持续时间连续20mi n20s1s0.1s九、变压器冷却器故障对于强迫油循环风冷和自然油循环风冷变压器，当变压器冷却器故障时，变压器散热条件急剧恶化，导致变压器油温和绕组、铁芯温度升高，长时间运行会 导致变压器各部件过热和变压器油劣化。规程规定：变压器满载运行时，当全部冷却器退出运行后，允许继续运行时 间至少20分钟，当油面温度不超过75C时，允许上升到75C，但变压器切除冷 却器后允许继续运行 1 小时。常州东芝主变和保定厂变、西电备变均满足此要求， 故变压器冷却器故障保护及变压器油温保护应以此来整定保护动作时间。 十、油面下降变压器油位下降使液面低于变压器钟罩顶部，变压器上部的引线和铁芯将暴 露于空气下，会造成变压器引线闪络，铁芯和绕组过热，造成严重事故。故在应 在变压器油位下降到危险液面前发出信号，通知值班员及时处理。