学士学位论文--电力变压器的故障及检查处理与保护.doc

论文电力变压器的故障及检查处理与保护申请人：王晓云学科（专业）：电力系统及其自动化指导教师：陈国联 2011年09月27网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级 电力系统及其自动化 层次 高起专 姓名 王晓云 学号200909608396一、毕业设计（论文）题目 电力变压器常见故障及检查处理与保护二、毕业设计（论文）工作自2011年6月28日起至2011年9月21日止三、毕业设计（论文）基本要求： 指导教师： 网络教育学院毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语：建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日答辩小组意见：负责人签名 年 月 日答辩小组成员 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 负责人签名： 年 月 日西安交通大学网络教育学院论文论文题目：电力变压器常见故障及检查处理与保护学科（专业）：电力系统及其自动化申请人：王晓云指导教师：陈国联 摘要变压器类属于静止电机，它可将一种电压、电流的交流电能转换为同频率的另一种电压、电流的交流电能。从电力的生产、输送到分配，使用着各式各样的变压器。从电力系统来讲，变压器就是一种主要设备。变压器故障的种类多种多样,变压器投运时间各异,所经历的过电压、过电流以及维护使用情况都不尽相同,故障发生的趋势亦不同。由故障到损坏,常会有一个渐变的过程,只有充分了解变压器的实际运行状态,综合应用各种在线及历史数据,并运用各种诊断技术,才能及时发现故障隐患,提高诊断的准确性及作出相应的处理。具体应用中要根据故障或缺陷的不同发展阶段,采用不同的分析方法,结合设备的实际运行状态进行分析，正确判定设备状况，制定针对性的检测与处理，并对其装设保护。关 键 词：变压器；故障；处理；检查；保护论文类型：应用基础目 录1 常见故障现象及原因11.1油位高（或溢油）11.2油位低11.3油温高114轻瓦斯动作115重瓦斯动作216差动保护或电流速断保护动作217声音不正常218低压侧中性线电流大或烧断219变压器故障2110有载调压瓦斯保护动作32电力变压器故障的处理方法42.1 油位高的处理42.2 油位低的处理423油温高的处理424轻瓦斯动作的处理425重瓦斯动作的处理526差动保护或电流速断保护动作的处理527声音不正常的处理528低压侧中性线电流大或烧断的处理529变压器故障的处理5210有载调压瓦斯保护动作的处理63电力变压器故障的检查方法731用眼睛看732用耳朵听833用仪器测94电力变压器的保护措施 1041 瓦斯保护 1042纵差保护或电流速断保护1043相间短路的后备保护1044接地短路的零序保护1145过负荷保护1146其他保护115 结束语12致 谢13参考文献14附 录15声明1常见故障现象及产生原因电力变压器发生故障的原因很多，主要有：设计上存在问题；安装技术上存在缺陷；周围环境条件不良；外界的干扰和影响；操作不妥；零部件质量不高，性能不稳；负荷发生问题；电网电源有问题；零部件使用寿命到期，元器件老化、性能不稳等。下面所列为几种常见故障现象。1. 1油位高（或溢油）发现油位高（或溢油），故障原因主要有:（1）呼吸系统不畅通，蹩压力，出现假油位。1）储油柜通大气的门有人误关。2）新装的变压器呼吸器的密封圈未取下。3）吸湿器硅胶堵塞出气孔。（2）储油柜补油过多（3） 负荷大，环境内外温度高。（4） 变压器温升不正常。1. 2油位低发现油位低，故障原因主要有：（1）变压器缺油，负荷低时过冷却。（2）水冷变，冷油器铜管漏油。（3）强油循环系统漏油。1. 3油温高发现油温高，故障原因主要有：（1） 环境温度高，或负荷大引起过热。（2）风道或冷却器堵塞，冷却效率下降；或冷却装置有故障。（3）并联运行变压器分接头不一致，环流引起负荷不均，产生额外附加损耗。（4）内部故障（绕组匝间短路，铁芯接地，分接开关接触不良）。14轻瓦斯动作轻瓦斯动作，故障原因主要有：（1） 变压器油中空气析出。（2） 强油循环油泵入口形成负压区，吸入空气。（3） 水冷变压器，冷油器泄漏跑油，油位下降。（4） 内部故障：1） 绕组匝间短路。2） 铁芯两点或多点接地。3） 对地放电。4） 局部过热。（5） 直流系统接地，气体保护回路绝缘不良，交直流混线。15重瓦斯动作重瓦斯动作，故障原因主要有：（1）内部发生短路，接地故障。（2）直流系统接地，气体保护回路绝缘不良，交直流混线。16差动保护或电流速断保护动作差动保护或电流速断保护动作，故障原因主要有：（1） 变压器内部有短路故障。（2） 变压器回路有短路故障 17声音不正常变压器声音不正常，故障原因主要有：（1） 铁芯松动，电磁噪声大。（2） 接地不良，内部出现间歇性放电。（3） 冷却风扇振动大。18低压侧中性线电流大或烧断低压侧中性线电流大或烧断，故障原因主要有：（1） 三相负荷严重不平衡，零序电流大。（2） 3次谐波电流大。19变压器故障变压器故障，故障原因主要有：（1） 内部出现强烈不均匀的噪声。（2） 严重漏油或在压力释放阀、防爆膜处喷油；从气体继电器窗口已看不油位。（3） 套管发生严重破损和放电现象。（4） 负荷及冷却条件正常，变压器温度异常，不断升高（温度计正常）（5） 油色变化过甚，油中出现碳粒。（6） 导线接头过热熔化。（7） 变压器冒烟着火。（8） 轻瓦斯动作取气可燃。（9） 变压器上发生人身触电。110有载调压瓦斯保护动作有载调压瓦斯保护动作 ，故障原因主要有：（1） 轻瓦斯动作1） 切换开关触头接触不良发热或放弧。2） 调压开关漏油，调压储油柜油位低（2） 重瓦斯动作1） 在过载下调整分接。2） 调压装置机械故障，切换不到位，中途停止切换，限流电阻烧毁。3） 快速机构储能弹簧疲劳老化，切换时间变长。2电力变压器常见故障的处理21油位高（或溢油）（1）可将重瓦斯保护跳闸连接片改为信号装置。（2）检查呼吸系统与大气是否畅通正常，消除不畅通的原因。（3）因储油柜补油过多，应放油。使油位降至与当时油温相适应的高度。（4）恢复正常油后，重瓦斯保护由信号位置改回跳闸位置。22油位低（1）因过冷却引起油位低，应增加负荷或停止部分冷却装置（风扇、油泵、散热器），提高油温以保持油位。（2）在水冷变压器冷油器出水口取样检查，若水中有油花，则该冷油器铜管漏油，应立即停用，并将油侧、水侧出入口截门关闭；对变压器的油质进行化验检查，有无进水。（3）大量漏油，出现“轻瓦斯”信号，且在气体继电器窗口已看不见油位，应将变压器停电，退出运行处理。（4）尽快进行补油。23油温高（1）开启冷却风扇、备用油泵或备用气泵，增强冷却效果。（2）油浸变压器在额定电流下上层油温高于95，应立即降负荷。（3）清理风道或清扫冷却器。（4）如因冷却电源全停引起油温升高，达到厂家规定的负荷及运行时间而不能恢复正常，应将变压器停电；对于干式变压器，应将负荷降低于自然冷却（AN）的允许电流之内。（5）检查并联运行的变压器的分接位置及电压比，使其一致，将环流降至最小。（6）在负荷及冷却条件相同的情况下，高出正常油温度计10以上；或变压器负荷不变，油温不断升高，而检查结果证明冷却装置正常，温度计正常，变压器室通风正常，则认为变压器已发生内部故障（如严重铁芯短路，绕组匝间短路），而保护因故尚未动作。在上述情况下，应立即将变压器停电，查明原因。24轻瓦斯动作（1）取瓦斯气体分析，如不可燃为空气，放气后可继续运行，再分析原因。（2）取瓦斯气体及油化验，如无异常，轮流倒停泵进行选择，查出故障原因进行处理；油泵入口应保持微正压。（3）在冷油器出水口取样化验检查，如水中有油花的为故障冷油器，停止运行，关闭油路、水路出入口截门检修；变压器补油。（4）取瓦斯气体分析，或通过油的色谱分析，经三维比值法判断内部有故障，应将变压器停电，进行检查处理。（5）使气体保护回路绝缘恢复正常。25重瓦斯动作（1）重瓦斯保护动作跳闸，不允许强送，未经检查试验和确认变压器正常，不得投入运行。（2）变压器如果出现下列异常之一时，应进行内部检查：1）压力释放阀动作或防爆膜破裂。2）从油位计，呼吸器或散热器法兰等处向外喷油。3）油箱变形或损坏。4）差动保护或电流速断保护动作。5）跳闸时有电流冲击（3）若判明是直流系统接地或气体保护回路绝缘不良（端子排进水或操作电缆受潮、交直流混线）引起误动作跳闸，可将重瓦斯保护跳闸连接片改为信号，试送一次。26差动保护或电流速断保护动作（1）差动保护或电流速断保护动作跳闸，不许强送；未经检查试验和确认变压器正常，不得投入运行。（2）对变压器内部、外部回路进行检查试验，故障点消除后可恢复运行。（3）若检查不出问题，应测绝缘电阻，并结合跳闸时有无电流冲击综合判断：若有冲击，不能试送；若无冲击，且绝缘正常，判断为差动（电流速断）保护误动，将重瓦斯投跳闸，试送一次。条件允许时，可由零升压，正常后再送电。27声音不正常（1）安排大修时进行处理。（2）消除风扇机械振动。28低压侧中性线电流大或烧断（1）均衡三相负荷，Y，yn0变压器，低压侧中性线电流不得超过25%In。（2）如果发现中性线烧断，立即将变压器停电，然后处理。以免中性点位移电压引起三相电压不平衡，烧毁电气设备。（3）加大中性线截面，保证接确良好。29变压器故障符合故障原因其中之一时：（1） 立即将变压器停电。有备用变的可先投备用变，然后停止工作变。（2） 变压器着火时，应先停电，并将冷却风扇、油泵停止运行；然后打开事故放油门放油，使油面低于着火点；用沙土及泡沫灭火器灭火。（3） 发生人身触电，变压器应立即停电，及时对触电人员进行抢救，并尽快送医院治疗。210有载调压瓦斯保护动作（1）取瓦斯气体化验分析，如可燃，可能是切换开关有问题，应安排停电检查处理；油位低应补油，再进行分析处理。（2）调压时重瓦斯动作跳闸，往往意味着调压过程中，限流电阻R已烧毁，需要对调压开关进行大修；并按规定要求进行检查试验，重新选配限流电阻及快速机构、储能弹簧等。3电力变压器故障的检查方法运行中的变压器，应每月进行一次定期检查巡视，3个月进行一次夜间巡视，每半年不少于一次最大负荷的测试，并做好记录。如有值班人员时，则每日检查一次，每星期还应有一次夜间检查，以便了解变压器的运行状态，发现问题及时解决。力争把故障消除在萌芽状态。3.1 用眼睛看通过观察故障发生时的颜色、温度、气味等异常现象,由外向内认真检查变压器的每一处。（1） 变压器运行中渗漏油现象比较普遍，其外面闪闪发光或黏着黑色的液体就可能是漏油。小型变压器装在配电柜中，因为漏出的油流入配电柜下部的坑内，所以不易及时发现。渗漏主要原因是油箱与零部件联接处密封不良、焊件或铸件存在缺陷、运行中额外荷重或受到振动等。此外，内部故障也会使油温升高，油的体积膨胀，发生漏油。（2） 变压器故障时都伴随着体表的变化。防爆膜龟裂、破损。当呼吸口不灵,不能正常呼吸时，会使内部压力升高引起防爆膜破损；当气体继电器、压力继电器、差动继电器等动作时，可推测是内部故障引起的。（3） 因温度、湿度、紫外线或周围的空气中所含酸、盐等，会引起箱体表面漆膜龟裂、起泡、剥离。因大气过电压、内部过电压等，会引起瓷件、瓷套管表面龟裂，并有放电痕迹。瓷套管端子的紧固部分松动，表面接触面过热氧化,会引起变色。由于变压器漏磁的断磁能力不好及磁场分布不均，产生涡流，也会使油箱的局部过热引起油漆变色。吸湿计变色是吸潮过度、垫圈损坏、进入其油室的水量太多等原因造成的。通常用的吸湿剂是活性氧化铅(矾土) 、硅胶等,并呈蓝色。当吸湿剂从蓝色变为粉红色时，应作再生处理。3.2用耳朵听 正常运行时，由于交流电通过变压器绕组，在铁芯里产生周期性的交变磁通，引起电工钢片的磁致伸缩，铁心的接缝与叠层之间的磁力作用及绕组的导线之间的电磁力作用引起振动，发出均匀的“嗡嗡”响声。如果产生不均匀响声或其他响声，都属不正常现象。不同的声响预示着不同的故障现象。（1）若声响比平常响声增大且尖锐，一种可能是电网发生过电压，例如中性点不接地、电网有单相接地或铁磁共振时，会使变压器过励磁；另一种可能是变压器过负荷，如大动力设备（大型电动机、电弧炉等）负载变化较大，因谐波作用，变压器内会发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声。此时，再参考电压与电流表的指示，即可判断故障的性质。然后，根据具体情况，改变电网的运行方式与减少变压器的负荷，或停止变压器的运行等。（2） 若变压器发出较大的“啾啾”响声，并造成高压熔丝熔断，则是分接开关不到位；若产生轻微的“吱吱”火花放电声，则是分接开关接触不良。出现该故障时，当变压器投入运行后一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。（3） 变压器发出“叮叮当当”的敲击声或“呼呼”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声，声响较大而噪杂时，可能是变压器铁心有问题。例如，夹件或压紧铁心的螺钉松动，铁心上遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件。出现该故障时，仪表的指示一般正常;绝缘油的颜色、温度与油位也无大变化，这类情况不影响变压器的正常运行,可等到停电时处理。（4）声响中夹有放电的“嘶嘶”或“哧哧”的响声，晚上可以看到火花时，可能是变压器器身或套管发生表面局部放电。如果是套管的问题,在气候恶劣或夜间时，还可见到电晕辉光或蓝色、紫色的小火花，此时，应清除套管表面的脏污，再涂上硅油或硅脂等涂料。如果是器身的问题，把耳朵贴近变压器油箱，则会听到变庄器内部由于有局部放电或电接触不良而发出的“吱吱”声或“噼啪”声，若站在变压器跟前就可听到“噼啪”声音，有可能接地不良或未接地的金属部分静电放电。此时，要停止变压器运行，检查铁心接地与各带电部位对地的距离是否符合要求。（5） 变压器发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声，可能是变压器绕组发生层间或匝间短路而烧坏，使其附近的零件严重发热。分接开关的接触不良而局部点有严重过热，必会出现这种声音。此时，应立即停止变压器的运行，进行检修。（6）当声响中夹有爆裂声，既大又不均匀时，可能是变压器本身绝缘有击穿现象。导电引线通过空气对变压器外壳的放电声；如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声，则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。如属绝缘距离不够，则应停电吊心检查，加强绝缘或增设绝缘隔板。声响中夹有连续的、有规律的撞击或摩擦声时，可能是变压器的某些部件因铁心振动而造成机械接触。如果发生在油箱外壁上的油管或电线处，可用增加其间距离或增强固定来解决。3.3 用仪器测 依据声音、颜色及其他现象对变压器事故的判断，只能作为现场的初步判断，因为变压器的内部故障不仅是单一方面的直观反映，它涉及诸多因素，有时甚至出现假象。因此必须进行测量并作综合分析，才能准确可靠地找出故障原因及判明事故性质，提出较完备合理的处理办法。（1）绝缘电阻的测量测量绝缘电阻是判断绕组绝缘状况的比较简单而有效的方法。测量绝缘电阻通常采用绝缘电阻表，3kV 以上的高压变压器一般采用2500V 的绝缘电阻表。测量项目：测量绕组的绝缘电阻应测量高压绕组对低压绕组及地、低压绕组对高压绕组及地、高压绕组对低压绕组等三个项目。这里的“地”并不是指真正的大地，而是指变压器金属外壳。（2）吸收比的测量通过测量吸收比可以进一步检查变压器绕组的绝缘良好程度，尤其是绝缘材料的受潮程度。吸收比的测量要用秒表计时间，当绝缘电阻表摇到额定转速(120r/ min)时，将绝缘电阻表接入(可用开关控制) 并开始计时，15s 时读取一数值R15，继续摇至60s 时读取另一数值R60。R60 / R15就是测量的吸收比。吸收比的标准是R60 / R15 1. 3 ,说明变压器没有受潮，绝缘良好；若R60 / R15 1. 2，说明变压器有受潮现象，绝缘有缺陷，需要进一步检查。（3）直流电阻的测量变压器绕组是发生故障较多的部件之一，当变压器在遭受短路冲击后，往往可能造成绕组扭曲变形，而累积效应会使变形进一步发展；另外由于绕组绝缘损坏，会造成匝间短路甚至是相间短路。变压器绕组可看作是由电阻、电感、电容组成无源线性网络,其故障必然导致绕组上相应部分的分布参数发生变化。绕组发生故障时，由于整体或局部的拉伸和压缩造成匝间距离改变时，突出反映的是绕组的感性变化，当轻微匝间短路时电阻也会有变化，测量时，应分别测量变压器高、低压绕组的直流电阻。对于三相电力变压器，由于高压绕组上装有分接开关，因而要测量分接开关处于不同挡位时的高压绕组电阻值。4电力变压器的保护措施电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备之一，它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用，同时大容量电力变压器的造价也十分昂贵。因此必须对电力变压器可能发生的各种故障和不正常的运行状态进行分析，装设相应的继电保护装置。变压器的内部故障可分为油箱和油箱外故障两类。油箱内故障主要包括绕组的相间短路、 匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于于油箱内充满了变压器油，故障时的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性气体（瓦斯），很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器不正常的运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。为了保证变压器的安全运行，根据继电保护与安全自动置的运行条例，针对变压器的上述故障和不正常运行状态，电力变压器应装设以下保护。 41瓦斯保护800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反映变压器内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。42纵差保护或电流速断保护6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用工作变压器和工业企业中医学6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。10000KVA及以下的电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5s。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。纵差保护或电流速断保护用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器。43相间短路的后备保护相间短路的后备保护 于反映外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯原则整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器。相间短路的后备保护的型式较多，过电流保护和低电压起动的过电流保护，宜用于中、小容量降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压器和系统联络变压器，以及过电流保护灵敏度不能满足要求的降压变压器；630KVA及以上的升压变压器，应采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护；对大容量升压变压器或系统联络变压器，为了满足灵敏度要求，还可采用阻抗保护。（1）过电流保护过电流保护宜用于降压变压器，过电流保护采用三相式接线，且保护应装设在电源侧。（2）复合电压起动的过电流保护（3）负序电流和单相式低压过电流保护44接地短路的零序保护对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，零序保护用于反映变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的接地短路。变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流保护；变压器中性点可能接地或不接地运行时，应装设零序电流、电压保护。零序电流保护延时跳开变压器各电源侧断路器；零序电压保护延时动作于发出信号。45过负荷保护对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长，延时动作于发信号。46其他保护高压侧电压为500KVA及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。结束语变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，是电力系统中重要的设备，主要有电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等功能 。而且种类较多。同时大容量电力变压器的造价十分昂贵。虽然配有避雷、差动、接地等多重保护，但由于其内部结构复杂、电场及热场不均，故障率仍然很高。通过对变压器常见故障的原因与处理以及检查方法、保护措施的分析，将有利于在变压器正常维护过程中及时、准确地判断故障原因，采取有效措施，确保设备安全运行。致 谢首先我要向我的指导老师表示最诚挚的感谢。我在学习中得到了老师的悉心指导，老师严谨的治学精神和精益求精的工作态度深深感染了我。以前对电力方面的知识只是一些模模糊糊的概念，经过这段时间的学习，以及理论与实践的结合，我对电力系统的许多知识都有了深刻的理解。在今后的工作中，我会把所学到的知识用到实际中去。我还要感谢公司各位领导对本人学习的支持，还有同学们也给予了我无私的帮助，正是他们的鼓励和帮助之下，我得以顺利完成论文。由于时间紧促，加上本人水平有限，文中有错误的地方在所难免，真诚地欢迎各位师长、领导、同行提出宝贵意见。参考文献1 汪国梁电机学机械工业出版社 ，19872 董其国.电力变压器故障与诊断中国电力出版社，20003 许建安电力系统继电保护 中国电力出版社，2004附件：网络学院毕业论文独创性声明本人声明，所呈交的毕业论文系在指导老师的指导下本人独立完成的研究成果。论文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，如果本论文有摘抄他人的研究成果，被他人追究责任，则本人负全部责任，与指导老师和学校无关。本人如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果：1. 交回学校授予的毕业证书；2. 学校可以在相关媒体上对作者本人的行为进行通报；3. 本人按照学校规定的方式，对因不当取得证书给学校造成的名誉损害，进行公开道歉；4. 本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。论文作者签名： 王晓云 日期： 2011年09月17日毕业论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅读、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用毕业论文或与论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安交通大学。论文作者签名： 王晓云 日期： 2011 年 09 月 17 日导 师 签 名： 日期： 年 月 日注：本声明的版权归西安交通大学所有，未经许可，任何单位及个人不得擅自使用。