電力變壓器故障分析與診斷

第一章 變壓器故障
　　油浸電力變壓器的故障常被分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障為變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相問(wèn)短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝問(wèn)短路、繞組或引出線通過(guò)外殼發(fā)生的接地故障等。外部故障為變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的接地
由于變壓器故障涉及面較廣，具體類型的劃分方式較多，如從回路劃分主要有電路故障、磁路故障和油路故障。若從變壓器的主體結(jié)構(gòu)劃分，可分為繞組故障、鐵心故障、油質(zhì)故障和附件故障。同時(shí)習(xí)慣上對(duì)變壓器故障的類型一般是根據(jù)常見(jiàn)的故障易發(fā)區(qū)位劃分，如絕緣故障、鐵心故障、分接開(kāi)關(guān)故障等。而對(duì)變壓器本身影響最嚴(yán)重、目前發(fā)生機(jī)率最高的又是變壓器出口短路故障，同時(shí)還存在變壓器滲漏故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動(dòng)故障等等。所有這些不同類型的故障，有的可能反映的是熱故障，有的可能反映的是電故障，有的可能既反映過(guò)熱故障同時(shí)又存在放電故障，而變壓器滲漏故障在一般情況下可能不存在熱或電故障的特征。
因此，很難以某一范疇規(guī)范劃分變壓器故障的類型，本書(shū)采用了比較普遍和常見(jiàn)的變壓器短路故障、放電故障、絕緣故障、鐵心故障、分接開(kāi)關(guān)故障、滲漏油氣故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動(dòng)故障等八個(gè)方面，按各自故障的成因、影響、判斷方法及應(yīng)采取的相應(yīng)技術(shù)措施等，分別進(jìn)行描述。
第一節(jié) 短路故障
變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對(duì)地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。
變壓器正常運(yùn)行中由于受出口短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，一些地區(qū)110kV及以上電壓等級(jí)的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，約占全部事故的50％以上，與前幾年統(tǒng)計(jì)相比呈大幅度上升的趨勢(shì)。這類故障的案例很多，特別是變壓器低壓出口短路時(shí)形成的故障一般要更換繞組，嚴(yán)重時(shí)可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失，因此，尤應(yīng)引起足夠的重視。
出口短路對(duì)變壓器的影響，主要包括以下兩個(gè)方面。
1．短路電流引起絕緣過(guò)熱故障
變壓器突發(fā)短路時(shí)，其高、低壓繞組可能同時(shí)通過(guò)為額定值數(shù)十倍的短路電流，它將產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差，會(huì)使變壓器絕緣材料嚴(yán)重受損，而形成變壓器擊穿及損毀事故。
變壓器發(fā)生出口短路時(shí)，短路電流的絕對(duì)值表達(dá)式為

變壓器的出口短路主要包括：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路等幾種類型。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明，在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，單相接地短路約占全部短路故障的65％，兩相短路約占10％～15％，兩相接地短路約占15％一20％，三相短路約占5％，其中以三相短路時(shí)的短路電流值最大，國(guó)標(biāo)GBl094•5--85中就是以三相短路電流為依據(jù)的。
忽略系統(tǒng)阻抗對(duì)短路電流的影響，則三相短路表達(dá)式為

式中 ／5；’I三相短路電流；
U－變壓器接人系統(tǒng)的額定電壓
Zt－變壓器短路阻抗；
IN－變壓器額定電流；
UN－變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。
對(duì)220kV三繞組變壓罪而言，高壓對(duì)中、低壓的短路阻抗一般在10％一30％之間，中壓對(duì)低壓的短路阻抗一般在10％以下，因此變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)大的短路電流致使變壓器絕緣材料受熱損壞。
2．短路電動(dòng)力引起繞組變形故障
變壓器受短路沖擊時(shí)，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動(dòng)作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大，繼電保護(hù)延時(shí)動(dòng)作甚至拒動(dòng)，變形將會(huì)很嚴(yán)重，甚至造成繞組損壞。對(duì)于輕微的變形，如果不及時(shí)檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿，加強(qiáng)引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會(huì)使變壓器損壞。因此診斷繞組變形程度、制訂合理的變壓器檢修周期是提高變壓器抗短路能力的一項(xiàng)重要措施。
繞組受力狀態(tài)如圖1—1、圖1—2所示。由于繞組中漏磁中。的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動(dòng)力的作用，特別是在繞組突然短路時(shí)，電動(dòng)力最嚴(yán)重。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量月和橫軸分量月，?？v軸磁場(chǎng)月使繞組產(chǎn)生輻向力，而橫軸磁場(chǎng)月•使繞組受軸向力。軸向力使整個(gè)繞組受到張力P1，在導(dǎo)線中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。而內(nèi)繞組受到壓縮力P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。

軸向力的產(chǎn)生分為兩部分，一部分是由于繞組端部漏磁彎曲部分的輻向分量與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生。它使內(nèi)、外繞組都受壓力：由于繞組端部磁場(chǎng)B’最大因而壓力也最大，但中部幾乎為零，繞組的另一端力的方向改變。軸向力的另一部分是由于內(nèi)外安匝不平衡所產(chǎn)生的輻向漏磁與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生，該力使內(nèi)繞組受壓，外繞組受拉；安匝不平衡越大，該軸向力也越大。
因此，變壓器繞組在出口短路時(shí)，將承受很大的軸向和輻向電動(dòng)力。軸向電動(dòng)力使繞組向中間壓縮，這種由電動(dòng)力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對(duì)繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動(dòng)力使繞組向外擴(kuò)張，可能失去穩(wěn)定性，造成相間絕緣損壞。電動(dòng)力過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)可能造成繞組扭曲變形或?qū)Ь€斷裂。
對(duì)于由變壓器出口短路電動(dòng)力造成的影響，判斷主變壓器繞組是否變形，過(guò)去只采取吊罩檢查的方法，目前一些單位采用繞組變形測(cè)試儀進(jìn)行分析判斷，取得了一些現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，如有些地區(qū)選用TDT—1型變壓器繞組變形測(cè)試儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試檢查，通過(guò)對(duì)主變壓器的高、中、低壓三相的九個(gè)繞組分別施加l0kHz至lkHz高頻脈沖，由計(jì)算機(jī)記錄脈沖波形曲線并儲(chǔ)存。通過(guò)彩色噴墨打印，將波形繪制出圖，顯示正常波形與故障后波形變化的對(duì)比和分析，試驗(yàn)人員根據(jù)該儀器特有的頻率和波形，能比較科學(xué)地準(zhǔn)確判斷主變壓器繞組變形情況。
對(duì)于變壓器的熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定，在給定的條件下，仍以設(shè)計(jì)計(jì)算值為檢驗(yàn)的依據(jù)，但計(jì)算值與實(shí)際值究竟有無(wú)誤差，尚缺少研究與分析，一般情況下是以設(shè)計(jì)值大于變壓器實(shí)際承受能力為準(zhǔn)的。目前逐步開(kāi)展的變壓器突發(fā)短路試驗(yàn)，將為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝水平提供重要的依據(jù)。變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時(shí)，所承受的短路電流最大，而低壓繞組的結(jié)構(gòu)一般采用圓筒式或螺旋式多股導(dǎo)線并繞，為了提高繞組的動(dòng)穩(wěn)定能力，繞組內(nèi)多采用絕緣紙筒支撐，但有些廠家僅考慮變壓器的散熱能力，對(duì)于其動(dòng)穩(wěn)定，則只要計(jì)算值能夠滿足要求，便將支撐取消，于是當(dāng)變壓器遭受出口短路時(shí)，由于動(dòng)穩(wěn)定能力不足，而使繞組變形甚至損壞。
3．繞組變形的特點(diǎn)
通過(guò)檢查發(fā)生故障或事故的變壓器進(jìn)行和事后分析，發(fā)現(xiàn)電力變壓器繞組變形是誘發(fā)多種故障和事故的直接原因。一旦變壓器繞組已嚴(yán)重變形而未被診斷出來(lái)仍繼續(xù)運(yùn)行，則極有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，輕者造成停電，重者將可能燒毀變壓器。致使繞組變形的原因，主要是繞組機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、繞制工藝粗糙、承受正常容許的短路電流沖擊能力和外部機(jī)械沖擊能力差。因此變壓器繞組變形主要是受到內(nèi)部電動(dòng)力和外部機(jī)械力的影響，而電動(dòng)力的影響最為突出，如變壓器出口短路形成的短路沖擊電流及產(chǎn)生的電動(dòng)力將使繞組扭曲、變形甚至崩潰。
(1)受電動(dòng)力影響的變形。
1)高壓繞組處于外層，受軸向拉伸應(yīng)力和輻向擴(kuò)張應(yīng)力，使繞組端部壓釘松動(dòng)、墊塊飛出，嚴(yán)重時(shí)，鐵軛夾件、拉板、緊固鋼帶都會(huì)彎曲變形，繞組松弛后使其高度增加。
2)中、低壓繞組的位置處于內(nèi)柱或中間時(shí)，常受到軸向和輻向壓縮力的影響，使繞組端部緊固壓釘松動(dòng)，墊塊位移；匝間墊塊位移，撐條傾斜，線餅在輻向上呈多邊形扭曲。若變形較輕，如35kv線餅外圓無(wú)變形，而內(nèi)圓周有扭曲，在輻向上向內(nèi)突出，在繞組內(nèi)襯是軟紙筒時(shí)這種變形特別明顯。如果變壓器受短路沖擊時(shí)，繼電保護(hù)延時(shí)動(dòng)作超過(guò)2s，變形更加嚴(yán)重，線餅會(huì)有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。測(cè)量整個(gè)繞組時(shí)往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運(yùn)，變壓器箱體振動(dòng)將明顯增大。
3)繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。這是由于分接區(qū)和糾接區(qū)(一般在繞組首端)安匝不平衡，產(chǎn)生橫向漏磁場(chǎng)，使短路時(shí)線餅受到的電動(dòng)力痹積常區(qū)要大得多，所以易產(chǎn)生變形和損壞。特別是分接區(qū)線餅，受到有載分接開(kāi)關(guān)造成的分接段短路故障時(shí)，繞組會(huì)變形成波浪狀，而影響絕緣和油道的通暢。
4)繞組引線位移扭曲。這是變壓器出口短路故障后常發(fā)生的情況，由于受電動(dòng)力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。如引線離箱壁距離太近，會(huì)造成放電，引線間距離太近，因摩擦而使絕緣受損，會(huì)形成潛伏性故障，并可能發(fā)展成短路事故。
(2)受機(jī)械力影響的變形。
變壓器繞組整體位移變形。這種變形主要是在運(yùn)輸途中，受到運(yùn)輸車輛的急剎車或運(yùn)輸船舶撞擊晃動(dòng)所致。據(jù)有關(guān)報(bào)道，變壓器器身受到大于3g(g為重力加速度)重力加速的沖擊，將可能使線圈整體在輻向上向一個(gè)方向明顯位移。
4．技術(shù)改進(jìn)和降低短路事故的措施
基于上述，為防止繞組變形，提高機(jī)械強(qiáng)度，降低短路事故率，些制造廠家和電力用戶提出并采取了如下技術(shù)改進(jìn)措施及減少短路事故的措施。
(1)技術(shù)改進(jìn)措施。
　　1)電磁計(jì)算方面。在保證性能指標(biāo)、溫升限值的前提下，綜合考慮短路時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。從保證繞組穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇撐條數(shù)、導(dǎo)線寬厚比及導(dǎo)線許用應(yīng)力的控制值，在進(jìn)行安匝平衡排列時(shí)根據(jù)額定分接和各級(jí)限分接情況整體優(yōu)化，盡量減小不平衡安匝。考慮到作用在內(nèi)繞組上的軸向內(nèi)力約為外繞組的兩倍，因此盡可能使作用在內(nèi)繞組上的軸向外力方向與軸向力的方向相反。
2)繞組結(jié)構(gòu)方面。繞組是產(chǎn)生電動(dòng)力又直接承受電動(dòng)力的結(jié)構(gòu)部件，要保證繞組在短路時(shí)的穩(wěn)定性，就要針對(duì)其受力情況，使繞組在各個(gè)方向有牢固的支撐。具體做法如在內(nèi)繞組內(nèi)側(cè)設(shè)置硬絕緣筒，繞組外側(cè)設(shè)置外撐條，并保證外撐條可靠地壓在線段上。對(duì)單螺旋低壓繞組首末端均端平一匝以減少端部漏磁場(chǎng)畸變。對(duì)等效軸向電流大的低壓和調(diào)壓繞組，針對(duì)其相應(yīng)的電動(dòng)力，采取特殊措施固定繞組出頭，并在出頭位置和換位處采用適形的墊塊，以保證繞組穩(wěn)定性。
3)器身結(jié)構(gòu)方面。器身絕緣是電動(dòng)力傳遞的中介，要保證在電動(dòng)力作用下，各方向均有牢固的支撐和減小相關(guān)部件受力時(shí)的壓強(qiáng)。在設(shè)計(jì)時(shí)采用整體相套裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)繞組硬絕緣筒與鐵心柱間用撐板撐緊．以保證內(nèi)繞組上承受的壓應(yīng)力均勻傳遞到鐵心柱上；合理布置壓釘位置和選擇壓釘數(shù)量，并設(shè)計(jì)副壓板，以減小壓釘作用到絕緣壓板上的壓強(qiáng)和壓板的剪切應(yīng)力。
4)鐵心結(jié)構(gòu)方面。軸向電動(dòng)力最終作用在鐵心框架結(jié)構(gòu)上。如果鐵心固定框架出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和變形，將導(dǎo)致繞組失穩(wěn)而變形損壞。因此，設(shè)計(jì)鐵心各部分結(jié)構(gòu)件時(shí)，強(qiáng)度要留有充分的裕度，各部件間盡量采用無(wú)間隙配合和互鎖結(jié)構(gòu)，使變壓器器身成為—個(gè)堅(jiān)固的整體。
5)工藝控制和工藝手段。對(duì)一些關(guān)鍵工序，如墊塊預(yù)處理、繞組繞制、繞組壓裝、相套裝、器身裝配時(shí)預(yù)壓力控制等方面，進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，以保證設(shè)計(jì)要求。
按上述措施構(gòu)思設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一臺(tái)31．5MVA、ll0kV雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，在國(guó)家變壓器質(zhì)檢中心強(qiáng)電流試驗(yàn)室一次通過(guò)短路試驗(yàn)，試驗(yàn)前后最大的電抗差僅0．3％，取得了顯著的效果。
(2)減少短路事故的措施。
1)優(yōu)化選型要求。選型應(yīng)選用能順利通過(guò)短路試驗(yàn)的變壓器并合理確定變壓器的容量，合理選擇變壓器的短路阻抗。
2)優(yōu)化運(yùn)行條件。要提高電力線路的絕緣水平，特別是提高變壓器出線一定距離的絕緣水平，同時(shí)提高線路安全走廊和安全距離要求的標(biāo)準(zhǔn)，降低近區(qū)故障影響和危害，包括重視電纜的安裝檢修質(zhì)量(因電纜頭爆炸大多相當(dāng)于母線短路)；對(duì)重要變電站的中、低壓母線，考慮全封閉，以防小動(dòng)物侵害；提高對(duì)開(kāi)關(guān)質(zhì)量的要求，防止發(fā)生拒分等。
3)優(yōu)化運(yùn)行方式。確定運(yùn)行方式要核算短路電流，并限制短路電流的危害。如采取裝備用電源自投裝置后開(kāi)環(huán)運(yùn)行，以減少短路時(shí)的電流和簡(jiǎn)化保護(hù)配置；對(duì)故障率高的非重要出線，可考慮退出重合閘保護(hù)；提高速切保護(hù)性能，壓縮保護(hù)時(shí)間；220kV及以上電壓等級(jí)的變壓器盡量不直接帶l0kV的地區(qū)電力負(fù)荷等。
　　4)提高運(yùn)行管理水平。首先要防止誤操作造成的短路沖擊；要加強(qiáng)變壓器的適時(shí)監(jiān)測(cè)和檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的變形強(qiáng)度，保證變壓器的安全運(yùn)行。
第二節(jié) 放電故障
根據(jù)放電的能量密度的大小，變壓器的放電故障常分為局部放電、火花放電和高能量放電三種類型。
一、放電故障對(duì)變壓器絕緣的影響
　放電對(duì)絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴(kuò)大，使絕緣擊穿。另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質(zhì)損耗增大，最后導(dǎo)致熱擊穿。
(1)絕緣材料電老化是放電故障的主要形式。
1)局部放電引起絕緣材料中化學(xué)鍵的分離、裂解和分子結(jié)構(gòu)的破壞。
2)放電點(diǎn)熱效應(yīng)引起絕緣的熱裂解或促進(jìn)氧化裂解，增大了介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速老化過(guò)程。
3)放電過(guò)程生成的臭氧、氮氧化物遇到水分生成硝酸化學(xué)反應(yīng)腐蝕絕緣體，導(dǎo)致絕緣性能劣化。
4)放電過(guò)程的高能輻射，使絕緣材料變脆。
5)放電時(shí)產(chǎn)生的高壓氣體引起絕緣體開(kāi)裂，并形成新的放電點(diǎn)，
(2)固體絕緣的電老化。固體絕緣的電老化的形成和發(fā)展是樹(shù)枝狀，在電場(chǎng)集中處產(chǎn)生放電，引發(fā)樹(shù)枝狀放電痕跡，并逐步發(fā)展導(dǎo)致絕緣擊穿。
(3)液體浸漬絕緣的電老化。如局部放電一般先發(fā)生在固體或油內(nèi)的小氣泡中，而放電過(guò)程又使油分解產(chǎn)生氣體并被油部分吸收，如產(chǎn)氣速率高，氣泡將擴(kuò)大、增多，使放電增強(qiáng)，同時(shí)放電產(chǎn)生的X—蠟沉積在固體絕緣上使散熱困難、放電增強(qiáng)、出現(xiàn)過(guò)熱，促使固體絕緣損壞。
二、放電故障的類型與特征
1．變壓器局部放電故障
　　在電壓的作用下，絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣隙、油膜或?qū)w的邊緣發(fā)生非貫穿性的放電現(xiàn)稱為局部放電。
　　局部放電剛開(kāi)始時(shí)是一種低能量的放電，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)這種放電時(shí)，情況比較復(fù)雜，根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同，可將局部放電分為氣泡局部放電和油中局部放電；根據(jù)絕緣部位來(lái)分，有固體絕緣中空穴、電極尖端、油角間隙、油與絕緣紙板中的油隙和油中沿固體絕緣表面等處的局部放電。
(1)局部放電的原因。
1)當(dāng)油中存在氣泡或固體絕緣材料中存在空穴或空腔，由于氣體的介電常數(shù)小，在交流電壓下所承受的場(chǎng)強(qiáng)高，但其耐壓強(qiáng)度卻低于油和紙絕緣材料，在氣隙中容易首先引起放電。
2)外界環(huán)境條件的影響。如油處理不徹底下降使油中析出氣泡等，都會(huì)引起放電。
3)由尋：制造質(zhì)量不良。如某些部位有尖角高而出現(xiàn)放電。帶進(jìn)氣泡、雜物和水分，或因外界氣溫漆瘤等，它們承受的電場(chǎng)強(qiáng)度較
4)金屬部件或?qū)щ婓w之間接觸不良而引起的放電。局部放電的能量密度雖不大，但若進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)形成放電的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致設(shè)備的擊穿或損壞，而引起嚴(yán)重的事故。
(2)放電產(chǎn)生氣體的特征。放電產(chǎn)生的氣體，由于放電能量不同而有所不同。如放電能量密度在10-9C以下時(shí)，一般總烴不高，主要成分是氫氣，其次是甲烷，氫氣占?xì)錈N總量的曰80％一90％；當(dāng)放電能量密度為10 8～10 7’C時(shí)，則氫氣相應(yīng)降低，而出現(xiàn)乙炔，但乙炔這時(shí)在總烴中所占的比例常不到2％，這是局部放電區(qū)別于其他放電現(xiàn)象的主要標(biāo)志。
　　隨著變壓器故障診斷技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，局部放電是變壓器諸多有機(jī)絕緣材料故障和事故的根源，因而該技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種測(cè)量方法和試驗(yàn)裝置，亦有離線測(cè)量的。
(3)測(cè)量局部放電的方法。
1)電測(cè)法。利用示波器、局部放電儀或無(wú)線電干擾儀，查找放電的波形或無(wú)線電干擾程度。電測(cè)法的靈敏度較高，測(cè)到的是視在放電量，分辨率可達(dá)幾皮庫(kù)。
2)超聲測(cè)法。利用檢測(cè)放電中出現(xiàn)的超聲波，并將聲波變換為電信號(hào)，錄在磁帶上進(jìn)行分析。超聲測(cè)法的靈敏度較低，大約幾千皮庫(kù)，它的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能好，且可“定位”。有的利用電信號(hào)和聲信號(hào)的傳遞時(shí)間差異，可以估計(jì)探測(cè)點(diǎn)到放電點(diǎn)的距離。
3)化學(xué)測(cè)法。檢測(cè)溶解油內(nèi)各種氣體的含量及增減變化規(guī)律。此法在運(yùn)行監(jiān)測(cè)上十分適用，簡(jiǎn)稱“色譜分析”。化學(xué)測(cè)法對(duì)局部過(guò)熱或電弧放電很靈敏，但對(duì)局部放電靈敏度不高。而且重要的是觀察其趨勢(shì)，例如幾天測(cè)一次，就可發(fā)現(xiàn)油中含氣的組成、比例以及數(shù)量的變化，從而判定有無(wú)局部放電或局部過(guò)熱。
2．變壓器火花放電故障
發(fā)生火花放電時(shí)放電能量密度大于10—6C的數(shù)量級(jí)。
(1)懸浮電位引起火花放電。高壓電力設(shè)備中某金屬部件，由于結(jié)構(gòu)上原因，或運(yùn)輸過(guò)程和運(yùn)行中造成接觸不良而斷開(kāi)，處于高壓與低壓電極間并按其阻抗形成分壓，而在這一金屬部件上產(chǎn)生的對(duì)地電位稱為懸浮電位。具有懸浮電位的物體附近的場(chǎng)強(qiáng)較集中，往往會(huì)逐漸燒壞周圍固體介質(zhì)或使之炭化，也會(huì)使絕緣油在懸浮電位作用下分解出大量特征氣體，從而使絕緣油色譜分析結(jié)果超標(biāo)。懸浮放電可能發(fā)生于變壓器內(nèi)處于高電位的金屬部件，如調(diào)壓繞組，當(dāng)有載分接開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換極性時(shí)的短暫電位懸??；套管均壓球和無(wú)載分接開(kāi)關(guān)撥釵等電位懸浮。處于地電位的部件，如硅鋼片磁屏蔽和各種緊固用金屬螺栓等，與地的連接松動(dòng)脫落，導(dǎo)致懸浮電位放電。變壓器高壓套管端部接觸不良，也會(huì)形成懸浮電位而引起火花放電。
(2)油中雜質(zhì)引起火花放電。變壓器發(fā)生火花放電故障的主要原因是油中雜質(zhì)的影響。雜質(zhì)由水分、纖維質(zhì)(主要是受潮的纖維)等構(gòu)成。水的介電常數(shù)e約為變壓器油的40倍，在電場(chǎng)中，雜質(zhì)首先極化，被吸引向電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的地方，即電極附近，并按電力線方向排列。于是在電極附近形成了雜質(zhì)“小橋”，如圖1—3所示。如果極間距離大、雜質(zhì)少，只能形成斷續(xù)“小橋”，如圖1—3(a)所示。“小橋”的導(dǎo)電率和介電常數(shù)都比變壓器油大，從電磁場(chǎng)原理得知，由于“小橋”的存在，會(huì)畸變油中的電場(chǎng)。因?yàn)槔w維的介電常數(shù)大，使纖維端部油中的電場(chǎng)加強(qiáng)，于是放電首先從這部分油中開(kāi)始發(fā)生和發(fā)展，油在高場(chǎng)強(qiáng)下游離而分解出氣體，使氣泡增大，游離又增強(qiáng)。而后逐漸發(fā)展，使整個(gè)油間隙在氣體通道中發(fā)生火花放電，所以，火花放電可能在較低的電壓下發(fā)生。

　　如果極間距離不大，雜質(zhì)又足夠多，則“小橋”可能連通兩個(gè)電極，如圖1—3(b)，這時(shí)，由于“小橋”的電導(dǎo)較大，沿“小橋”流過(guò)很大電流(電流大小視電源容量而定)，使“小橋”強(qiáng)烈發(fā)熱”， “小橋”中的水分和附近的油沸騰汽化，造成一個(gè)氣體通道——“氣泡橋”而發(fā)生火花放電。如果纖維不受潮，則因“小橋”的電導(dǎo)很小，對(duì)于油的火花放電電壓的影響也較??；反之，則影響較大。因此雜質(zhì)引起變壓器油發(fā)生火花放電，與“小橋”的加熱過(guò)程相聯(lián)系。當(dāng)沖擊電壓作用或電場(chǎng)極不均勻時(shí)，雜質(zhì)不易形成“小橋”，它的作用只限于畸變電場(chǎng)，其火花放電過(guò)程，主要決定于外加電壓的大小。
　　(3)火花放電的影響。一般來(lái)說(shuō)，火花放電不致很快引起絕緣擊穿，主要反映在油色普分析異常、局部放電量增加或輕瓦斯動(dòng)作，比較容易被發(fā)現(xiàn)和處理，但對(duì)其發(fā)展程度應(yīng)引起足夠的認(rèn)識(shí)和注意。
　　3．變壓器電弧放電故障
　　電弧放電是高能量放電，常以繞組匝層間絕緣擊穿為多見(jiàn)，其次為引線斷裂或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開(kāi)關(guān)飛弧等故障。
　　(1)電弧放電的影響。電弧放電故障由于放電能量密度大，產(chǎn)氣急劇，常以電子崩形e沖擊電介質(zhì)，使絕緣紙穿孔、燒焦或炭化，使金屬材料變形或熔化燒毀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成I備燒損，甚至發(fā)生爆炸事故，這種事故一般事先難以預(yù)測(cè)，也無(wú)明顯預(yù)兆，常以突發(fā)的形式暴露出來(lái)。
　　(2)電弧放電的氣體特征。出現(xiàn)電弧放電故障后，氣體繼電器中的H2和C2H2等組分常高達(dá)幾千UL/L，變壓器油亦炭化而變黑。油中特征氣體的主要成分是H2和C2H2，其次C2H6和CH4。當(dāng)放電故障涉及到固體絕緣時(shí)，除了上述氣體外，還會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。
　　綜上所述，三種放電的形式既有區(qū)別又有一定的聯(lián)系，區(qū)別是指放電能級(jí)和產(chǎn)氣組分，聯(lián)系是指局部放電是其他兩種放電的前兆，而后者又是前者發(fā)展后的一種必然結(jié)果。由于變壓器內(nèi)出現(xiàn)的故障，常處于逐步發(fā)展的狀態(tài)，同時(shí)大多不是單一類型的故障，往往是—種類型伴隨著另一種類型，或幾種類型同時(shí)出現(xiàn)，因此，更需要認(rèn)真分析，具體對(duì)待。
第三節(jié) 絕緣故障
　　目前應(yīng)用最廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹(shù)脂變壓器兩種，電力變壓器的絕緣即是變壓器絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，它是變壓器正常工作和運(yùn)行的基本條件，變壓器的使用壽命是由絕緣材料(即油紙或樹(shù)脂等)的壽命所決定的。實(shí)踐證明，大多變壓器的損壞和故障都是因絕緣系統(tǒng)的損壞而造成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因各種類型的絕緣故障形成的事故約占全部變壓器事故的85％以上。對(duì)正常運(yùn)行及注意進(jìn)行維修管理的變壓器，其絕緣材料具有很長(zhǎng)的使用壽命。國(guó)外根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)小型油浸配電變壓器的實(shí)際溫度持續(xù)在95℃時(shí)，理論壽命將可達(dá)400年。設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，維護(hù)得好的變壓器，實(shí)際壽命能達(dá)到50～70年：而按制造廠的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)，一般把變壓器的預(yù)期壽命定為20一40年。因此，保護(hù)變壓器的正常運(yùn)行和加強(qiáng)對(duì)絕緣系統(tǒng)的合理維護(hù)，很大程度上可以保證變壓器具有相對(duì)較長(zhǎng)的使用壽命，而預(yù)防性和預(yù)知性維護(hù)是提高變壓器使用壽命和提高供電可靠性的關(guān)鍵。
　　油浸變壓器中，主要的絕緣材料是絕緣油及固體絕緣材料絕緣紙、紙板和木塊等c所謂變壓器絕緣的老化，就是這些材料受環(huán)境因素的影響發(fā)生分解，降低或喪失了絕緣強(qiáng)度。
1．固體紙絕緣故障
　　固體紙絕緣是油浸變壓器絕緣的主要部分之一，包括：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其主要成分是纖維素，化學(xué)表達(dá)式為(C6H10O6)n，式中n為聚合度。一般新紙的聚合度為1300左右，當(dāng)下降至250左右，其機(jī)械強(qiáng)度已下降了一半以上，極度老化致使壽命終止的聚合度為150～200。絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強(qiáng)度將逐漸降低，并生成水、CO、CO2，其次還有糠醛(呋喃甲醛)。這些老化產(chǎn)物大都對(duì)電氣設(shè)備有害，會(huì)使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介損增大、抗拉強(qiáng)度下降，甚致腐蝕設(shè)備中的金屬材料。固體絕緣具有不可逆轉(zhuǎn)的老化特性，其機(jī)械和電氣強(qiáng)度的老化降低都是不能恢復(fù)的。變壓器的壽命主要取決于絕緣材料的壽命，因此油浸變壓器固體絕緣材料，應(yīng)既具有良好的電絕緣性能和機(jī)械特性，而且長(zhǎng)年累月的運(yùn)行后，其性能下降較慢，即老化特性好。
(1)紙纖維材料的性能。絕緣紙纖維材料是油浸變壓器中最主要的絕緣組件材料，紙纖維是植物的基本固體組織成分，組成物質(zhì)分子的原子中有帶正電的原子核和圍繞原子核運(yùn)行的帶負(fù)電的電子，與金屬導(dǎo)體不同的是絕緣材料中幾乎沒(méi)有自由電子，絕緣體中極小的電導(dǎo)電流主要來(lái)自離子電導(dǎo)。纖維素由碳、氫和氧組成，這樣由于纖維素分子結(jié)構(gòu)中存在氫氧根，便存在形成水的潛在可能，使紙纖維有含水的特性。此外，這些氫氧根可認(rèn)為是被各種極性分子(如酸和水)包圍著的中心，它們以氫鍵相結(jié)合，使得纖維易受破壞：同時(shí)纖維中往往含有一定比例(約7％左右)的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)中包括一定量的水分，因纖維呈膠體性質(zhì)，使這些水分尚不能完全除去。這樣也就影響了紙纖維的性能。
　　極性的纖維不但易于吸潮（水分使強(qiáng)極性介質(zhì)），而且當(dāng)紙纖維吸水時(shí)，使氫氧根之間的相互作用力變?nèi)?，在纖維結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的條件下機(jī)械強(qiáng)度急劇變壞，因此，紙絕緣部件一般要經(jīng)過(guò)干燥或真空子燥處理和浸油或絕緣漆后才能使用，浸漆的目的是使纖維保持潤(rùn)濕．保證其有較高的絕緣和化學(xué)穩(wěn)定性及具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，紙被漆密封后，可減少紙對(duì)水分的吸收，阻止材料氧化，還町填充空隙，以減小可能影響絕緣性能、造成局部放電和電擊穿的氣泡。但也有的認(rèn)為浸漆后再浸油，可能有些漆會(huì)慢慢溶人油內(nèi)，影響油的性能，對(duì)這類油漆的應(yīng)用應(yīng)充分子以注意。
　　當(dāng)然，不同成分纖維材料的性質(zhì)及相同成分纖維材料的不同品質(zhì)，其影響大小及性能也不同，如棉花中纖維成分最高，大麻中纖維最結(jié)實(shí)，某些進(jìn)口絕緣紙板由于其處理加工好，使性能明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)某些材質(zhì)的紙板等。變壓器大多絕緣材料都是用各種型式的紙(如紙帶、紙板、紙的壓力成型件等)作絕緣的。因此在變壓器制造和檢修中選擇好纖原料的絕緣紙材料是非常重要的。纖維紙的特殊優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格低、使用加工方便，在溫度不高時(shí)成型和處理簡(jiǎn)單靈活，且重量輕，強(qiáng)度適中，易吸收浸漬材料(如絕緣漆、變壓器油等)。
　　(2)紙絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度。油浸變壓器選擇紙絕緣材料最重要的因素除紙的纖維成分、密度、滲透性和均勻性以外，還包括機(jī)械強(qiáng)度的要求，包括耐張強(qiáng)度、沖壓強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和堅(jiān)韌性：
　　1)耐張強(qiáng)度：要求紙纖維受到拉伸負(fù)荷時(shí)，具有能耐受而不被拉斷的最大應(yīng)力
2)沖壓強(qiáng)度：要求紙纖維具有耐受壓力而不被折斷的能力的量度。
3)撕裂強(qiáng)度：要求紙纖維發(fā)生撕裂所需的力符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
4)堅(jiān)韌性：是紙折疊或紙板彎曲時(shí)的強(qiáng)度能滿足相應(yīng)要求。
　　判斷固體絕緣性能可以設(shè)法取樣測(cè)量紙或紙板的聚合度，或利用高效液相色譜分析技測(cè)量油中糠醛含量，以便于分析變壓器內(nèi)部存在故障時(shí)，是否涉及固體絕緣或是否存在引起線圈絕緣局部老化的低溫過(guò)熱，或判斷固體絕緣的老化程度。對(duì)紙纖維絕緣材料在運(yùn)行及維護(hù)中，應(yīng)注意控制變壓器額定負(fù)荷，要求運(yùn)行環(huán)境空氣流通、散熱條件好，防止變壓器溫升超標(biāo)和箱體缺油。還要防止油質(zhì)污染、劣化等造成纖維的加速老化，而損害變壓器的絕緣性能、使用壽命和安全運(yùn)行。
(3)紙纖維材料的劣化。主要包括三個(gè)方面：
1)纖維脆裂。當(dāng)過(guò)度受熱使水分從纖維材料中脫離，更會(huì)加速纖維材料脆化。由于紙材脆化剝落，在機(jī)械振動(dòng)、電動(dòng)應(yīng)力、操作波等沖擊力的影響下可能產(chǎn)生絕緣故障而形成電氣事故。
2)纖維材料機(jī)械強(qiáng)度下降。纖維材料的機(jī)械強(qiáng)度隨受熱時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，當(dāng)變壓器發(fā)熱造成絕緣材料水分再次排出時(shí)，絕緣電阻的數(shù)值可能會(huì)變高，但其機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)大大下降，絕緣紙材將不能抵御短路電流或沖擊負(fù)荷等機(jī)械力的影響。
3)纖維材料本身的收縮。纖維材料在脆化后收縮，使夾緊力降低，可能造成收縮移動(dòng)，使變壓器繞組在電磁振動(dòng)或沖擊電壓下移位摩擦而損傷絕緣。
2．液體油絕緣故障
　　液體絕緣的油浸變壓器是1887年由美國(guó)科學(xué)家湯姆遜發(fā)明的，1892年被美國(guó)通用電氣公司等推廣應(yīng)用于電力變壓器，這里所指的液體絕緣即是變壓器油絕緣。油浸變壓器的特點(diǎn)：①大大提高了電氣絕緣強(qiáng)度，縮短了絕緣距離，減小了設(shè)備的體積；②大大提高了變壓器的有效熱傳遞和散熱效果，提高了導(dǎo)線中允許的電流密度，減輕了設(shè)備重量，它是將運(yùn)行變壓器器身的熱量通過(guò)變壓器油的熱循環(huán)，傳遞到變壓器外殼和散熱器進(jìn)行散熱，從而提高了有效的冷卻降溫水平；③由于油浸密封而降低了變壓器內(nèi)部某些零部件和組件的氧化程度，延長(zhǎng)了使用壽命。
　　(1)變壓器油的性能。運(yùn)行中的變壓器油除必須具有穩(wěn)定優(yōu)良的絕緣性能和導(dǎo)熱性能
　　以外，需具有的性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表1—1所示。

　其中絕緣強(qiáng)度tg8、粘度、凝點(diǎn)和酸價(jià)等是絕緣油的主要性質(zhì)指標(biāo)。
　　從石油中提煉制取的絕緣油是各種烴、樹(shù)脂、酸和其他雜質(zhì)的混合物，其性質(zhì)不都是穩(wěn)定的，在溫度、電場(chǎng)及光合作用等影響下會(huì)不斷地氧化。正常情況下絕緣油的氧化過(guò)程進(jìn)行得很緩慢，如果維護(hù)得當(dāng)甚至使用20年還可保持應(yīng)有的質(zhì)量而不老化，但混入油中的金屬、雜質(zhì)、氣體等會(huì)加速氧化的發(fā)展，使油質(zhì)變壞，顏色變深，透明度渾濁，所含水分、酸價(jià)、灰分增加等，使油的性質(zhì)劣化。
(2)變壓器油劣化的原因。
　　變壓器油質(zhì)變壞，按輕重程度可分為污染和劣化兩個(gè)階段。
　　污染是油中混入水分和雜質(zhì)，這些不是油氧化的產(chǎn)物，污染油的絕緣性能會(huì)變壞，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度降低，介質(zhì)損失角增大。
　　劣化是油氧化后的結(jié)果，當(dāng)然這種氧化并不僅指純凈油中烴類的氧化，而是存在于油中雜質(zhì)將加速氧化過(guò)程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等。
　　氧來(lái)源于變壓器內(nèi)的空氣，即使在全密封的變壓器內(nèi)部仍有容積為0．25％左右的氧存在，氧的溶解度較高，因此在油中溶解的氣體中占有較高的比率。
　　變壓器油氧化時(shí)，作為催化劑的水分及加速劑的熱量，使變壓器油生成油泥，其影響主要表現(xiàn)在：在電場(chǎng)的作用下沉淀物粒子大；雜質(zhì)沉淀集中在電場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)域，對(duì)變壓器的絕緣形成導(dǎo)電的“橋”；沉淀物并不均勻而是形成分離的細(xì)長(zhǎng)條，同時(shí)可能按電力線方向排列，這樣無(wú)疑妨礙了散熱，加速了絕緣材料老化，并導(dǎo)致絕緣電阻降低和絕緣水平下降。
(3)變壓器油劣化的過(guò)程。
　　油在劣化過(guò)程中主要階段的生成物有過(guò)氧化物、酸類、醇類、酮類和油泥。
　　早期劣化階段。油中生成的過(guò)氧化物與絕緣纖維材料反應(yīng)生成氧化纖維素，使絕緣纖維機(jī)械強(qiáng)度變差，造成脆化和絕緣收縮。生成的酸類是一種粘液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒(méi)有礦物酸那么強(qiáng)，但其增長(zhǎng)速率及對(duì)有機(jī)絕緣材料的影響是很大的。
　　后期劣化階段。是生成油泥，當(dāng)酸侵蝕銅、鐵、絕緣漆等材料時(shí)，反應(yīng)生成油泥，是一種粘稠而類似瀝青的聚合型導(dǎo)電物質(zhì)，它能適度溶解于油中，在電場(chǎng)的作用下生成速度很快，粘附在絕緣材料或變壓器箱殼邊緣，沉積在油管及冷卻器散熱片等處，使變壓器工作溫度升高，耐電強(qiáng)度下降。
　　油的氧化過(guò)程是由兩個(gè)主要反應(yīng)條件構(gòu)成的，其一是變壓器中酸價(jià)過(guò)高，油呈酸性。其二是溶于油中的氧化物轉(zhuǎn)變成不溶于油的化合物，從而逐步使變壓器油質(zhì)劣化。
(4)變壓器油質(zhì)分析、判斷利維護(hù)處理。
　　 1)絕緣油變質(zhì)。包括它的物理和化學(xué)性能都發(fā)生變化，從而使其電性能變壞。通過(guò)測(cè)試絕緣油的酸值、界面張力、汕泥析出、水溶性酸值等項(xiàng)目，可判斷是否屬于該類缺陷，，對(duì)絕緣油進(jìn)行再生處理，可能消除油變質(zhì)的產(chǎn)物，但處理過(guò)程中也可能去掉了天然抗氧劑。
　　 2)絕緣油進(jìn)水受潮，由于水是強(qiáng)極性物質(zhì)。在電場(chǎng)的作用下易電離分解，而增加了絕緣油的電導(dǎo)電流，因此，微量的水分可使絕緣油介質(zhì)損耗顯著增加。通過(guò)測(cè)試絕緣油的微水，叮判斷是否屬于該類缺陷。對(duì)絕緣油進(jìn)行壓力式真空濾油，一般能消除水分。
　　 3)絕緣油感染微生物細(xì)菌。例如在主變壓器安裝或吊芯時(shí)，附在絕緣件表面的昆蟲(chóng)和安裝人員殘留的閂：漬等都有可能攜帶細(xì)菌，從而感染了絕緣油：或者絕緣油本身已感染微生物。主變壓器—•般運(yùn)行在40—80℃的環(huán)境下，非常有利于這些微生物的生長(zhǎng)、繁殖。由于微生物及其排泄物中的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于絕緣油，從而使得絕緣油介損升高。這種缺陷采用現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)處理的方法很難處理好，因?yàn)闊o(wú)論如何處理，始終有一部分微生物殘留在絕緣固體上。處理后，短期內(nèi)主變壓器絕緣會(huì)有所恢復(fù)，但由于主變壓器運(yùn)行環(huán)境非常有利于微生物的生長(zhǎng)、繁殖，這些殘留微生物還會(huì)逐年生長(zhǎng)繁殖，從而使某些主變壓器絕緣逐年下降；
　　 4)含有極性物質(zhì)的醇酸樹(shù)脂絕緣漆溶解在油中。在電場(chǎng)的作用下，極性物質(zhì)會(huì)發(fā)生偶極松弛極化，在交流極化過(guò)程中要消耗能量，所以使油的介質(zhì)損耗上升。雖然絕緣漆在出廠前經(jīng)過(guò)固化處理，但仍可能存在處理不徹底的情況。主變壓器運(yùn)行一段時(shí)間后，處理不徹底的絕緣漆逐漸溶解在油中，使之絕緣性能逐漸下降。該類缺陷發(fā)生的時(shí)間與絕緣漆處理的徹底程度有關(guān)，通過(guò)一兩次吸附處理可取得一定的效果。
　　 5)油中只混有水分和雜質(zhì)。這種污染情況并不改變油的基本性質(zhì)。對(duì)于水分可用干燥的辦法加以排除；對(duì)于雜質(zhì)可用過(guò)濾的辦法加以清除；油中的空氣可通過(guò)抽真空的辦法加以排除。
　　 6)兩種及兩種以上不同來(lái)源的絕緣汕混合使用。油的性質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定；油的比重相同、凝固溫度相同、粘度相同、閃點(diǎn)相近；且混合后油的安定度也符合要求。對(duì)于混油后劣化的油，由于油質(zhì)已變，產(chǎn)生了酸性物質(zhì)和油泥，閩此需用油再生的化學(xué)方法將劣化產(chǎn)物分離出來(lái)，才能恢復(fù)其性質(zhì)。
3．干式樹(shù)脂變壓器的絕緣與特性
　　干式變壓器(這里指環(huán)氧樹(shù)脂絕緣的變壓器) 主要使用在具有較高防火要求的場(chǎng)所。如高層建筑、機(jī)場(chǎng)、油庫(kù)等。
　　 (1)樹(shù)脂絕緣的類型。環(huán)氧樹(shù)指絕緣的變壓器根據(jù)制造工藝特點(diǎn)可分為環(huán)氧石英砂混合料真空澆注型、環(huán)氧無(wú)堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)真空壓差澆注型和無(wú)堿玻璃纖維繞包浸漬型三種。
　　1)環(huán)氧石英砂混合料真空澆注絕緣。這類變壓器是以石英砂為環(huán)氧樹(shù)脂的填充料，將經(jīng)絕緣漆浸漬處理繞包好的線圈，放人線圈澆注模內(nèi)，在真空條件下再用環(huán)氧樹(shù)脂與石英砂的混合料滴灌澆注。由于澆注工藝難以滿足質(zhì)量要求，如殘存的氣泡、混合料的局部不均勻及可能導(dǎo)致局部熱應(yīng)力開(kāi)裂等，這樣絕緣的變壓器不宜用于濕熱環(huán)境和負(fù)荷變化較大的區(qū)域。
　　 2)環(huán)氧無(wú)堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)真空壓差澆注絕緣。環(huán)氧無(wú)堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)是用無(wú)堿玻璃短纖維玻璃氈為繞組層間絕緣的外層繞包絕緣。其最外層的絕緣繞包厚度一般為1～3m的薄絕緣，經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂澆注料配比進(jìn)行混合，并在高真空下除去氣泡澆注，由于繞包絕緣的厚度較薄，當(dāng)浸漬不良時(shí)易形成局部放電點(diǎn)，因此要求澆注料的混合要完全，真空除氣泡要徹底，并掌握好澆注料的低粘度和澆注速度，以保證澆注過(guò)程中對(duì)線包浸漬的高質(zhì)量。
　　 3)無(wú)堿玻璃纖維繞包浸漬絕緣。無(wú)堿玻璃纖維繞包浸漬的變壓器是在繞制變壓器線圈的同時(shí)，完成線圈層間絕緣處理和線圈浸漬的，它不需要上述兩種方式浸漬過(guò)程中的繞組成型模具，但要求樹(shù)脂粘度小，在線圈繞制和浸漬的過(guò)程中樹(shù)脂不應(yīng)殘留微小氣泡。
　　 (2)樹(shù)脂變壓器的絕緣特點(diǎn)及維護(hù)。
　　 樹(shù)脂變壓器的絕緣水平與油浸變壓器相差并不顯著，關(guān)鍵在于樹(shù)脂變壓器溫升和局部放電這兩項(xiàng)指標(biāo)上。
　　 1)樹(shù)脂變壓器的平均溫升水平比油浸變壓器高，因此，相應(yīng)要求絕緣材料耐熱的等級(jí)更高，但由于變壓器的平均溫升并不反映繞組中最熱點(diǎn)部位的溫度，當(dāng)絕緣材料的耐熱等級(jí)僅按平均溫升選擇，或選配不當(dāng)，或樹(shù)脂變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，就會(huì)影響變壓器的使用壽命。由于變壓器測(cè)量的溫升往往不能反映變壓器最熱點(diǎn)部位的溫度，因此，有條件時(shí)最好能在變壓器最大負(fù)荷運(yùn)行下，用紅外測(cè)溫儀檢查樹(shù)脂變壓器的最熱點(diǎn)部位，并有針對(duì)性地調(diào)整風(fēng)扇冷卻設(shè)備的方向和角度，控制變壓器局部溫升，保證變壓器的安全運(yùn)行。
　　 2)樹(shù)脂變壓器局部放電量的大小與變壓器的電場(chǎng)分布、樹(shù)脂混合均勻度及是否殘存氣泡或樹(shù)脂開(kāi)裂等因素有關(guān)，局部放電量的大小影響樹(shù)脂變壓器的性能、質(zhì)量及使用壽命。因此，對(duì)樹(shù)脂變壓器進(jìn)行局部放電量的測(cè)量、驗(yàn)收，是對(duì)其工藝、質(zhì)量的綜合考核，在對(duì)樹(shù)脂變壓器交接驗(yàn)收及大修后應(yīng)進(jìn)行局部放電的測(cè)量試驗(yàn)，并根據(jù)局部放電是否變化，來(lái)評(píng)價(jià)其質(zhì)量和性能的穩(wěn)定性。
　　隨著干式變壓器越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在選擇變壓器的同時(shí)，應(yīng)對(duì)其工藝結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計(jì)、絕緣配置了解清楚，選擇生產(chǎn)工藝及質(zhì)量保證體系完善、生產(chǎn)管理嚴(yán)格，技術(shù)性能可靠的產(chǎn)品，確保變壓器的產(chǎn)品質(zhì)量和耐熱壽命，才能提高變壓器的安全運(yùn)行和供電可靠性。
4．影響變壓器絕緣故障的主要因素
　　影響變壓器絕緣性能的主要因素有：溫度、濕度、油保護(hù)方式和過(guò)電壓影響等。
　　(1)溫度的影響。電力變壓器為油、紙絕緣，在不同溫度下油、紙中含水量有著不同的平衡關(guān)系曲線。一般情況下，溫度升高，紙內(nèi)水分要向泊中析出；反之，則紙要吸收油中水分。因此，當(dāng)溫度較高時(shí)，變壓器內(nèi)絕緣油的微水含量較大；反之，微水含量就小。
　　溫度不同時(shí)，使纖維素解環(huán)、斷鏈并伴隨氣體產(chǎn)生的程度有所不同。在一定溫度下，CO和CO2的產(chǎn)生速度恒定，即油中CO和C02氣體含量隨時(shí)間呈線性關(guān)系。在溫度不斷升高時(shí)，CO和CO2的產(chǎn)生速率往往呈指數(shù)規(guī)律增大。因此，油中CO和CO2的含量與絕緣紙熱老化有著直接的關(guān)系，并可將含量變化作為密封變壓器中紙層有無(wú)異常的判據(jù)之一。
　　變壓器的壽命取決于絕緣的老化程度，而絕緣的老化又取決于運(yùn)行的溫度。如油浸變壓器在額定負(fù)載下，繞組平均溫升為65℃，最熱點(diǎn)溫升為78℃，若平均環(huán)境溫度為20C，則最熱點(diǎn)溫度為98℃；在這個(gè)溫度下，變壓器可運(yùn)行20—30年，若變壓器超載運(yùn)行，溫度升高，促使壽命縮短。
　　國(guó)際電工委員會(huì)(1EC)認(rèn)為A級(jí)絕緣的變壓器在80～140C溫度范圍內(nèi)，溫度每增加6℃，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會(huì)增加一倍，這就是6℃法則，說(shuō)明對(duì)熱的限制已比過(guò)去認(rèn)可的8℃法則更為嚴(yán)格。
　　(2)濕度的影響。水分的存在將加速紙纖維素降解。因此，CO和叫的產(chǎn)生與纖維素材料的含水量也有關(guān)。當(dāng)濕度一定時(shí)，含水量越高，分解出的CO2越多。反之，含水量越低，分解出的CO就越多。
　　絕緣油中的微量水分是影響絕緣特性的重要因素之一。絕緣油中微量水分的存在，對(duì)絕緣介質(zhì)的電氣性能與理化性能都有極大的危害，水分可導(dǎo)致絕緣油的火花放電電壓降低，介質(zhì)損耗因數(shù)tg8增大，促進(jìn)絕緣油老化，絕緣性能劣化。而設(shè)備受潮，不僅導(dǎo)致電力設(shè)備的運(yùn)行可靠性和壽命降低，更可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至危及人身安全。

圖1—4水分對(duì)油火花放電電壓的影響 圖1—5水分對(duì)油介質(zhì)損耗因數(shù)tg8的影響
　　(3)油保護(hù)方式的影響。變壓器油中氧的作用會(huì)加速絕緣分解反應(yīng)，而含氧量與油保護(hù)方式有關(guān)。另外，池保護(hù)方式不同，使CO和CO2在油中解和擴(kuò)散狀況不同。如CO的溶解小，使開(kāi)放式變壓器CO易擴(kuò)散至油面空間，因此，開(kāi)放式變壓器一般情況CO的體積分?jǐn)?shù)不大于300x10-6。密封式變壓器，由于油面與空氣絕緣，使CO和CO2不易揮發(fā)，所以其含量較高。

(4)過(guò)電壓的影響。
　　1)暫態(tài)過(guò)電壓的影響。三相變壓器正常運(yùn)行產(chǎn)生的相、地間電壓是相間電壓的58％，但發(fā)生單相故障時(shí)主絕緣的電壓對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)將增加30％，對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)將增加73％，因而可能損傷絕緣。
　　2)雷電過(guò)電壓的影響。雷電過(guò)電壓由于波頭陡，引起縱絕緣(匝問(wèn)、并間、絕緣)上電壓分布很不均勻，可能在絕緣上留下放電痕跡，從而使固體絕緣受到破壞。
　　3)操作過(guò)電壓的影響。由于操作過(guò)電壓的波頭相當(dāng)平緩，所以電壓分布近似線性，操作過(guò)電壓波由一個(gè)繞組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)繞組上時(shí)，約與這兩個(gè)繞組間的匝數(shù)成正比，從而容易造成主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。
　　(5)短路電動(dòng)力的影響。出口短路時(shí)的電動(dòng)力可能會(huì)使變壓器繞組變形、引線移位，從而改變了原有的絕緣距離，使絕緣發(fā)熱，加速老化或受到損傷造成放電、拉弧及短路故障。
　　綜上所述，掌握電力變壓器的絕緣性能及合理的運(yùn)行維護(hù)，直接影響到變壓器的安全運(yùn)行、使用壽命和供電可靠性，電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要而關(guān)鍵的主設(shè)備，作為變壓器的運(yùn)行維護(hù)人員和管理者必須了解和掌握電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、材料性能、工藝質(zhì)量、維護(hù)方法及科學(xué)的診斷技術(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化合理的運(yùn)行管理，才能保證電力變壓器的使用效率、壽命和供電可靠性。
第二章 變壓器故障檢測(cè)
　　變壓器故障的檢測(cè)技術(shù)是準(zhǔn)確診斷故障的主要手段，根據(jù)DL／T596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)順序，主要包括油中氣體的色譜分析、直流電阻檢測(cè)、絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測(cè)、絕緣介質(zhì)損失角正切檢測(cè)、油質(zhì)檢測(cè)、局部放電檢測(cè)及絕緣耐壓試驗(yàn)等。
　　在變壓器故障診斷中應(yīng)綜合各種有效的檢測(cè)手段和方法，對(duì)得到的各種檢測(cè)結(jié)果要進(jìn)行綜合分析和評(píng)判。因?yàn)椴豢赡芫哂幸环N包羅萬(wàn)象的檢測(cè)方法，也不可能存在一種面面俱到的檢測(cè)儀器，只有通過(guò)各種有效的途徑和利用各種有效的技術(shù)手段，包括離線檢測(cè)的方法、在線檢測(cè)的方法；包括電氣檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)、甚至超聲波檢測(cè)、紅外成像檢測(cè)等等，只要是有效的，在可能條件下都應(yīng)該進(jìn)行相互補(bǔ)充、驗(yàn)證和綜合分析判斷，才能取得較好的故障診斷效果。
第一節(jié) 變壓器故障的油中氣體色譜檢測(cè)
　　目前，在變壓器故障診斷中，單靠電氣試驗(yàn)方法往往很難發(fā)現(xiàn)某些局部故障和發(fā)熱缺陷，而通過(guò)變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測(cè)的方法，對(duì)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效，這已為大量故障診斷的實(shí)踐所證明。
　　油色譜分析的原理是基于任何一種特定的烴類氣體的產(chǎn)生速率隨溫度而變化，在特定溫度下，往往有某一種氣體的產(chǎn)氣率會(huì)出現(xiàn)最大值；隨著溫度升高，產(chǎn)氣率最大的氣體依次為CH4、C2H6、C2H4、C2H2。這也證明在故障溫度與溶解氣體含量之間存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。而局部過(guò)熱、電暈和電弧是導(dǎo)致油浸紙絕緣中產(chǎn)生故障特征氣體的主要原因。
　　變壓器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于油和固體絕緣會(huì)逐漸老化、變質(zhì)，并分解出極少量的氣體(主要包括氫H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多種氣體)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生過(guò)熱性故障、放電性故障或內(nèi)部絕緣受潮時(shí)，這些氣體的含量會(huì)迅速增加。
　　這些氣體大部分溶解在絕緣油中，少部分上升至絕緣油的表面，并進(jìn)入氣體繼電器。經(jīng)驗(yàn)證明，油中氣體的各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān)。因此在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，定期測(cè)量溶解于油中的氣體成分和含量，對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障有非常重要的意義和現(xiàn)實(shí)的成效，在1997年頒布執(zhí)行的電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中，已將變壓器油的氣體色譜分析放到了首要的位置，并通過(guò)近些年的普遍推廣應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)積累取得了顯著的成效。
　　電力變壓器的內(nèi)部故障主要有過(guò)熱性故障、放電性故障及絕緣受潮等多種類型。據(jù)有關(guān)資料介紹，在對(duì)359臺(tái)故障變壓器的統(tǒng)計(jì)表明：過(guò)熱性故障占63％；高能量放電故障占18．1％；過(guò)熱兼高能量放電故障占10％；火花放電故障占7％；受潮或局部放電故障占1．9％。而在過(guò)熱性故障中，分接開(kāi)關(guān)接觸不良占50％；鐵心多點(diǎn)接地和局部短路或漏磁環(huán)流約占33％；導(dǎo)線過(guò)熱和接頭不良或緊固件松動(dòng)引起過(guò)熱約占14．4％；其余2．1％為其他故障，如硅膠進(jìn)入本體引起的局部油道堵塞，致使局部散熱不良而造成的過(guò)熱性故障。而電弧放電以繞組匝、層間絕緣擊穿為主，其次為引線斷裂或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開(kāi)關(guān)飛弧等故障。火花放電常見(jiàn)于套管引線對(duì)電位末固定的套管導(dǎo)電管、均壓圈等的放電；引線局部接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起的放電；分接開(kāi)關(guān)撥叉或金屬螺絲電位懸浮而引起的放電等。
　　針對(duì)上述故障，根據(jù)色譜分析數(shù)據(jù)進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障診斷時(shí)，應(yīng)包括：
　　(1)分析氣體產(chǎn)生的原因及變化。
　　(2)判定有無(wú)故障及故障的類型。如過(guò)熱、電弧放電、火花放電和局部放電等。
　　(3)判斷故障的狀況。如熱點(diǎn)溫度、故障回路嚴(yán)重程度以及發(fā)展趨勢(shì)等。
　　(4)提出相應(yīng)的處理措施。如能否繼續(xù)運(yùn)行，以及運(yùn)行期間的技術(shù)安全措施和監(jiān)視手或是否需要吊心檢修等。若需加強(qiáng)監(jiān)視，則應(yīng)縮短下次試驗(yàn)的周期。
　　特征氣體產(chǎn)生的原因
在一般情況下，變壓器油中是含有溶解氣體的，新油含有的氣體最大值約為CO—100uL／L，CO2—35 uL／L，H2—15 uL／L，CH4—2．5 uL／L。運(yùn)行油中有少量的CO和烴類氣體。但是，當(dāng)變壓器有內(nèi)部故障時(shí)油中溶解氣體的含量就大不相同了。變壓器內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生的氣體及其產(chǎn)生的原因如表2—3所示。
表2—3 特征氣體產(chǎn)生的原因
氣 體
產(chǎn)生的原因
氣 體
產(chǎn)生的原因
H2
電暈放電、油和固體絕緣熱分解、水分
CH4
油和固體絕緣熱分解、放電
CO
固體絕緣受熱及熱分解
C2H6
固體絕緣熱分解、放電
CO2
固體絕緣受熱及熱分解
C2H4
高溫?zé)狳c(diǎn)下油和固體絕緣熱分解、放電
烴類氣體

C2H2
強(qiáng)弧光放電、油和固體絕緣熱分解
　　油中各種氣體成分可以從變壓器中取油樣經(jīng)脫氣后用氣相色譜分析儀分析得出。根據(jù)這些氣體的含量、特征、成分比值(如三比值)和產(chǎn)氣速率等方法判斷變壓器內(nèi)部故障。
但在實(shí)際應(yīng)用中不能僅根據(jù)油中氣體含量簡(jiǎn)單作為劃分設(shè)備有無(wú)故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)結(jié)合各種可能的因素進(jìn)行綜合判斷。因此，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程DL／T596—1996專門(mén)列出油中溶氣含量的注意值，這些注意值是根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)19個(gè)省市6000多臺(tái)次變壓器的實(shí)地統(tǒng)計(jì)而制定的，如表2—4所示。
表2—4 規(guī)程中對(duì)油中溶解氣體含量的注意值及統(tǒng)計(jì)依據(jù)
設(shè) 備
氣體組分
注意值uL／L
6000臺(tái)•次中超過(guò)注意值的比例
變壓器和電抗器
總 烴
乙 炔
氫 氣
150
5
150
5.6%
5.7%3.6%
* (500KV變壓器為1)規(guī)程要求，對(duì)運(yùn)行設(shè)備的油中H2與烴類氣體含量(體積分?jǐn)?shù))超過(guò)表2—4數(shù)值時(shí)應(yīng)引起主意。
第二節(jié) 特征氣體變化與變壓器內(nèi)部故障的關(guān)系
1．根據(jù)氣體含量變化分析判斷
(1)氫氣H2變化。變壓器在高、中溫過(guò)熱時(shí)，H2一般占?xì)錈N總量的27％以下，而且隨溫度升高，H2的絕對(duì)含量有所增長(zhǎng)，但其所占比例卻相對(duì)下降。變壓器無(wú)論是熱故障還是電故障，最終都將導(dǎo)致絕緣介質(zhì)裂解產(chǎn)生各種特征氣體。由于碳?xì)滏I之間的鍵能低，生成熱小，在絕緣的分解過(guò)程中，一般總是先生成H2，因此H2是各種故障特征氣體的主要組成成分之一。變壓器內(nèi)部進(jìn)水受潮是一種內(nèi)部潛伏性故障，其特征氣體H2含量很高。客觀上如果色譜分析發(fā)現(xiàn)H2含量超標(biāo)，而其他成分并沒(méi)有增加時(shí)，可大致先判斷為設(shè)備含有水分，為進(jìn)一步判別，可加做微水分析。導(dǎo)致水分分解出H2有兩種可能：一是水分和鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；二是在高電場(chǎng)作用下水本身分子分解。設(shè)備受潮時(shí)固體絕緣材料含水量比油中含水量要大100多倍，而H2含量高，大多是由于油、紙絕緣內(nèi)含有氣體和水分，所以在現(xiàn)場(chǎng)處理設(shè)備受潮時(shí)，僅靠采用真空濾油法不能持久地降低設(shè)備中的含水量，原因在于真空濾油對(duì)于設(shè)備整體的水分影響不大。
另外，還有一種誤判斷的情況，如某變壓器廠的產(chǎn)品一階段曾連續(xù)十幾臺(tái)變壓器油色譜中H2高達(dá)1000t2L／L以上。而取相同油樣分送三處外單位測(cè)試，H2含量卻均正常。于是對(duì)標(biāo)氣進(jìn)行分析，氫氣峰高竟達(dá)216mm，而正常情況僅13mm左右。以上分析說(shuō)明是氣相色譜儀發(fā)生異常，經(jīng)檢查與分離柱有關(guān)，因分離柱長(zhǎng)期使用，特別是用振蕩脫氣法脫氣吸附了油，當(dāng)吸附達(dá)到一定程度，便在一定條件下釋放出來(lái)，使分析發(fā)生誤差，經(jīng)更換分離柱后恢復(fù)正常。
(2)乙炔C2H2變化。C2H2的產(chǎn)生與放電性故障有關(guān)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生電弧放電時(shí)，C2H2一般占總烴的20％--70％，H2占?xì)錈N總量的30％～90％，并且在絕大多數(shù)情況下，C2H4＼含量高于CH4。當(dāng)C2H2含量占主要成分且超標(biāo)時(shí)，則很可能是設(shè)備繞組短路或分接開(kāi)關(guān)切換產(chǎn)生弧光放電所致。如果其他成分沒(méi)超標(biāo)，而C2H2超標(biāo)且增長(zhǎng)速率較快，則可能是設(shè)備內(nèi)部存在高能量放電故障。
(3)甲烷CH4和乙烯C2H4變化。在過(guò)熱性故障中，當(dāng)只有熱源處的絕緣油分解時(shí)，特征氣體CH4和C2H4兩者之和一般可占總烴的80％以上，且隨著故障點(diǎn)溫度的升高，C2H4所占比例也增加。
另外，丁腈橡膠材料在變壓器油中將可能產(chǎn)生大量的CH4，丁青在變壓器油中產(chǎn)生甲烷的本質(zhì)是橡膠將本身所含的CH4釋放到油中，而不是將油催化裂介為CH4。硫化丁腈橡膠在油中釋放CH4的主要成分是硫化劑，其次是增塑劑、硬脂酸等含甲基的物質(zhì)，而釋放量取決于硫化條件。
　　(4)一氧化碳CO和二氧化碳CO2變化。無(wú)論何種放電形式，除了產(chǎn)生氫烴類氣體外，與過(guò)熱故障一樣，只要有固體絕緣介入，都會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。但從總體上來(lái)說(shuō)，過(guò)熱性故障的產(chǎn)氣速率比放電性故障慢。
　　在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》DL／T596—1996中對(duì)CO、CO2的含量沒(méi)有作出具體要求。《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》中也只對(duì)CO含量正常值提出了參考意見(jiàn)。
　　具體內(nèi)容是：開(kāi)放式變壓器CO含量的正常值一般應(yīng)在300F．L／L以下，若總烴含量超過(guò)150uL／L，CO含量超過(guò)300 uL／L，則設(shè)備有可能存在固體絕緣過(guò)熱性故障；若CO含量雖超過(guò)300 uL／L，但總烴含量在正常范圍，可認(rèn)為正常。密封式變壓器，溶于油中的CO含量一般均高于開(kāi)放式變壓器，其正常值約800 uL／L，但在突發(fā)性絕緣擊穿故障中，CO、CO2含量不一定高，因此其含量變化常被人們忽視。
由于CO、CO2氣體含量的變化反映了設(shè)備內(nèi)部絕緣材料老化或故障，而固體絕緣材料決定了充油設(shè)備的壽命。因此必須重視絕緣油中CD、CO2含量的變化。
1)絕緣老化時(shí)產(chǎn)生的CO、CO2；正常運(yùn)行中的設(shè)備內(nèi)部絕緣油和固體絕緣材料由于受到電場(chǎng)、熱度、濕度及氧的作用，隨運(yùn)行時(shí)間而發(fā)生速度緩慢的老化現(xiàn)象，除產(chǎn)生一些怍氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還會(huì)產(chǎn)生少量的氧、低分子烴類氣體和碳的氧化物等，其中碳的氧比物CO、CO2含量最高。
　　油中CO、CO2含量與設(shè)備運(yùn)行年限有關(guān)例如CO的產(chǎn)氣速率，國(guó)外有人提出與運(yùn)行年限關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中 Y——運(yùn)行年限(年)。
　　上述與變壓器運(yùn)行年限有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式，適用于一般密封式變壓器。CO2含量變化的見(jiàn)律性不強(qiáng)，除與運(yùn)行年限有關(guān)外，還與變壓器結(jié)構(gòu)、絕緣材料性質(zhì)、運(yùn)行負(fù)荷以及油保戶方式等有密切關(guān)系。
變壓器正常運(yùn)行下產(chǎn)生的CO、CO2含量隨設(shè)備的運(yùn)行年限的增加而上升，這種變化自勢(shì)較緩慢，說(shuō)明變壓器內(nèi)固體絕緣材料逐漸老化，隨著老化程度的加劇，一方面絕緣材的強(qiáng)度不斷降低，有被擊穿的可能；另——方面絕緣材料老化產(chǎn)生沉積物，降低絕緣油的性能，易造成局部過(guò)熱或其它故障。這說(shuō)明設(shè)備內(nèi)部絕緣材料老化發(fā)展到一定程度有可能產(chǎn)生劇烈變化，容易形成設(shè)備故障或損壞事故。因此在進(jìn)行色譜分析判斷設(shè)備狀況時(shí)，CO、CO2作為固體絕緣材料有關(guān)的特征氣體，當(dāng)其含量上升到——定程度或其含量變化幅度較大時(shí)，都應(yīng)引起警惕，盡早將絕緣老化嚴(yán)重的設(shè)備退出運(yùn)行，以防發(fā)生擊穿短路事故。
2)故障過(guò)熱時(shí)產(chǎn)生的CD、CO2。固體絕緣材料在高能量電弧放電時(shí)產(chǎn)生較多的CO、CO2。由于電弧放電的能量密度高，在電應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生高速電子流，固體絕緣材料遭到這些電子轟擊后，將受到嚴(yán)重破壞，同時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體一方面會(huì)進(jìn)一步降低絕緣，另一方面還含有較多的可燃?xì)怏w，因此若不及時(shí)處理，嚴(yán)重時(shí)有可能造成設(shè)備的重大損壞或爆炸事故。
　　當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生各種過(guò)熱性故障時(shí)，由于局部溫度較高，可導(dǎo)致熱點(diǎn)附近的絕緣物發(fā)生熱分解而析出氣體，變壓器內(nèi)油浸絕緣紙開(kāi)始熱解時(shí)產(chǎn)生的主要?dú)怏w是CO2，隨溫度的升高，產(chǎn)生的CO含量也增多，使CO與CO2比值升高，至800'C時(shí)，比值可高達(dá)2．5。局部過(guò)熱危害不如放電故障那樣嚴(yán)重，但從發(fā)展的后果分析，熱點(diǎn)可加速絕緣物的老化、分解，產(chǎn)生各種氣體，低溫?zé)狳c(diǎn)發(fā)展成為高溫?zé)狳c(diǎn)，附近的絕緣物被破壞，導(dǎo)致故障擴(kuò)大。
　　充油設(shè)備中固體絕緣受熱分解時(shí)，變壓器油中所溶解的CO、CO2濃度就會(huì)偏高。試驗(yàn)證明．在電弧作用下，純油中CO占總量的0--1％，002占0-3％；紙板和油中CO占總量的13％一24％，002占1％一2％；酚醛樹(shù)脂和油中CO占總量的24％一35％，CO2占0一2％。230-60012局部過(guò)熱時(shí)，絕緣油中產(chǎn)生的氣體CO2含量很低，為0．017一0.028mg/g，CO不能明顯測(cè)到。局部放電、火花放電同時(shí)作用下，純油中CO不能明顯測(cè)到。CO2約占5％左右；紙和油中CO約占總量的2％，CO2約占7.1％；油和纖維中CO約占總量的10．5％，CO2約占9．5％。
因此，CO、CO2的產(chǎn)生與設(shè)備內(nèi)部固體絕緣材料的老化或故障有明顯的關(guān)系，反映了設(shè)備的絕緣狀況。在色譜分析中，應(yīng)關(guān)注CO、CO2的含量變化情況，同時(shí)結(jié)合烴類氣體和H2，含量變化進(jìn)行全面分析。
（5）氣體成分變化。由于在實(shí)際情況下，往往是多種故障類型并存，多種氣體成分同時(shí)變化。且各種特征氣體所占的比例難以確定。如當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生火花放電，有時(shí)總烴含量不高；但C2H2在總烴中所占的比例可達(dá)25％一90％，C2H2含量約占總烴的20％以下，H，占?xì)錈N總量的30％以上。當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，一般總烴不高，其主要成分是H2，其次是CH4，與總烴之比大于90％。當(dāng)放電能量密度增高時(shí)也出現(xiàn)C2H2，但它在總烴中所占的比例一般不超過(guò)2％。
　　當(dāng)C2H2含量較大時(shí)，往往表現(xiàn)為絕緣介質(zhì)內(nèi)部存在嚴(yán)重的局部放電故障，同時(shí)常伴有電弧燒傷與過(guò)熱，因此會(huì)出現(xiàn)C2H2含量明顯增大，且占總烴較大比例的情況。
應(yīng)注意，不能忽視H2和CH4增長(zhǎng)的同時(shí)，接著又出現(xiàn)C2H2，即使未達(dá)到注意值也應(yīng)給予高度重視。因?yàn)檫@可能存在著由低能放電發(fā)展成高能放電的危險(xiǎn)。
過(guò)熱涉及固體絕緣時(shí)，除了產(chǎn)生上述氣體之外，還會(huì)產(chǎn)生大量的CO和CO2。當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部存在接觸不良時(shí)，如分接開(kāi)關(guān)接觸不良、連接部分松動(dòng)、絕緣不良，特征氣體會(huì)明顯增加。超過(guò)正常值時(shí)，一般占總烴含氣量的80％以上，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，C2H4所占比例也增加。
受潮與局部放電的特征氣體有時(shí)比較相似，也可能兩種異?，F(xiàn)象同時(shí)存在，目前僅從油中氣體分析結(jié)果還很難加以區(qū)分，而應(yīng)輔助以局部放電測(cè)量和油中微水分析等來(lái)判斷。
第三節(jié) 繞組直流電阻檢測(cè)
變壓器繞組直流電阻的檢測(cè)是一項(xiàng)很重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，DL／T596--1996預(yù)試規(guī)程的試驗(yàn)次序排在變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目的第二位。規(guī)程規(guī)定它是變壓器大修時(shí)、無(wú)載開(kāi)關(guān)調(diào)級(jí)后、變壓器出口短路后和1～3年1次等必試項(xiàng)目。在變壓器的所有試驗(yàn)項(xiàng)目中是一項(xiàng)較為方便而有效的考核繞組縱絕緣和電流回路連接狀的試驗(yàn)，它能夠反映繞組匝間短路、繞組斷股、分接開(kāi)關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開(kāi)關(guān)檔位是否正確的有效手段。長(zhǎng)期以來(lái)，繞組直流電阻的測(cè)量一直被認(rèn)為是考查變壓器縱絕緣的主要手段之一，有時(shí)甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一辦法。從1985年原水電部制訂的《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》，到1996年電力部制訂的《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》，該項(xiàng)內(nèi)容沒(méi)有變化，也說(shuō)明這一判斷標(biāo)準(zhǔn)符合實(shí)際情況的要求。
1．DL／T 596--1996預(yù)試規(guī)程的試驗(yàn)周期和要求
(1)試驗(yàn)周期。變壓器繞組直流電阻正常情況下1～3年檢測(cè)一次。但有如下情況必須檢測(cè)：
　　1)對(duì)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器變換分接位置后必須進(jìn)行檢測(cè)(對(duì)使用的分接鎖定后檢測(cè))
　　2)有載調(diào)壓變壓器在分接開(kāi)關(guān)檢修后必須對(duì)所有分接進(jìn)行檢測(cè)。
　　3)變壓器大修后必須進(jìn)行檢測(cè)。
　　4)必要時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。如變壓器經(jīng)出口短路后必須進(jìn)行檢測(cè)。
　　(2)試驗(yàn)要求。
　　1)變壓器容量在1．6MVA及以上，繞組直流電阻相互間差別不應(yīng)大于2％；無(wú)中性點(diǎn)引出的繞組線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1％。
　　R1、R2——分別為溫度t1、t2時(shí)的電阻值；
　　T——常數(shù)，其中銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225。
2．減少測(cè)量時(shí)間提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的措施
　　變壓器繞組是由分布電感、電阻及電容組成的復(fù)雜電路。測(cè)直流電阻是在繞組的被試端子間通以直流，待瞬變過(guò)程結(jié)束、電流達(dá)到穩(wěn)定后，記錄電阻值及繞組溫度。隨著變壓器容量的增大，特別是五柱鐵心和低壓繞組為三角形連接的大型變壓器，如果仍如中小型變壓器那樣，用幾伏電壓的小容量電池作為測(cè)量電源，則電流達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)至十多小時(shí)，這不僅太費(fèi)時(shí)間，而且不能保證測(cè)量準(zhǔn)確度。測(cè)直流電阻的關(guān)鍵問(wèn)題是將自感效應(yīng)降低到最小程度。為解決這個(gè)問(wèn)題分為以下兩種方法。
(1)助磁法。助磁法是迫使鐵心磁通迅速趨于飽和，從而降低自感效應(yīng)歸納起來(lái)可縮短時(shí)間常
1)用大容量蓄電池或穩(wěn)流源通大電流測(cè)量。
2)把高、低壓繞組串聯(lián)起來(lái)通電流測(cè)量，采用同相位和同極性的高壓繞組助磁。由于高壓繞組的匝數(shù)遠(yuǎn)比低壓的多，借助于高壓繞組的安匝數(shù)，用較小的電流就可使鐵心飽和。
3)采用恒壓恒流源法的直阻測(cè)量?jī)x。使用時(shí)可把高、低壓繞組串聯(lián)起來(lái)，應(yīng)用雙通道對(duì)高、低壓繞組同時(shí)測(cè)量，較好地解決了三相五柱式大容量變壓器直流電阻測(cè)試的困難。一般測(cè)試一臺(tái)360MVA，500kV或220kV變壓器繞組直流電阻月需30～40min，測(cè)量接線如圖2－4所示。

　(2)消磁法。消磁法與助磁法相反，力求使通過(guò)鐵心的磁通為零。使用的方法有兩種。
1)零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯(lián)起來(lái)同時(shí)通電，由于磁通需經(jīng)氣隙閉合，磁路的磁陽(yáng)大大增加，繞組的電感隨之減小，為此使測(cè)量電阻的時(shí)間縮短。
2)磁通勢(shì)抵消法。試驗(yàn)時(shí)除在被測(cè)繞組通電流外，還在非被測(cè)繞組中通電流，使兩者產(chǎn)生在磁通勢(shì)大小相等、方向相反而互相抵消，保持鐵心中磁通趨近于零，將繞組的電感降到最低限度，達(dá)到縮短測(cè)量時(shí)間的目的。它比僅用恒流法縮短充電時(shí)間10倍以上。其測(cè)量接線如圖2— 5所示

3.直流電阻檢測(cè)與故障診斷實(shí)例
　　(1)繞組斷股故障的診斷，某變壓器低壓側(cè)lOkV線間直流電阻不平衡率為2．17％，超過(guò)部頒標(biāo)準(zhǔn)值1％的一倍還多。發(fā)現(xiàn)缺陷后，先后對(duì)各引線與導(dǎo)線電桿連接點(diǎn)進(jìn)行緊固處理，又對(duì)其進(jìn)行幾次跟蹤試驗(yàn)，但缺陷仍存在。
　　1)色譜分析。色譜分析結(jié)果該主變壓器C2H2超標(biāo)，從0．2上升至7．23／tL／I•，說(shuō)明存在放電性故障。但從該主變壓器的檢修記錄中得知，在發(fā)現(xiàn)該變壓器QH：變化前曾補(bǔ)焊過(guò)2次，而且未進(jìn)行脫氣處理：其它氣體的含量基本正常，用三比值法分析，不存在過(guò)熱故障，且歷年預(yù)試數(shù)據(jù)反映除直流電阻不平衡率超標(biāo)外，其他項(xiàng)目均正常。
　　2)直流電阻超標(biāo)分析。經(jīng)換算確定C相電阻值較大，懷疑是否由于斷股引起，經(jīng)與制造廠了解該繞組股數(shù)為24股，據(jù)此計(jì)算若斷一股造成的誤差與實(shí)際測(cè)量誤差一致，判斷故障為C相繞組內(nèi)部有斷股問(wèn)題。經(jīng)吊罩檢查，打開(kāi)繞組三角接線的端子，用萬(wàn)用表測(cè)量，驗(yàn)證廠C相有一股開(kāi)斷。
　　(2)有載調(diào)壓切換開(kāi)關(guān)故障的診斷。某變壓器llOkV側(cè)直流電阻不平衡，其中C相直流電阻和各個(gè)分接之間電阻值相差較大。A、B相的每個(gè)分接之間直流電阻相差約為10～11．7u歐，而C相每個(gè)分接之間直流電阻相差為4．9—6．4 u歐和14．1～16．4 u歐，初步判斷C相回路不正常。通過(guò)其直流電阻數(shù)據(jù)CO(C端到中性點(diǎn)O端)的直流回路進(jìn)行分析，確定繞組本身缺陷的可能性小，有載調(diào)壓裝置的極性開(kāi)關(guān)和選擇開(kāi)關(guān)缺陷的可能性也極小，所以，缺陷可能在切換開(kāi)關(guān)上。經(jīng)對(duì)切換開(kāi)關(guān)吊蓋檢查發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)固定切換開(kāi)關(guān)的一個(gè)極性到選擇開(kāi)關(guān)的固定螺絲擰斷，致使零點(diǎn)的接觸電阻增大，而出現(xiàn)直流電阻規(guī)律性不正常的現(xiàn)象。
　　(3)無(wú)載調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障的診斷。在對(duì)某電力修造廠改造的變壓器交接驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中壓繞組Am、馬n、Cm三相無(wú)載磁分接開(kāi)關(guān)的直流電阻數(shù)據(jù)混亂、無(wú)規(guī)律，分接位置與所測(cè)直流電阻的數(shù)值不對(duì)應(yīng)。
　　經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)三相開(kāi)關(guān)位置與指示位置不符，且沒(méi)有空檔位置，經(jīng)重新調(diào)整組裝后恢復(fù)正常。
　　(4)繞組引線連接不良故障的診斷。某SFSLBl31500A10型變壓器，預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)35kV側(cè)運(yùn)行Ⅲ分接頭直流電阻不平衡率超標(biāo)。
測(cè)試結(jié)果如表2—15所示
測(cè)試時(shí)間
直流電組（歐）
最大不平衡率（％）
Aom
Bom
Com
預(yù) 示
0.116
0.103
0.103
12.1
復(fù)試（轉(zhuǎn)動(dòng)分接開(kāi)關(guān)后）
0.1167
0.1038
0.1039
11.9
　　該變壓器35kv側(cè)直流電阻不平衡率遠(yuǎn)大于2％，懷疑分接開(kāi)關(guān)有問(wèn)題，所以轉(zhuǎn)動(dòng)分接開(kāi)關(guān)后復(fù)測(cè)，其不平衡率仍然很大，又分別測(cè)其他幾個(gè)分接位置的直流電阻，其不平衡率都在11％以上，而且規(guī)律都是A相直流電阻偏大，好似在A相繞組中已串入一個(gè)電阻，這一電阻的產(chǎn)生可能出現(xiàn)在A相繞組的首端或套管的引線連接處，是否為連接不良造成。經(jīng)分析確認(rèn)后，停電打開(kāi)A相套管下部的手孔門(mén)檢查，發(fā)現(xiàn)引線與套管連接松動(dòng)(螺絲連接)，主要由于安裝時(shí)未裝緊，且無(wú)墊圈而引起，經(jīng)緊固后恢復(fù)正常。
　　通過(guò)上述案例可見(jiàn)，變壓器繞組直流電阻的測(cè)量能發(fā)現(xiàn)回路中某些重大缺陷，判斷的靈敏度和準(zhǔn)確性亦較高，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中應(yīng)遵循如下相關(guān)要求，才能得到準(zhǔn)確的診斷效果。
　　1)通過(guò)對(duì)變壓器直流電阻進(jìn)行測(cè)量分析時(shí)，其電感較大，一定要充電到位，將自感效應(yīng)降低到最小程度，待儀表指針基本穩(wěn)定后讀取電阻值，提高一次回路直流電阻測(cè)量的正確性和準(zhǔn)確性。
　　2)測(cè)量的數(shù)據(jù)要進(jìn)行橫向和縱向的比較，對(duì)溫度、濕度、測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量過(guò)程和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行分析。
　　3)分析數(shù)據(jù)時(shí)，要綜合考慮相關(guān)的因素和判據(jù)，不能單搬規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，而要根據(jù)規(guī)程的思路、現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，具體分析設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的發(fā)展和變化過(guò)程。
　　4)要結(jié)合設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，分析設(shè)備內(nèi)部的具體情況，根據(jù)不同情況進(jìn)行直流電阻的測(cè)量，以得到正確判斷結(jié)論。
　　5)重視綜合方法的分析判斷與驗(yàn)證。如有些案例中通過(guò)繞組分接頭電壓比試驗(yàn)，能夠有效驗(yàn)證分接相關(guān)的檔位，而且還能檢驗(yàn)出變壓器繞組的連接組別是否正確。同時(shí)對(duì)于匝間短路等故障也能靈敏地反映出來(lái)，實(shí)際上電壓比試驗(yàn)，也是一種常規(guī)的帶有檢驗(yàn)和驗(yàn)證性質(zhì)的試驗(yàn)手段。進(jìn)行綜合分析可進(jìn)一步提高故障診斷的可靠性。
第四節(jié) 絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測(cè)
　　絕緣電阻試驗(yàn)是對(duì)變壓器主絕緣性能的試驗(yàn)，主要診斷變壓器由于機(jī)械、電場(chǎng)、溫度、化學(xué)等作用及潮濕污穢等影響程度，能靈敏反映變壓器絕緣整體受潮、整體劣化和絕緣貫穿性缺陷，是變壓器能否投運(yùn)的主要參考判據(jù)之一。
1． 絕緣電阻的試驗(yàn)原理
　　變壓器的絕緣電阻對(duì)雙繞組結(jié)構(gòu)而言是表征變壓器高壓對(duì)低壓及地、低壓對(duì)高壓及地、高壓和低壓對(duì)地等絕緣在直流電壓作用下的特性。它與上述絕緣結(jié)構(gòu)在直流電壓作用下所產(chǎn)生的充電電流、吸收電流和泄漏電流有關(guān)。變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)及產(chǎn)這三種電流的等效電路
如圖2—6所示。

圖2—6 絕緣介質(zhì)的等效電路
　　U-一外施直流電壓；C1一等值幾何電容；C、R一表征不均勻程度和臟污等的等值電容、電阻；Rl一絕緣電阻；iC1－電電流；iCR一吸收電流；iRi一泄漏電流；i一總電流
　　(1)充電電流是當(dāng)直流電壓加到被試晶上時(shí)，對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)的幾何電容進(jìn)行充電形成的電流，其值決定于兩極之間的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)形式，并隨施加電壓的時(shí)間衰減很快。當(dāng)去掉直流電壓時(shí)相反的放電電流。電路中便會(huì)產(chǎn)生與充電電流極性
　　(2)吸收電流是當(dāng)直流電壓加到被試品上時(shí)，絕緣介質(zhì)的原子核與電子負(fù)荷的中心產(chǎn)生偏移，或偶極于緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)并調(diào)整其排列方向等而產(chǎn)生的電流，此電流隨施加電壓的時(shí)間衰減較慢。
　　(3)泄漏電流是當(dāng)直流電壓加到被試品上時(shí)，絕緣內(nèi)部或表面移動(dòng)的帶電粒子、離子和自由電子形成的電流，此電流與施加電壓的時(shí)間無(wú)關(guān)，而只決定于施加的直流電壓的大小。總電流為上述三種電流的合成電流。幾種電流的時(shí)間特性曲線如圖2—7所示。
圖2—7直流電壓作用下絕緣介質(zhì)中的等值電流
i－總電流； i1－吸收電流；i2充電電流；i3泄漏電流
　　變壓器的絕緣電阻是表征同一直流電壓下，不同加壓時(shí)間所呈現(xiàn)的絕緣特性變化。絕緣電阻的變化決定于電流i的變化，它直接與施加直流電壓的時(shí)間有關(guān)，一般均統(tǒng)一規(guī)定絕緣電阻的測(cè)定時(shí)間為一分鐘。因?yàn)椋瑢?duì)于中小型變壓器，絕緣電阻值一分鐘即可基本穩(wěn)定；對(duì)于大型變壓器則需要較長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定。產(chǎn)品不同，絕緣電阻隨時(shí)間的變化曲線也不同，但曲線形狀大致相同，如圖2—8所示。

圖2—8絕緣電阻與時(shí)間曲線
2．絕緣電阻的試驗(yàn)類型
電力變壓器絕緣電阻試驗(yàn)，過(guò)去采用測(cè)量絕緣電阻的R60。(一分鐘的絕緣電阻值)，同時(shí)對(duì)大中型變壓器測(cè)量吸收比值(R60／R15)。這對(duì)判斷繞組絕緣是否受潮起到過(guò)一定作用。但近幾年來(lái)，隨著大容量電力變壓器的廣泛使用，且其干燥工藝有所改進(jìn)，出現(xiàn)絕緣電阻絕對(duì)值較大時(shí)，往往吸收比偏小的結(jié)果，造成判斷困難。吸取國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，采用極化指數(shù)戶、／，即10rain(600s)與1rain(60s)的比值(R600／R60)。有助于解決正確判斷所遇到的問(wèn)題。
為了比較不同溫度廠的絕緣電阻值。GB／6451—86國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同溫度，下測(cè)量的絕緣電阻值R60換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度2叭：時(shí)的換算公式。
當(dāng)t>20℃時(shí)

當(dāng)t

表2－16 測(cè)絕緣電阻值時(shí)換算系數(shù)表
溫度差
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
換算系數(shù)
1.2
1.5
1.8
2.3
2.8
3.4
4.1
5.1
6.2
7.5
9.2
11.2
注 中間溫度差值的換算系數(shù)可用插值法求取。
　　DL／T 596—1996規(guī)程規(guī)定吸收比(10—30℃范圍)不低于1．3或極化指數(shù)不低于1．5，且對(duì)吸收比和極化指數(shù)不進(jìn)行溫度換算。在判斷時(shí)，新的預(yù)試規(guī)程規(guī)定吸收比或極化指數(shù)中任——項(xiàng)，達(dá)到上述相應(yīng)的要求都作為符合標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外按極化指數(shù)判斷變壓器絕緣狀況的參考標(biāo)準(zhǔn)如表2—17所示
狀態(tài)
極化指數(shù)
良好
>2
較好
1.25－2
一般
1.1－1.25
不良
1－1.1
危險(xiǎn)
3．絕緣電阻的試驗(yàn)方法
(1)測(cè)量部位。
　　1)對(duì)于雙繞組變壓器，應(yīng)分別測(cè)量高壓繞組對(duì)低壓繞組及地；低壓繞組對(duì)高壓繞組及地；高、低繞組對(duì)地，共三次測(cè)量。
　　2)對(duì)于三繞組變壓器，應(yīng)分別測(cè)量高壓繞組對(duì)中、低壓繞組及地；中／k繞組對(duì)高、低壓繞組及地；低壓繞組對(duì)高、中壓繞組及地；高、中壓繞組對(duì)低壓繞組及地；高、低壓繞組對(duì)中壓繞組及地；十、低壓繞組對(duì)高壓繞組及地；高、中、低壓繞組對(duì)地，共七次測(cè)量。確定測(cè)量部位是因?yàn)闇y(cè)量變壓器絕緣電阻時(shí)，無(wú)論繞組對(duì)外殼還是繞組間的分布電容均被充電，當(dāng)按不同順序測(cè)量高壓繞組和低壓繞組絕緣電阻時(shí)，繞組間的電容重新充電過(guò)程不同而影響測(cè)量結(jié)果，因此為消除測(cè)量方法上造成的誤差，在不同測(cè)量接線時(shí)測(cè)量絕緣電阻必須有一定的／頃序，且一經(jīng)確定，每次試驗(yàn)均應(yīng)按確定的順序進(jìn)行，便于對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行合理的比較。
(2)操作方法。
　　1)檢查兆歐表或絕緣測(cè)定器本身及測(cè)量線的絕緣是否良好。檢查方法是將兆歐表或絕緣測(cè)定器的接地端子與地線相連，測(cè)量端子與測(cè)量線一端相連，測(cè)量線另一端懸空，接通絕緣測(cè)定器的輸出開(kāi)關(guān)(或搖動(dòng)兆歐表至額定轉(zhuǎn)速)，絕緣電阻的讀數(shù)接近無(wú)窮大，瞬時(shí)短接的絕緣電阻的讀數(shù)為零。
　　2)將被試變壓器高、中、低各繞組的所有端子分別用導(dǎo)線短接，測(cè)量前對(duì)被測(cè)量繞組對(duì)地和其余繞組進(jìn)行放電。
　　3)接通絕緣測(cè)定器的輸出開(kāi)關(guān)(或搖動(dòng)兆歐表至額定轉(zhuǎn)速)，將測(cè)量繞組絕緣電阻的回路迅速接通，同時(shí)記錄接通的時(shí)間。
　　4)當(dāng)時(shí)間達(dá)到15s時(shí)，立即讀取絕緣R15電阻值，60s時(shí)再讀取R60值。如需要測(cè)量極化指數(shù)時(shí)，則應(yīng)繼續(xù)延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間至10min，并應(yīng)每隔一分鐘讀取一個(gè)值，同時(shí)準(zhǔn)確作好記錄。
　　5)到達(dá)結(jié)束時(shí)間，從變壓器繞組上取下測(cè)量線，并將測(cè)量線與地線相連進(jìn)行放電。
　　6)改變接線，分別完成上述程序?qū)Ω骼@組絕緣電阻的測(cè)量。
(3)注意事項(xiàng)。
　　1)繞組絕緣電阻的測(cè)量應(yīng)采用2500V或5000V兆歐表。
2)測(cè)量前被測(cè)繞組應(yīng)充分放電。
3)測(cè)量溫度以頂層油溫為準(zhǔn)，并注意盡量使每次測(cè)量的溫度相近，并最好在油溫低于50C時(shí)測(cè)量。
4)絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)要同時(shí)記錄儀表讀數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間、上層油溫，決不能隨意估計(jì)這三個(gè)數(shù)據(jù)。
5)按要求進(jìn)行統(tǒng)一溫度換算。電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程DL／T596--1996規(guī)定，電力變壓器的絕緣電阻值R60換算至同一溫度下，與前一次測(cè)試結(jié)果相比應(yīng)無(wú)明顯變化。換算公式為

式中 R1、R2--分別為溫度t1、t2時(shí)的絕緣電阻值。
4．絕緣電阻的測(cè)試分析
(1)與測(cè)試時(shí)間的關(guān)系。對(duì)不同容量、不同電壓等級(jí)的變壓器的絕緣電阻隨加壓時(shí)間變化的趨勢(shì)也有些不同，一般是60s之內(nèi)隨加壓時(shí)間上升很快，60s到120s上升也較快，120s之后上升速度逐漸減慢。從絕對(duì)值來(lái)看，產(chǎn)品容量越大的電壓等級(jí)愈高，尤其是220kV及以上電壓等級(jí)的產(chǎn)品，60s之前的絕緣電阻值越小、60s之后達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間越長(zhǎng)，一般約要8rain以后才能基本穩(wěn)定。這是由于在測(cè)量絕緣電阻時(shí)，兆歐表施加直流電壓，在試品復(fù)合介質(zhì)的交界面上會(huì)逐漸聚集電荷，這個(gè)過(guò)程的現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象，或稱界面極化現(xiàn)象。通常吸收電荷的整個(gè)過(guò)程需經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。吸收比(R60／R15)反映測(cè)量剛開(kāi)始時(shí)的數(shù)據(jù)，不能或來(lái)不及反映介質(zhì)的全部吸收過(guò)程。而極化指數(shù)／~600／R60)時(shí)間較長(zhǎng)，在更大程度上反映了介質(zhì)吸收過(guò)程，因此極化指數(shù)在判斷大型設(shè)備絕緣受潮問(wèn)題上比吸收比更為準(zhǔn)確。由此可見(jiàn)，220kV及以上電壓等級(jí)的變壓器應(yīng)該測(cè)量極化指數(shù)。
(2)與測(cè)試溫度的關(guān)系。當(dāng)變壓器的溫度不超過(guò)30℃時(shí)，吸收比隨溫度的上升而增大，約30℃時(shí)吸收比達(dá)到最大極限值，超過(guò)30C時(shí)吸收比則從最大極限值開(kāi)始下降。但220kV、500kV產(chǎn)品的吸收比和極化指數(shù)達(dá)到最大極限值的溫度則為40℃以上。
(3)與變壓器油中含水量的關(guān)系。變壓器油中含水量對(duì)絕緣電阻的影響比較顯著，反映在含水量增大，絕緣電阻減小、絕緣電阻吸收比降低，因此變壓器油的品質(zhì)是影響變壓器絕緣系統(tǒng)絕緣電阻高低的重要因素之一。
(4)與變壓器容量和電壓等級(jí)的關(guān)系。在變壓器容量相同的情況下，絕緣電阻常隨電壓等級(jí)的升高而升高，這是因?yàn)殡妷旱燃?jí)越高，絕緣距離越大的緣故。在變壓器電壓等級(jí)相同的情況下，絕緣電阻值常隨容量的增大而降低，這是因?yàn)槿萘吭酱?，等效電容的極板面積也增大，在電阻系數(shù)不變的情況下，絕緣電阻必然降低。
吸收比或極化指數(shù)能夠有效反映絕緣受潮，是對(duì)變壓器診斷受潮故障的重要手段。相對(duì)來(lái)講，單純依靠絕緣電阻絕對(duì)值的大小，對(duì)繞組絕緣作出判斷，其靈敏度、有效性比較低。這一方面是因?yàn)闇y(cè)量時(shí)試驗(yàn)電壓太低難以暴露缺陷；另一方面也是因?yàn)榻^緣電阻值與繞組絕緣的結(jié)構(gòu)尺寸、絕緣材料的品種、繞組溫度等有關(guān)。但是，對(duì)于鐵心、夾件、穿心螺栓等部件，測(cè)量絕緣電阻往往能反映故障。主要是因?yàn)檫@些部件的絕緣結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，絕緣介質(zhì)單一。
5．絕緣電阻檢測(cè)與診斷實(shí)例
(1)變壓器充油循環(huán)后測(cè)絕緣電阻大幅下降。某2500kVA、l10kV變壓器充油循環(huán)后測(cè)絕緣電阻比循環(huán)前大幅降低，以低一高中地為例，充油循環(huán)前只R15=5000M歐、R60＝10000M歐,、R60／R15＝2、tg8％＝0．25。充油循環(huán)后7．5h測(cè)量，R15＝250M歐、R60=300M歐、R60／Ri5＝1．2、tg8％＝1．15。充油循環(huán)后34h測(cè)量，R15＝7000M歐、R60＝10000M歐、R60／R15＝1．43。
造成上述原因可能是充油循環(huán)后油中產(chǎn)生的氣泡對(duì)絕緣電阻的影響，因此要待油中氣泡充分逸出，再測(cè)絕緣電阻才能真實(shí)反映變壓器的絕緣狀況，通常，對(duì)8000kVA及以上變壓器需靜置20h以上，小型配電變壓器也要靜置5h以上才能進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。
(2)油中含水量對(duì)變壓器絕緣電阻的影響。某變壓器絕緣電阻R60為750M歐，吸收比為1．12，油中含水量的微水分析超標(biāo)，與二年前相近溫度條件下R60>2500而R60／R15>1，5相比變化很大。經(jīng)油處理，微水正常，絕緣電阻R60為2500M歐，吸收比為1．47。但運(yùn)行一年后，預(yù)試又發(fā)現(xiàn)反復(fù)，絕緣電阻R60為800M歐、吸收比為1．16。再次進(jìn)行微水檢測(cè)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)。再次進(jìn)行油過(guò)濾絕緣電阻又恢復(fù)正常。
　　分析認(rèn)為油中含水量是對(duì)變壓器絕緣電阻影響的主要因素，油中微水經(jīng)油處理合格后，絕緣電阻亦正常，所以運(yùn)行一階段，油中微水又超標(biāo)，應(yīng)解釋為紙絕緣材料中的水分并未全部烘干排除，并緩慢向油中析出而影響油的含水量，同時(shí)影響變壓器的絕緣電阻值。
　?。?）吸收比和極化比指數(shù)隨溫度變化無(wú)規(guī)率可循。
第三章 變壓器故障典型案例
第一節(jié) 短路故障案例
一、老廠主變壓器多次過(guò)流重合動(dòng)作繞組變形
　　(1)案例。我廠老廠＃7機(jī)31.5MVA、110kV變壓器(SFSZ 8—31500/110)發(fā)生短路事故，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)主變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)。返廠吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)C相高壓繞組失團(tuán)，C相中壓繞組嚴(yán)重變形，并擠破囚扳造成中、低壓繞組短路；C相低壓繞組被燒斷二股；B相低壓、中壓繞組嚴(yán)重變形；所有繞組匝間散布很多細(xì)小銅珠、銅末；上部鐵芯、變壓器底座有銹跡。
　　事故發(fā)生的當(dāng)天有雷雨。事故發(fā)生前，曾多次發(fā)生10kV、35kV側(cè)線路單相接地。13點(diǎn)40分35kV側(cè)過(guò)流動(dòng)作，重合成功；18點(diǎn)44分35kV側(cè)再次過(guò)流動(dòng)作，重合閘動(dòng)作，同時(shí)主變壓器重瓦斯保護(hù)跳主變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)。經(jīng)查35kV距變電站不遠(yuǎn)處B、C相間有放電燒損痕跡。
(2)原因分析。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBl094．5—曰5規(guī)定110kV電力變壓器的短路表觀容量為800MVA，應(yīng)能承受最大非對(duì)稱短路電流系數(shù)約為2．55。該變壓器編制的運(yùn)行方式下：
電網(wǎng)最大運(yùn)行方式110kV三相出口短路的短路容量為1844MVA；
35kV三相出口短路為365MVA；
10kV三相出口短路為225．5MVA；
事故發(fā)生時(shí)，實(shí)際短路容量尚小于上述數(shù)值。據(jù)此計(jì)算變壓器應(yīng)能承受此次短路沖擊。事故當(dāng)時(shí)損壞的變壓器正與另一臺(tái)31500／110變壓器并列運(yùn)行，經(jīng)受同樣短路沖擊而另一臺(tái)變壓器卻未損壞。因此事故分析認(rèn)為導(dǎo)致變壓器B、C相繞組在電動(dòng)力作用下嚴(yán)重變形并燒毀，由于該變壓器存在以下問(wèn)題：
　　1)變壓器繞組松散。高壓繞組輻向用手可搖動(dòng)5mm左右。從理論分析可知，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力可分為輻向力和軸向力。外側(cè)高壓繞組受的輻向電磁力，從內(nèi)層至外層三線性遞減，最內(nèi)層受的輻向電磁力最大，兩倍于繞組所受的平均圓周力。當(dāng)繞組卷緊芝內(nèi)層導(dǎo)線受力后將一部分力轉(zhuǎn)移到外層，結(jié)果造成內(nèi)層導(dǎo)線應(yīng)力趨向減小，而外層導(dǎo)絞受力增大，內(nèi)應(yīng)力關(guān)系使導(dǎo)線上的作用力趨于均衡。內(nèi)側(cè)中壓繞組受力方向相反，但均§七用的原理和要求一致。繞組如果松散，就起不到均衡作用，從而降低了變壓器的抗短路充擊的能力。
　　外側(cè)高壓繞組所受的輻向電動(dòng)力是使繞組導(dǎo)線沿徑向向外脹大，受到的是拉張力，表觀為向外撐開(kāi)；內(nèi)側(cè)中壓繞組所受的輻向電動(dòng)力是使繞組導(dǎo)線沿徑向向內(nèi)壓縮，受到的是壓力，表現(xiàn)為向內(nèi)擠壓。這與該變壓器的B、C相高、中壓繞組在事故中的結(jié)果一致。
2)經(jīng)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)該變壓器撐條不齊且有移位、墊塊有松動(dòng)位移。這樣大大降低了內(nèi)側(cè)中壓繞組承受輻向力和軸向力的能力，使繞組穩(wěn)定性降低。從事故中的C相中壓繞組輻向失穩(wěn)向內(nèi)彎曲的情況，可以考慮適當(dāng)增加撐條數(shù)目，以減小導(dǎo)線所受輻向彎曲應(yīng)力。
3)絕緣結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不高。由于該變壓器中、低壓繞組采用的是圍板結(jié)構(gòu)，而圍板本身較軟，經(jīng)真空于燥收縮后，高、中、低繞組之間呈空松的格局，為了提高承受短路的能力，宜在內(nèi)側(cè)繞組選用硬紙筒絕緣結(jié)構(gòu)。
(3)措施。這是一起典型的因變壓器動(dòng)穩(wěn)定性能差而造成的變壓器繞組損壞事故，應(yīng)吸取的教訓(xùn)和相應(yīng)措施包括：
1)在設(shè)計(jì)上應(yīng)進(jìn)一步尋求更合理的機(jī)械強(qiáng)度動(dòng)態(tài)計(jì)算方式；適當(dāng)放寬設(shè)計(jì)安全裕度；內(nèi)繞組的內(nèi)襯，采用硬紙筒絕緣結(jié)構(gòu)；合理安排分接位置，盡量減小安匝不平衡。
2)制造工藝上可從加強(qiáng)輻向和軸向強(qiáng)度兩方面進(jìn)行，措施主要有：采用女式繞線機(jī)繞制繞組，采用先進(jìn)自動(dòng)拉緊裝置卷緊繞組；牢固撐緊繞組與鐵心之間的定位，采用整產(chǎn)套裝方式；采用墊塊預(yù)密化處理、繞組恒壓干燥方式；繞組整體保證高度一致和結(jié)構(gòu)完整；強(qiáng)化繞組端部絕緣；保證鐵軛及夾件緊固。
3)要加強(qiáng)對(duì)大中型變壓器的質(zhì)量監(jiān)制管理，在訂貨協(xié)議中應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)中、小容量的變壓器在型式試驗(yàn)中作突發(fā)短路試驗(yàn)，大型變壓器要作縮小模型試驗(yàn)，提高變壓器的抗短路能力，同時(shí)加強(qiáng)變電站10kV及35kV系統(tǒng)維護(hù)，減少變壓器遭受出口短路沖擊機(jī)率。
第二節(jié) 過(guò)熱故障案例
一、新廠＃3機(jī)變壓器絕緣受潮過(guò)熱
(1)案例。我廠＃3機(jī)200MVA、220kV主變壓器(SFP7—240000／220)在周期性油色譜分析中發(fā)現(xiàn)氫氣、乙炔含量有增大趨勢(shì)。經(jīng)跟蹤監(jiān)測(cè)，氫氣含量為30．1uL幾，而乙炔含量為5．2uL/L，已超過(guò)正常注意值。兩天后停電檢修，檢修前氫氣含量達(dá)43．6uL/L，乙炔含量達(dá)10．9uL/L，色譜變化情況如表3—13所示，絕緣介質(zhì)損耗tgs％變化如表3—14所示。
表3－13 色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù) UL/L

氫氣
乙炔
甲烷
乙烷
乙烯
總
一氧化碳
二氧化碳
前五天
30.1
5.2
17.1
2.2
5.5
30
596
1186
前兩天
49.9
10.2
23.6
2.8
6.2
42.8
654
1393
檢修前
43.6
10.9
20.1
3.2
7.2
41.4
668
1424
檢修后
0
0.17
1.2
0.1
0.11
1.58
26
62
測(cè)試?yán)@組
正常時(shí)
色譜異常時(shí)
檢修后
高壓
1.5
中壓
1.75
低壓
1.7
　停電檢修放油后的重點(diǎn)檢查項(xiàng)目是：繞組壓板、壓釘有無(wú)松動(dòng)，位置是否正常；鐵芯夾件是否碰主變壓器油箱頂部或油位計(jì)座套；有無(wú)金屬件懸浮高電位放電；臨近高電場(chǎng)的接地體有無(wú)高電位放電；引線和油箱升高座外殼距離是否符合要求，焊接是否良好㈠由箱內(nèi)壁的磁屏蔽絕緣有無(wú)過(guò)熱；申壓側(cè)分接開(kāi)關(guān)接觸是否良好。
檢查中發(fā)現(xiàn)：==嚶拖瀋系拇牌簾偉寰刀囁橥崖洌?=郆相引線靠近升高座處白布帶脫落且絕緣有輕微破損；B相分接開(kāi)關(guān)操作桿與分接開(kāi)關(guān)連接處有許多炭黑。
(2)原因分析。規(guī)程規(guī)定220kV變壓器20℃時(shí)tg8％不得大于0．8，且一般要求相對(duì) 變化量不得大于30％，根據(jù)表3—14數(shù)據(jù)反映變壓器絕緣受潮.
按照GB7252--87《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》推薦的三比值法：C2H2／C2H4=10，5／7=1．5；編碼為1;CH4／H2=21／32．6；0．644；編碼為0；C2H4/C2H6=7／3=2．33；編碼為1。組合編碼為1，0，1，對(duì)應(yīng)的故障性質(zhì)為主變壓器內(nèi)部有絕緣過(guò)熱或低能放電現(xiàn)象。
氫氣、乙炔含量高的可能原因：
1)主絕緣慢性受潮。主絕緣受潮后，絕緣材料含有氣泡，在高電壓強(qiáng)電場(chǎng)作用下將引起電暈而發(fā)生局部放電，從而產(chǎn)生Hz；在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，水和鐵的化學(xué)反應(yīng)也能產(chǎn)生大量的H2，使在在總烴含量中所占比重大。主絕緣受潮后，不但電導(dǎo)損耗增大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生夾層極化，因而介質(zhì)損耗大大增加。
2)磁屏蔽絕緣脫落后的影響。正常時(shí)，高、中壓繞組的漏磁通主要有三條路徑：一是經(jīng)高、中壓繞組一磁屏蔽板閉合；二是經(jīng)高、中壓繞組一油箱一高、中壓繞組閉合；三是經(jīng)高、中壓繞組一油箱一磁屏蔽板一高、中壓繞組閉合，并在箱殼和磁屏蔽板中感應(yīng)電勢(shì)。磁屏蔽板的絕緣脫落后，將使磁屏蔽一點(diǎn)或多點(diǎn)接地，從而形成感應(yīng)電流閉合回路導(dǎo)致發(fā)熱，如果絕緣脫落后，磁屏蔽板和箱殼的接觸不好，還有可能形成間隙放電或火花放電。
3)B相引線的白布帶脫落和絕緣有碰傷痕跡，可能發(fā)生對(duì)套管升高座放電。
4)==郆相分接開(kāi)關(guān)與操動(dòng)桿接觸不良，可能會(huì)產(chǎn)生懸浮電位放電.變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部故障的原因往往不是單一的，在存在熱點(diǎn)的同時(shí)，有可能還存在著局部放電，而且熱點(diǎn)故障在不斷地發(fā)展成局部放電，由此又加劇了高溫過(guò)熱，形成惡性循環(huán)。
　　(3)處理。對(duì)B相引線絕緣加固，加強(qiáng)磁屏蔽絕緣，檢修調(diào)整分接開(kāi)關(guān)，同時(shí)對(duì)主變壓器本體主絕緣加熱抽真空干燥。具體措施是用覆帶式加熱器在主變壓器底部加熱，主變壓器頂部及側(cè)面用硅酸鋁保溫材料保溫，主變壓器四周用尼龍布拉成圍屏，以保證主變壓器底部不通風(fēng)，以達(dá)到進(jìn)一步保溫的目的。加熱器加熱時(shí)，使主變壓器外壁溫度保持在60℃～70℃：左右，加熱72h后，采用負(fù)壓抽真空(抽真空時(shí)加熱不中斷)，抽真空后，繼續(xù)加熱24h，再抽真空，這樣反復(fù)3--4次以后，再做介質(zhì)損耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。同時(shí)，進(jìn)油時(shí)對(duì)油中氣體經(jīng)真空脫氣，色譜分析正常，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部合格，變壓器投入后運(yùn)行正常。
第四章 變壓器故障綜合處理
第一節(jié) 變壓器故障的綜合判斷方法
根據(jù)變壓器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀態(tài)，在發(fā)生以下情況變化時(shí)，需對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷。
(1)正常停電狀態(tài)下進(jìn)行的交接、檢修驗(yàn)收或預(yù)防性試驗(yàn)中一項(xiàng)或幾項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)運(yùn)行中出現(xiàn)異常而被迫停電進(jìn)行檢修和試驗(yàn)。
(3)運(yùn)行中出現(xiàn)其他異常(如出口短路)或發(fā)生事故造成停電，但尚未解體(吊心或吊罩)。
當(dāng)出現(xiàn)上述任何一種情況時(shí)，往往要迅速進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)，以確定有無(wú)故障、故障的性質(zhì)、可能位置、大概范圍、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)及影響波及范圍等。
對(duì)變壓器故障的綜合判斷，還必須結(jié)合變壓器的運(yùn)行情況、歷史數(shù)據(jù)、故障特征，通過(guò)采取針對(duì)性的色譜分析及電氣檢測(cè)手段等各種有效的方法和途徑，科學(xué)而有序地對(duì)故障進(jìn)行綜合分析判斷。
一、綜合判斷的針對(duì)性檢測(cè)方法
對(duì)大中型變壓器故障的判斷采用如下檢測(cè)方法。
(1)油色譜分析判斷有異常：
1)檢測(cè)變壓器繞組的直流電阻。
2)檢測(cè)變壓器鐵心的絕緣電阻和鐵心接地電流。
3)檢測(cè)變壓器的空載損耗和空載電流。
4)在運(yùn)行中進(jìn)行油色譜和局部放電跟蹤監(jiān)測(cè)。
5)檢查變壓器潛油泵及相關(guān)附件運(yùn)行中的狀態(tài)。用紅外測(cè)溫儀器在運(yùn)行中檢測(cè)變壓器油箱表面溫度分布及套管端部接頭溫度。
6)進(jìn)行變壓器絕緣特性試驗(yàn)，如絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、介質(zhì)損耗、泄漏電流等試驗(yàn)。
7)絕緣油的擊穿電壓、油介質(zhì)損耗、油中含水量、油中含氣量(500kv級(jí)時(shí))等檢
8)變壓器運(yùn)行或停電后的局部放電檢測(cè)。
9)絕緣油中糠醛含量及絕緣紙材聚合度檢測(cè)。
10)交流耐壓試驗(yàn)檢測(cè)。
(2)氣體繼電器動(dòng)作報(bào)警后：應(yīng)進(jìn)行油色譜分析和氣體繼電器中的氣體分析，必要時(shí)可按圖4—1所示的綜合判斷程序進(jìn)行。

1)油色譜分析。
2)變壓器繞組直流電阻檢測(cè)。
3)短路阻抗試驗(yàn)。
4)繞組的頻率響應(yīng)試驗(yàn)。
5)空載電流和空載損耗試驗(yàn)。
(4)判斷變壓器絕緣受潮要進(jìn)行的試驗(yàn)：
1)絕緣特性試驗(yàn)。如絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、介質(zhì)損耗、泄漏電流等。
2)變壓器油的擊穿電壓、油介質(zhì)損耗、含水量、含氣量(500kV級(jí)時(shí))試驗(yàn)。
3)絕緣紙的含水量檢測(cè)。
(5)判斷絕緣老化進(jìn)行的試驗(yàn)：
1)油色譜分析。特別是油中一氧化碳和二氧化碳的含量及其變化。
2)變壓器油酸值檢測(cè)。
3)變壓器油中糠醛含量檢測(cè)。
4)油中含水量檢測(cè)。
5)絕緣紙或紙板的聚合度檢測(cè)。
(6)變壓器振動(dòng)及噪聲異常時(shí)的檢測(cè)：
1)振動(dòng)檢測(cè)。
2)噪聲檢測(cè)。
3)油色譜分析。
4)變壓器阻抗電壓測(cè)量。
(7)對(duì)中小型變壓器檢測(cè)判斷常采用的方法：
　　1)檢測(cè)直流電阻。用電橋測(cè)量每相高、低壓繞組的直流電阻，觀察其相間阻值是否平衡，是否與制造廠出廠數(shù)據(jù)相符；若不能測(cè)相電阻，可測(cè)線電阻，從繞組的直流電阻值即可判斷繞組是否完整，有無(wú)短路和斷路情況，以及分接開(kāi)關(guān)的接觸電阻是否正常。若切換分接開(kāi)關(guān)后直流電阻變化較大，說(shuō)明問(wèn)題出在分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)上，而不在繞組本身。上述測(cè)試還能檢查套管導(dǎo)桿與引線、引線與繞組之間連接是否良好。
　　2)檢測(cè)絕緣電阻。用兆歐表測(cè)量各繞組間、繞組對(duì)地之間的絕緣電阻值和吸收比，根據(jù)測(cè)得的數(shù)值，可以判斷各側(cè)繞組的絕緣有無(wú)受潮，彼此之間以及對(duì)地有無(wú)擊穿與閃絡(luò)的可能。
　　3)檢測(cè)介質(zhì)損耗因數(shù)tzJ。測(cè)量繞組間和繞組對(duì)地的介質(zhì)損耗因數(shù)tzJ，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，判斷各側(cè)繞組絕緣是否受潮、是否有整體劣化等。
　　4)取絕緣油樣作簡(jiǎn)化試驗(yàn)。用閃點(diǎn)儀測(cè)量絕緣油的閃點(diǎn)是否降低，絕緣油有無(wú)炭粒、紙屑，并注意油樣有無(wú)焦臭味，同時(shí)可測(cè)油中的氣體含量，用上述方法判斷故障的種類、性質(zhì)。
　　5)空載試驗(yàn)。對(duì)變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)，測(cè)量三相空載電流和空載損耗值，以此判斷變壓器的鐵心硅鋼片間有無(wú)故障，磁路有無(wú)短路，以及繞組短路故障等現(xiàn)象。
第二節(jié) 綜合分析判斷的基本原則
　　(1)與設(shè)備結(jié)構(gòu)聯(lián)系。熟悉和掌握變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是變壓器故障診斷的關(guān)鍵，如變壓器內(nèi)部的絕緣配合、引線走向、絕緣狀況、油質(zhì)情況等。又如變壓器的冷卻方式是風(fēng)冷還是強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式等，再如變壓器運(yùn)行的歷史、檢修記錄等等，這些內(nèi)容都是診斷故障時(shí)重要的參考依據(jù)。
　　(2)與外部條件相結(jié)合。診斷變壓器故障的同時(shí)，一定要了解變壓器外部條件是否構(gòu)成影響，如是否發(fā)生過(guò)出口短路；電網(wǎng)中的諧波或過(guò)電壓情況是否構(gòu)成影響；負(fù)荷率如何；負(fù)荷變動(dòng)幅度如何等等。
　　(3)與規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)照。與規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，假如發(fā)生超標(biāo)情況必須查明原因，找出超標(biāo)的根源，并進(jìn)行認(rèn)真的處理和解決。
　　(4)與歷次數(shù)據(jù)相比較。僅以是否超標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行故障判斷，往往不夠準(zhǔn)確，需要考慮與本身歷次數(shù)據(jù)進(jìn)行比較才能了解潛伏性故障的起因和發(fā)展情況，例如，試驗(yàn)結(jié)果盡管數(shù)值偏大，但一直比較穩(wěn)定，應(yīng)該認(rèn)為仍屬正常；但試驗(yàn)結(jié)果雖未超標(biāo)而與上次相比卻增加很多，就需要認(rèn)真分析，查明原因。
　　(5)與同類設(shè)備相比較(橫向比較)。—同容量或相同運(yùn)行狀態(tài)的變壓器是否有異常因的影響還是內(nèi)在的變化。臺(tái)變壓器發(fā)現(xiàn)異常，而同一地點(diǎn)的另一臺(tái)相這樣結(jié)合分析有利于準(zhǔn)確判斷故障現(xiàn)象是外
　　(6)與自身不同部位相比較(縱向比較)。對(duì)變壓器本身的不同部位進(jìn)行檢查比較。如變壓器油箱箱體溫度分布是否變化均勻，局部溫度是否有突變。又如用紅外成像儀檢查變壓器套管或油枕溫度，以確定是否存在缺油故障等。再如測(cè)繞組絕緣電阻時(shí)，分析高對(duì)中、低、地，中對(duì)高、低、地與低對(duì)高、中、地是否存在明顯差異，測(cè)繞組電阻、測(cè)套管C及tg8時(shí)，三相間有無(wú)異常不同，這些也有利于對(duì)故障部位的準(zhǔn)確判斷。
第三節(jié) 故障分析判斷的程序
1．故障判斷的步驟
　　1)判斷變壓器是否存在故障，是隱性故障還是顯性故障。
　　2)判斷屬于什么性質(zhì)的故障，是電性故障還是熱性故障，是固體絕緣故障還是油性
　　3)判斷變壓器故障的狀況，如熱點(diǎn)溫度、故障功率、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)以及油中氣體的飽和程度和達(dá)到飽和而導(dǎo)致繼電器動(dòng)作所需的時(shí)間等。
　　4)提出相應(yīng)的反事故措施，如能否繼續(xù)運(yùn)行，繼續(xù)運(yùn)行期間的安全技術(shù)措施和監(jiān)視手段或是否需要內(nèi)部檢查修理等。
2．有無(wú)異常的判斷
　　從變壓器故障診斷的一般步驟可見(jiàn)，根據(jù)色譜分析的數(shù)據(jù)著手診斷變壓器故障時(shí)，首先是要判定設(shè)備是否存在異常情況，常用的方法有：
　　1)將分析結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)(總烴、乙炔、氫氣含量)與DL／T596—1996規(guī)程中的注意值作比較。如果有一項(xiàng)或幾項(xiàng)主要指標(biāo)超過(guò)注意值時(shí)，說(shuō)明設(shè)備存在異常情況，要引起注意。但規(guī)程推薦的注意值是指導(dǎo)性的，它不是劃分設(shè)備是否異常的唯一判據(jù)，不應(yīng)當(dāng)作強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；而應(yīng)進(jìn)行跟蹤分析，加強(qiáng)監(jiān)視，注意觀察其產(chǎn)生速率的變化。有的設(shè)備即使特征氣體低于注意值，但增長(zhǎng)速度很高，也應(yīng)追蹤分析，查明原因；有的設(shè)備因某種原因使氣體含量超過(guò)注意值，也不能立即判定有故障，而應(yīng)查閱原始資料，若無(wú)資料，則應(yīng)考慮在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行追蹤分析；當(dāng)增長(zhǎng)率低于產(chǎn)氣速率注意值，仍可認(rèn)為是正常的。
　　在判斷設(shè)備是否存在故障時(shí)，不能只根據(jù)一次結(jié)果來(lái)判定，而應(yīng)經(jīng)過(guò)多次分析以后，將分析結(jié)果的絕對(duì)值與導(dǎo)則的注意值作比較，將產(chǎn)氣速率與產(chǎn)氣速率的參考值作比較，當(dāng)兩者都超過(guò)時(shí)，才判定為故障。
　　2)了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)行及檢修等情況，徹底了解氣體真實(shí)來(lái)源，以免造成誤判斷。一般遇到非故障性質(zhì)的原因情況及誤判的可能參見(jiàn)表4—2。另外，為了減少可能引起的誤判斷，必須按DL／T596—1996的規(guī)定：新設(shè)備及大修后在投運(yùn)前，應(yīng)作一次分析；在投運(yùn)后的一段時(shí)間后，應(yīng)作多次分析。因?yàn)楣收显O(shè)備檢修后，絕緣材料殘油中往往殘存著故障氣體，這些氣體在設(shè)備重新投運(yùn)的初期，還會(huì)逐步溶于油中，因此在追蹤分析的初期，常發(fā)現(xiàn)油中氣體有明顯增長(zhǎng)的趨勢(shì)，只有通過(guò)多次檢測(cè)，才能確定檢修后投運(yùn)的設(shè)備是否消除了故障。
表4—2 造成油色譜誤判斷的非故障原因
非 故 障原 因
對(duì)油中氣體組分變化的影響
誤判的可能
屑于設(shè)備結(jié)構(gòu)上的原固
(1)有載調(diào)壓器滅弧室油向本體滲漏
(2)使用有不穩(wěn)定的絕緣材料，造成早期熱分解(如使用札030醇酸絕緣漆)
(3)使用有活性的金屬材料，促進(jìn)抽的分解(如使用奧氏體不銹鋼)
使本體油的乙炔增加
產(chǎn)生CO與H2等，增加它們?cè)谟椭械臐舛?br /> 增加油中H2含量
放電故障
固體絕緣發(fā)熱或受潮
油中有水分
屬于安裝、運(yùn)行、維護(hù)上的原因
(1)設(shè)備安裝前，充CO2安裝注油時(shí)，未排盡余氣
(2) 充氮保護(hù)時(shí)，使用不合格的氮?dú)?br /> (3)油與絕緣物中有空氣泡(如安裝投運(yùn)前，油未脫氣及真空注油，運(yùn)行中系統(tǒng)不嚴(yán)
密而進(jìn)氣等)
(4)檢修中帶油補(bǔ)焊
(5)油處理中，油加熱器不合格，使油過(guò)熱分解
(6)充用含可燃烴類氣體的油，或原有過(guò)
故障，油未脫氣或脫氣不完全
增加油中CO2含量
氮?dú)夂琀2、CO等雜氣
由于氣泡性放電產(chǎn)生H2和C2H2
增加乙炔含量
增加乙炔等含量
油溶解度大的可燃烴氣體含量高
固體絕緣發(fā)熱
發(fā)熱受潮
放電故障
放電故障
放電故障
發(fā)熱、放電
非故障原因
對(duì)油中氣體組分變化的影響
誤判的可能
屬于附屬設(shè)備或其他原因
(1)潛油泵、油流繼電器接點(diǎn)電火花或電
機(jī)缺陷
(2)設(shè)備環(huán)境空氣中CO和烴含量高
增加乙炔等可燃?xì)怏w
增加油中CO和烴含量
放電故障
固體絕緣發(fā)熱
　　3)注意油中CO、C島含量及比值。變壓器在運(yùn)行中固體絕緣老化會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。同時(shí)，油中CO和CO2的含量既同變壓器運(yùn)行年限有關(guān)，也與設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行負(fù)荷和油溫等因素有關(guān)，因此目前導(dǎo)則還不能規(guī)定統(tǒng)一的注意值。只是粗略的認(rèn)為，在開(kāi)放式的變壓器中，CO含量小于300uL／L，CO2／CO比值在7左右時(shí)，屬于正常范圍；而薄膜密封變壓器中CO2／CO比值一般低于7時(shí)也屬于正常值。
3．故障嚴(yán)重性判斷
　　當(dāng)確定設(shè)備存在潛伏性故障時(shí)，就要對(duì)故障嚴(yán)重性作出正確的判斷。判斷設(shè)備故障的嚴(yán)重程度，除了根據(jù)分析結(jié)果的絕對(duì)值外，必須根據(jù)產(chǎn)氣速率來(lái)考慮故障的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)橛?jì)算故障的產(chǎn)氣速率可確定設(shè)備內(nèi)部有無(wú)故障，又可估計(jì)故障嚴(yán)重程度。
　　導(dǎo)則推薦變壓器和電抗器總烴產(chǎn)氣速率的注意值：開(kāi)放式變壓器為0．25ml／h，密閉式變壓器0．5mI／h。如以相對(duì)產(chǎn)氣速率來(lái)判斷設(shè)備內(nèi)部狀況，則總烴的相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10％／月就應(yīng)引起注意，如大于40uL／L／月可能存在嚴(yán)重故障。在實(shí)際工作中，常將氣體濃度的絕對(duì)值與產(chǎn)氣速率相結(jié)合來(lái)診斷故障的嚴(yán)重程度，例如當(dāng)絕緣值超過(guò)導(dǎo)則規(guī)定注意值的5倍，且產(chǎn)氣速率超過(guò)導(dǎo)則規(guī)定注意值的2倍時(shí)，可以判斷為嚴(yán)重故障。
　　當(dāng)有意識(shí)地用產(chǎn)氣速率考察設(shè)備的故障程度時(shí)，必須在考察期間變壓器不要停運(yùn)而盡量保持負(fù)荷的穩(wěn)定性，考察的時(shí)間以1～3個(gè)月為宜。如果在考察期間，對(duì)油進(jìn)行脫氣處理或在較短的運(yùn)行期間及油中含氣量很低時(shí)進(jìn)行產(chǎn)氣速率的考察，會(huì)帶來(lái)較大的誤差。
4．故障類型的判斷
　　設(shè)備存在異常情況時(shí)，應(yīng)對(duì)其故障類型作出判斷，主要有特征氣體法和IEC三比值法；但在用IEC三比值法應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題有
　　(1)采用三比值法來(lái)判斷故障的性質(zhì)時(shí)必須符合的條件。
　　1)色譜分析的氣體成分濃度應(yīng)不少于分析方法靈敏度極根值的10倍。
　　2)應(yīng)排除非故障原因引入的數(shù)值干擾。
　　3)在一定的時(shí)間間隔內(nèi)(1～3個(gè)月)產(chǎn)氣速率超過(guò)10％／月。
　　(2)注意三比值表以外的比值的應(yīng)用，如122、121、222等組合形式在表中找不到相應(yīng)的比值組合，對(duì)這類情況要進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析和分解處理。如有的認(rèn)為122組合可以分解為102+020，即說(shuō)明故障是高能放電兼過(guò)熱。另外，在追蹤監(jiān)視中，要認(rèn)真分析含氣成分變化規(guī)律，找出故障類型的變化、發(fā)展過(guò)程，例如三比值組合方式由102—122，則可判斷故障是先過(guò)熱，后發(fā)展為電弧放電兼過(guò)熱。當(dāng)然，分析比值的組合方式時(shí)，還要結(jié)合設(shè)備的歷史狀況、運(yùn)行檢修和電氣試驗(yàn)等資料，最后作出正確的結(jié)論。
　　(3)注意對(duì)低溫過(guò)熱涉及固體絕緣老化的正確判斷。因?yàn)榻^緣紙?jiān)?50'C以下熱裂解時(shí)，除了主要產(chǎn)生CO2外，還會(huì)產(chǎn)生一定量的CO、乙烯和甲烷，此時(shí)，成分的三比值會(huì)出現(xiàn)001、002甚至021、022等的組合，這樣就可能造成誤判斷。在這種情況下，必須首先考慮各氣體成分的產(chǎn)氣速率，如果CO2始終占主要成分，并且產(chǎn)氣速率一直比其他氣體高，則對(duì)001--002及021--022等組合，應(yīng)認(rèn)為是固體絕緣老化或低溫過(guò)熱。
　　(4)注意設(shè)備的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行情況。三比值法引用的色譜數(shù)據(jù)是針對(duì)典型的故障設(shè)備，而不涉及故障設(shè)備的各種具體情況，如設(shè)備的保護(hù)方式、運(yùn)行情況等。如開(kāi)放式的變壓器，應(yīng)考慮到氣體的逸散損失，特別是甲烷和氫氣的損失率，因此引用三比值時(shí)，應(yīng)對(duì)甲烷、H2比值作些修正。另外，引用三比值是根據(jù)各成分氣體超過(guò)注意值，特別是產(chǎn)氣速率，有理由判斷可能存在故障時(shí)才應(yīng)用三比值進(jìn)一步判斷其故障性質(zhì)，所以用三比值監(jiān)視設(shè)備的故障性質(zhì)應(yīng)在故障不斷產(chǎn)氣過(guò)程中進(jìn)行，如果設(shè)備停運(yùn)，故障產(chǎn)氣停止，油中各成分能會(huì)逐漸散失，成分的比值也會(huì)發(fā)生變化，因此，不宜應(yīng)用三比值法。
　　(5)目前對(duì)尚沒(méi)有列入三比值法的某些組合的判斷正在研究之中。例如121或122對(duì)應(yīng)于某些過(guò)熱與放電同時(shí)存在的情況，202或212對(duì)于裝有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的變壓器應(yīng)考慮開(kāi)關(guān)油箱的油可能滲漏到本體油中的情況。
四、綜合分析診斷的要求
(1)綜合分析判斷故障時(shí)一般要注意的幾個(gè)方面：
　　1)將試驗(yàn)結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)(總烴、乙炔、氫)與DL／T596--1996規(guī)程列出的 注意值作比較。
　　2)對(duì)CO和Cq變化要進(jìn)行具體分析比較。
　　3)油中溶解氣體含量超過(guò)DL／T596--1996規(guī)程所列任一項(xiàng)數(shù)值時(shí)應(yīng)引起注意，但注意值不是認(rèn)定設(shè)備是否正常的唯一判據(jù)。必須同時(shí)注意產(chǎn)氣速率，當(dāng)產(chǎn)氣速率也達(dá)到注意值時(shí)，應(yīng)作綜合分析并查明原因。有的新投入運(yùn)行的或重新注油的設(shè)備，短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加，但尚未超過(guò)給定的數(shù)值，也可判斷為內(nèi)部異常狀況；有的設(shè)備因某種原因使氣體含量基值較高，超過(guò)給定的注意值，但增長(zhǎng)率低于前述產(chǎn)氣速率的注意值，仍可認(rèn)為是正常設(shè)備。
　　4)當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí)，可用三比值法對(duì)故障類型作出分析。
　　5)在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體情況下，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣的分析結(jié)果，按前述方法與油中取出氣體的分析結(jié)果作比較。
　　6)根據(jù)上述結(jié)果與其他檢查性試驗(yàn)相結(jié)合，測(cè)量繞組直流電阻、空載特性試驗(yàn)、絕緣試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)和測(cè)量微量水分等，并結(jié)合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、檢修等情況，綜合分析判斷故障的性質(zhì)及部位，并根據(jù)故障特征，可相應(yīng)采取紅外檢測(cè)、超聲波檢測(cè)和其它帶電檢測(cè)等技術(shù)手段加以綜合診斷。并針對(duì)具體情況采取不同的措施，如縮短試驗(yàn)周期、加強(qiáng)監(jiān)視、限制負(fù)荷、近期安排內(nèi)部檢查、立即停電檢查等。
(2)綜合分析診斷應(yīng)注意的問(wèn)題。
1)由于變壓器內(nèi)部故障的形式和發(fā)展是比較復(fù)雜的，往往與多種因素有關(guān)，這就特別需要進(jìn)行全面分析。首先要根據(jù)歷史情況和設(shè)備特點(diǎn)以及環(huán)境等因素，確定所分析的氣體究竟是來(lái)自外部還是內(nèi)部。所謂外部的原因，包括冷卻系統(tǒng)潛油泵故障、油箱帶油補(bǔ)焊、油流繼電器接點(diǎn)火花，注入油本身未脫凈氣等。如果排除了外部的可能，在分析內(nèi)部故障時(shí)，也要進(jìn)行綜合分析。例如，絕緣預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果和檢修的歷史檔案、設(shè)備當(dāng)時(shí)的運(yùn)行情況，包括溫升、過(guò)負(fù)荷、過(guò)勵(lì)磁、過(guò)電壓等，及設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制造廠同類產(chǎn)品有無(wú)故障先例、設(shè)計(jì)和工藝有無(wú)缺陷等。
2)根據(jù)油中氣體分析結(jié)果，對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷時(shí)，還應(yīng)從安全和經(jīng)濟(jì)兩方面考慮，對(duì)于某些過(guò)熱故障，一般不應(yīng)盲目地建議吊罩、吊心，進(jìn)行內(nèi)部檢查修理，而應(yīng)首先考慮這種故障是否可以采取其他措施，如改善冷卻條件、限制負(fù)荷等來(lái)予以緩和或控制其發(fā)展，何況有些過(guò)熱性故障即使吊罩、吊心也難以找到故障源。對(duì)于這一類設(shè)備，應(yīng)采用臨時(shí)對(duì)策來(lái)限制故障的發(fā)展，只要油中溶解氣體未達(dá)到飽和，即使不吊罩、吊心修理，仍有可能安全運(yùn)行一段時(shí)間，以便觀察其發(fā)展情況，再考慮進(jìn)一步的處理方案。這樣的處理方法，既能避免熱性損壞，又能避免人力、物力的浪費(fèi)。
3)關(guān)于油的脫氣處理的必要性，要分幾種情況區(qū)別對(duì)待：當(dāng)油中溶解氣體接近飽和時(shí)，應(yīng)進(jìn)行油脫氣處理，避免氣體繼電器動(dòng)作或油中析出氣泡發(fā)生局部放電；當(dāng)油中含氣量較高而不便于監(jiān)視產(chǎn)氣速率時(shí)，也可考慮脫氣處理后，從起始值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但需要明確的是，油的脫氣并不是處理故障的手段，少量的可燃性氣體在油中并不危及安全運(yùn)行，因此，在監(jiān)視故障的過(guò)程中，過(guò)分頻繁的脫氣處理是不必要的。
4)在分析故障的同時(shí)，應(yīng)廣泛采用新的測(cè)試技術(shù)，例如電氣或超聲波法的局部放電的測(cè)量和定位、紅外成像技術(shù)檢測(cè)、油及固體絕緣材料中的微量水分測(cè)定，以及油中金屬微粒的測(cè)定等，以利于尋找故障的線索，分析故障原因，并進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。
第五章 變壓器事故處理
第一節(jié) 變壓器自行跳閘后的處理
為了變壓器的安全運(yùn)行及操作，變壓器高、中、低壓各側(cè)都裝有斷路器，同時(shí)還裝設(shè)了必要的繼電保護(hù)裝置。當(dāng)變壓器的斷路器自動(dòng)跳閘后，運(yùn)行人員應(yīng)立即清楚、準(zhǔn)確地向值班調(diào)度員報(bào)告情況；不應(yīng)慌亂、匆忙或未經(jīng)慎重考慮即行處理。待情況清晰后，要迅速詳細(xì)向調(diào)度員匯報(bào)事故發(fā)生的時(shí)間及現(xiàn)象、跳閘斷路器的名稱、編號(hào)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況及表針擺動(dòng)、頻率、電壓、潮流的變化等。并在值班調(diào)度員的指揮下沉著、迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行處理。
(1)為加速處理事故，限制事故的發(fā)展，消除事故的根源，并解除對(duì)人身和設(shè)備安全的威脅，應(yīng)進(jìn)行下列操作：
　　1)將直接對(duì)人員生命有威脅的設(shè)備停電；
　　2)將已損壞的設(shè)備隔離；
　　3)運(yùn)行中的設(shè)備有受損傷的威脅時(shí)，應(yīng)停用或隔離
　　4)站用電氣設(shè)備事故恢復(fù)電源；
　　5)電壓互感器保險(xiǎn)熔斷或二次開(kāi)關(guān)掉閘時(shí)，將有關(guān)保護(hù)停用；
　　6)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程中明確規(guī)定的操作，可無(wú)須等待值班調(diào)度員命令，變電站當(dāng)值運(yùn)行人員可自行處理，但事后必須立即向值班調(diào)度員匯報(bào)。
(2)改變運(yùn)行方式使供電恢復(fù)正常，并查明變壓器自動(dòng)跳閘的原因。
　　1)如有備用變壓器，應(yīng)立即將其投入，以恢復(fù)向用戶供電，然后再查明故障變壓器的跳閘原因。
　　2)如無(wú)備用變壓器，則只有盡快根據(jù)掉牌指示，查明何種保護(hù)動(dòng)作。
在查明變壓器跳閘原因的同時(shí)，應(yīng)檢查有無(wú)明顯的異?，F(xiàn)象，如有無(wú)外部短路、線路故障、過(guò)負(fù)荷、明顯的火光、怪聲、噴油等。如確實(shí)證明變壓器兩側(cè)斷路器跳閘不是由于內(nèi)部故障引起，而是由于過(guò)負(fù)荷、外部短路、或保護(hù)裝置二次回路誤動(dòng)造成，則變壓器可不經(jīng)外部檢查重新投入運(yùn)行。
如果不能確定變壓器跳閘是由于上述外部原因造成的，則必須對(duì)變壓器進(jìn)行內(nèi)部檢查。主要應(yīng)進(jìn)行絕緣電阻、直流電阻的檢查。經(jīng)檢查判斷變壓器無(wú)內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)將瓦斯保護(hù)投入到跳閘位置，將變壓器重新合閘、整個(gè)過(guò)程，應(yīng)慎重行事。
如經(jīng)絕緣電阻、直流電阻檢查判斷變壓器有內(nèi)部故障，則需對(duì)變壓器進(jìn)行吊芯檢查。
二、變壓器氣體保護(hù)動(dòng)作后的處理
變壓器運(yùn)行中如發(fā)生局部發(fā)熱，在很多情況下，沒(méi)有表現(xiàn)為電氣方面的異常，而首先表現(xiàn)出的是油氣分解的異常，即油在局部高溫作用下分解為氣體，逐漸集聚在變壓器頂蓋上端及瓦斯繼電器內(nèi)。區(qū)別氣體產(chǎn)；生的速度和產(chǎn)氣量的大小，實(shí)際上是區(qū)別過(guò)熱故障的大小。
(1)輕瓦斯動(dòng)作后的處理。輕瓦斯動(dòng)作發(fā)出信號(hào)后，首先應(yīng)停止音響信號(hào)，并檢查瓦斯繼電器內(nèi)氣體的多少，判明原因。
1)非變壓器故障原因。如：空氣侵入變壓器內(nèi)(濾油后)；油位降低到氣體繼電器以下(浮子式氣體繼電器)或油位急劇降低(擋板式氣體繼電器)；瓦斯保護(hù)二次回路故障(如氣體繼電器接線盒進(jìn)水、端子排或二次電纜短路等)。如確定為外部原因引起的動(dòng)作，則恢復(fù)信號(hào)后，變壓器可繼續(xù)運(yùn)行。
2)主變壓器故障原因。如果不能確定是由于外部原因引起瓦斯信號(hào)動(dòng)作，同時(shí)又未發(fā)現(xiàn)其他異常，則應(yīng)將瓦斯保護(hù)投入跳閘回路，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)變壓器的監(jiān)護(hù)，認(rèn)真觀察其發(fā)展變化。
(2)重瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的處理：運(yùn)行中的變壓器發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘，或者瓦斯信號(hào)和瓦斯跳閘同時(shí)動(dòng)作，則首先考慮該變壓器有內(nèi)部故障的可能。對(duì)這種變壓器的處理應(yīng)十分謹(jǐn)慎。
故障變壓器內(nèi)產(chǎn)生的氣體是由于變壓器內(nèi)不同部位判明瓦斯繼電器內(nèi)氣體的性質(zhì)、氣體集聚的數(shù)量及速度程度是至關(guān)重要的。不同的過(guò)熱形式造成的。因此，對(duì)判斷變壓器故障的性質(zhì)及嚴(yán)重程度是至關(guān)重要的。
1)集聚的氣體是五色無(wú)臭且不可燃的，則瓦斯動(dòng)作的原因是因油中分離出來(lái)的空氣引起的，此時(shí)可判定為屬于非變壓器故障原因，變壓器可繼續(xù)運(yùn)行；，
2)氣體是可燃的，則有極大可能是變壓器內(nèi)部故障所致。對(duì)這類變壓器，在未經(jīng)檢查并試驗(yàn)合格前，不允許投入運(yùn)行：
變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作是一種內(nèi)部事故的前兆，或本身就是一次內(nèi)部事故。因此，對(duì)這類變壓器的強(qiáng)送、試送、監(jiān)督運(yùn)行，都應(yīng)特別小心，事故原因未查明前不得強(qiáng)送。
三、變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后的處理
　　差動(dòng)保護(hù)是為了保證變壓器的安全可靠的運(yùn)行，即當(dāng)變壓器本身發(fā)生電氣方面的故障(如層間、匝間短路)時(shí)盡快地將其退出運(yùn)行，從而減少事故情況下變壓器損壞的程度。規(guī)程規(guī)定，對(duì)容量較大的變壓器，如并列運(yùn)行的6300kVA及以上、單獨(dú)運(yùn)行的10000kVA及以上的變壓器，要設(shè)置差動(dòng)保護(hù)裝置。與瓦斯保護(hù)相同之處是這兩種保護(hù)動(dòng)作都比較靈敏、迅速，都是保護(hù)變壓器本身的主要保護(hù)。與瓦斯保護(hù)不同之處在于瓦斯保護(hù)主要是反映變壓器內(nèi)部過(guò)熱引起油氣分離的故障，而差動(dòng)保護(hù)則是反映變壓器內(nèi)部(差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi))電氣方面的故障。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，則變壓器兩側(cè)(三繞組變壓器則是三側(cè))的斷路器同時(shí)跳閘。
(1)運(yùn)行中的變壓器，如果差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作引起斷路器跳閘，運(yùn)行人員應(yīng)采取如下措
1)首先拉開(kāi)變壓器各側(cè)閘刀，對(duì)變壓器本體進(jìn)行認(rèn)真檢查，如油溫、油色、防爆玻璃、瓷套管等，確定是否有明顯異常。
2)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)范圍的所有一次設(shè)備進(jìn)行檢查，即變壓器高壓側(cè)及低壓側(cè)斷路器之間的所有設(shè)備、引線、鋁母線等，以便發(fā)現(xiàn)在差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)有無(wú)異常。
3)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)回路進(jìn)行檢查，看有無(wú)短路、擊穿以及有人誤碰等情況。
4)對(duì)變壓器進(jìn)行外部測(cè)量，以判斷變壓器內(nèi)部有無(wú)故障。測(cè)量項(xiàng)目主要是搖測(cè)絕緣電阻。
(2)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后的處理。
1)經(jīng)過(guò)上述步驟檢查后，如確實(shí)判斷差動(dòng)保護(hù)是由于外部原因，如保護(hù)誤碰、穿越性故障引起誤動(dòng)作等，則該變壓器可在重瓦斯保護(hù)投跳閘位置情況下試投。
2)如不能判斷為外部原因時(shí)，則應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行更進(jìn)一步的測(cè)量分析，如測(cè)量直流電阻、進(jìn)行油的簡(jiǎn)化分析、或油的色譜分析等，以確定故障性質(zhì)及差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因。
3)如果發(fā)現(xiàn)有內(nèi)部故障的特征，則須進(jìn)行吊芯檢查。
4)當(dāng)重瓦斯保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘，應(yīng)立即向調(diào)度員匯報(bào)，不得強(qiáng)送。
5)對(duì)差動(dòng)保護(hù)回路進(jìn)行檢查，防止誤動(dòng)引起跳閘的可能。
　　除上述變壓器兩種保護(hù)外還有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、零序保護(hù)等。
　　當(dāng)主變壓器由于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，首先應(yīng)解除音響，然后詳細(xì)檢查有無(wú)越級(jí)跳閘的可能，即檢查各出線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置的動(dòng)作情況，各信號(hào)繼電器有無(wú)掉牌，各操作機(jī)構(gòu)有無(wú)卡死等現(xiàn)象。如查明是因某一出線故障引起的越級(jí)跳閘，則應(yīng)拉開(kāi)出線開(kāi)關(guān)，將變壓器投入運(yùn)行，并恢復(fù)向其余各線路送電；如果查不出是否越級(jí)跳閘，則應(yīng)將所有出線開(kāi)關(guān)全部拉開(kāi)，并檢查主變壓器其他側(cè)母線及本體有無(wú)異常情況，若查不出明顯的故障，則變壓器可以空載試投送一次，運(yùn)行正常后再逐路恢復(fù)送電。當(dāng)在送某一路出線開(kāi)關(guān)時(shí)，又出現(xiàn)越級(jí)跳主變壓器開(kāi)關(guān)，則應(yīng)將其停用，恢復(fù)主變壓器和其余出線的供電。若檢查中發(fā)現(xiàn)某側(cè)母線有明顯故障征象，而主變壓器本體無(wú)明顯故障，則可切除故障母線后再試合閘送電，若檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)主變壓器本體有明顯的故障征兆時(shí)，不允許合閘送電；應(yīng)匯報(bào)上級(jí)聽(tīng)候處理。當(dāng)零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)，一般是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障而引起的，事故發(fā)生后，立即匯報(bào)調(diào)度聽(tīng)候處理。
第四節(jié)變壓器著火事故處理
變壓器著火，應(yīng)首先斷開(kāi)電源，停用冷卻器，迅速使用滅火裝置。若油溢在變壓器頂蓋上面著火，則應(yīng)打開(kāi)下部油門(mén)放油至適當(dāng)油位；若是變壓器內(nèi)部故障而引起著火，則不能放油，以防變壓器發(fā)生嚴(yán)重爆炸的可能。一旦變壓器故障導(dǎo)致著火事故，后果將十分嚴(yán)重，因此要高度警惕，作好各種情況下的事故預(yù)想，提高應(yīng)付緊急狀態(tài)和突發(fā)事故下解決問(wèn)題的應(yīng)變技能，將事故的影響降低到最小的范圍。
1．變壓器油著火的條件和特性
　　絕緣油是石油分餾時(shí)的產(chǎn)物，主要成分是烷族和環(huán)烷族碳?xì)浠衔?。用于電氣設(shè)備的絕緣油的閃點(diǎn)不得低于135℃，所以正常使用時(shí)不存在自燃及火燒的危險(xiǎn)性。因此，如果電氣故障發(fā)生在油浸部位，因電弧在油中不接觸空氣，不會(huì)立即成為火焰，電弧能量完全為油所吸收，一部分熱量使油溫升高，一部分熱量使油分子分解，產(chǎn)生乙炔、乙烯等可燃性氣體，此氣體亦吸收電弧能量而體積膨脹，因受外殼所限制，使壓力升高。但是當(dāng)電弧點(diǎn)燃時(shí)間長(zhǎng)，壓力超過(guò)了外殼所能承受的極限強(qiáng)度就可能產(chǎn)生爆炸。這些高溫氣體沖到空氣中，一遇氧氣即成明火而發(fā)生燃燒。
2．防范要求
　　(1)變壓器著火事故大部分是由本體電氣故障引起，作好變壓器的清掃維修和定期試驗(yàn)是十分重要的措施。如發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時(shí)處理，使絕緣經(jīng)常處于良好狀態(tài)，不致產(chǎn)生可將絕緣油點(diǎn)燃起火的電弧。
　?。?)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)應(yīng)定期校驗(yàn)，動(dòng)作應(yīng)靈活可靠；變壓器配置的各類保護(hù)應(yīng)定期檢查，保持完好。這樣，即使變壓器發(fā)生故障，也能正確動(dòng)作，切斷電源，縮短電弧燃燒時(shí)間。主變壓器的重瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)，在變壓器內(nèi)部發(fā)生放電故障時(shí)，能迅速使開(kāi)關(guān)跳閘，因而能將電弧燃燒時(shí)間限制得最短，使在油溫還不太高時(shí)，就將電弧熄滅。
　　(3)定期對(duì)變壓器油作氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)乙炔或氫烴含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)分析原因，甚至進(jìn)行吊心檢查找出問(wèn)題所在。在重瓦斯動(dòng)作跳閘后不能盲目強(qiáng)送，以免事故擴(kuò)大發(fā)生爆炸和大火。
　　(4)變壓器周圍應(yīng)有可靠的滅火裝置。
3．變壓器防火保護(hù)的幾種滅火系統(tǒng)
　　(1)水噴霧滅火系統(tǒng)。利用水噴霧滅火是將著火的變壓器從外部噴水降溫而實(shí)現(xiàn)熄滅火焰。 水噴霧滅火系統(tǒng)的構(gòu)成主要有儲(chǔ)水池、水泵、閥門(mén)水管道、噴水頭及火焰探測(cè)器和控制器等。
這種滅火方法在實(shí)際應(yīng)用中存在如下幾個(gè)問(wèn)題：
1)噴頭易發(fā)生堵塞，長(zhǎng)期不用時(shí)突然使用，水管鐵銹沖至噴頭可能會(huì)發(fā)生堵塞響滅火功能。
2)管道必須沿變壓器排列，檢修變壓器時(shí)，必須先拆管道，因此很不方便。
3)必須在變壓器附近設(shè)置儲(chǔ)水池，且水要定期更換，否則時(shí)間太長(zhǎng)水要變質(zhì)發(fā)臭，造成污染。
4)除上述外還需要大功率水泵，因此，成本高，維護(hù)工作量大。
(2)鹵代烷滅火系統(tǒng)。鹵代烷滅火的原理是返催化，即將原進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)中止而熄滅火焰。采用鹵代烷方式滅火，只有在變壓器油外溢著火時(shí)才有效，且這種滅火介質(zhì)噴出后，會(huì)破壞大氣中的臭氧層，因此從環(huán)保的角度出發(fā)，這種滅火方式終將可能被淘汰。
(3)氮?dú)鈹嚢铚缁鹣到y(tǒng)。氮?dú)鈹嚢铚缁鹣到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、方便易行、不污染環(huán)境、滅火效果顯著，且造價(jià)低，維護(hù)方便。以下介紹的DDM油浸變壓器充氮滅火器裝置是目前比較先進(jìn)可靠的一種變壓器滅火設(shè)備。 DDM油浸電力變壓器充氮滅火裝置主要用于發(fā)電廠，變壓站容量在10MVA以上的大容量電力變壓器的滅火消防：
系統(tǒng)滅火工作原理。
　　當(dāng)變壓器發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由火災(zāi)探測(cè)器和瓦斯繼電器動(dòng)作信號(hào)起動(dòng)滅火裝置，該裝置同時(shí)接收到啟動(dòng)投運(yùn)的兩組信號(hào)后，首先快速將排油閥立即打開(kāi)，將油箱中油降低于頂蓋下方25cm左右，緩介變壓器本體內(nèi)壓力防止爆炸，同時(shí)控流閥關(guān)閉，將油枕與本體隔離，防止“火上澆油”。
　　經(jīng)排油閥打開(kāi)數(shù)紗后，氮?dú)鈴淖儔浩鞯撞砍淙氡倔w，使變壓器油上下充分?jǐn)嚢?，迫使油溫降至燃點(diǎn)以下，實(shí)現(xiàn)迅速滅火，充氮時(shí)間可持續(xù)10min以上，以使變壓器充分冷卻，阻止重燃。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及滅火流程原理如圖5—24所示。

4反事故措施
1)變壓器加油應(yīng)采用真空注油，以排除氣泡。油質(zhì)應(yīng)化驗(yàn)合格，并作好記錄。
2)變壓器投入運(yùn)行后，重瓦斯保護(hù)應(yīng)接入跳閘回路，并應(yīng)采取措施防止誤動(dòng)作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)輕瓦斯告警信號(hào)時(shí)，要及時(shí)取油樣判明氣體性質(zhì)，并檢查原因及時(shí)排除故障。
3)對(duì)變壓器滲漏油的故障要及時(shí)加以處理。
4)防爆裝置應(yīng)按要求安裝在正確的位置，防爆板應(yīng)采用適當(dāng)厚度的層壓板或玻璃纖維布板等脆性材料。
　5)加強(qiáng)管理和建立正常的巡視檢查制度。
6)重視安全教育，進(jìn)行事故預(yù)想，提高安全意識(shí)。
關(guān)鍵詞：變壓器故障電力