第一篇：變壓器外部故障切除后恢復(fù)性涌流的研究

變壓器外部故障切除后恢復(fù)性涌流的研究

劉中平1，陸于平1，袁宇波1,2

(1.東南大學(xué)電氣工程系，江蘇省南京市，210096；2.江蘇省電力公司技術(shù)中心，江蘇省南京市，210036)

摘要：長(zhǎng)期以來，變壓器區(qū)外故障切除后的電壓恢復(fù)過程被認(rèn)為與空載合閘一致，其實(shí)變壓器在此期間的電磁暫態(tài)過程有其自身的特點(diǎn)。本文考慮了斷路器在電流過零時(shí)開斷短路電流的約束條件，從微分方程的角度出發(fā)，分析了變壓器從外部故障發(fā)生到被切除的電磁暫態(tài)全過程，提出了故障傳遞剩磁的概念，說明了影響變壓器外部故障切除后恢復(fù)性涌流四個(gè)參數(shù)，并且通過數(shù)字仿真和動(dòng)模錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為分析表明恢復(fù)性涌流本身不會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)。關(guān)鍵詞：變壓器；差動(dòng)保護(hù)；恢復(fù)性涌流；故障傳遞剩磁 中圖分類號(hào)：TM

圖1是變壓器發(fā)生外部故障的系統(tǒng)接線示意0 引言

圖，假設(shè)在t?0時(shí)刻故障點(diǎn)K發(fā)生三相短路故障，近年來，變壓器差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)區(qū)外故障切除后在t??時(shí)刻故障被切除，此時(shí)故障電流流過變壓器。誤動(dòng)的報(bào)道。但長(zhǎng)期以來，變壓器區(qū)外故障切除后的電壓恢復(fù)過程被認(rèn)為與變壓器的空載合閘過程一致[1]，實(shí)際上，變壓器在外部故障切除后的電磁暫

K態(tài)過程有其自身的特點(diǎn)。變壓器經(jīng)歷外部故障切除

圖1 變壓器外部故障接線示意圖 擾動(dòng)可以按故障電流是否流經(jīng)變壓器來劃分成兩種

Fig.1 Sketch of transformer during an external fault 情況：一種是短路故障時(shí)故障電流不流過變壓器，另一種是故障電流流過變壓器。本文將討論故障電斷路器跳閘一般在電流過零點(diǎn)附近完成，在此流流過變壓器的情況下的暫態(tài)過程?？紤]理想狀態(tài)，認(rèn)為斷路器就是在電流過零時(shí)開斷文獻(xiàn)[2]在不考慮負(fù)荷電流的情況下，認(rèn)為變壓短路電流。另外，電力系統(tǒng)各相電流之間有120°器在外部故障切除后，因?yàn)殡妷和蝗簧撸儔浩鞯南辔徊?，因此三相電流不能同時(shí)過零，本文認(rèn)為一次側(cè)的電流全部流入勵(lì)磁支路而出現(xiàn)恢復(fù)性涌故障線路兩側(cè)的斷路器分別在各相電流過零時(shí)切除流；而文獻(xiàn)[3]從變壓器外部故障切除時(shí)故障切除與故障，不考慮三相故障切除存在時(shí)間差而造成的影電壓恢復(fù)同時(shí)發(fā)生的特點(diǎn)出發(fā)，說明電力系統(tǒng)出現(xiàn)響?；謴?fù)性涌流的可能性極小。文獻(xiàn)[4]從變壓器的微分1.1 變壓器的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型 方程推導(dǎo)出變壓器鐵芯甚至有可能出現(xiàn)深度飽和的單相變壓器的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型使用變壓器的T型情況；文獻(xiàn)[5]和[6]主要從電能質(zhì)量的角度討論了電等效電路，在此等效電路中各電氣量都是瞬時(shí)值。壓跌落對(duì)變壓器的影響。因此，需要對(duì)變壓器在外R1L1R2L2部故障擾動(dòng)期間的暫態(tài)過程進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而才

i1i2Rm+能討論變壓器在外部故障切除后能否出現(xiàn)恢復(fù)性涌

ua流以及對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響。imLm_變壓器出現(xiàn)勵(lì)磁涌流主要是變壓器鐵芯飽和所

圖2 變壓器的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型 致，因而本文將從故障切除的特點(diǎn)以及變壓器的微

Fig.2 Transformer transient model 分方程角度出發(fā)，分析變壓器在外部故障切除后的電壓恢復(fù)過程是否能夠引起變壓器鐵芯飽和。

變壓器的暫態(tài)模型中電源電勢(shì)ua采用電壓源模型，在變壓器經(jīng)歷外部故障的擾動(dòng)期間，不考慮1 變壓器在外部故障擾動(dòng)期間的暫態(tài)分析 ua的相角突變。該數(shù)學(xué)模型用微分方程可表示為：

ua?R1i1?L1di1dt?ea

(1a)ea?R2i2?L2di2dt

(1b)ea?d?dt

(1c)i1?i2?im

(1d)式中，?是變壓器鐵芯磁鏈；ea是變壓器勵(lì)磁支路電勢(shì)；R1和L1分別是變壓器一次側(cè)回路電阻和電感（包括系統(tǒng)電感Ls和變壓器一次側(cè)漏感L1?）；R2和L2分別是歸算后的變壓器二次側(cè)回路電阻和電感（負(fù)荷以等效阻抗表示）。

在上述微分方程中，式(1a)和式(1b)是電路平衡方程，式(1d)是磁勢(shì)平衡方程。

1.2 變壓器區(qū)外發(fā)生故障

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，假設(shè)電源電勢(shì)為

ua?2Uasin(?t??)

(2)忽略變壓器勵(lì)磁電流Im，則相應(yīng)的負(fù)荷電流為

ia?2Iasin(?t????a)

(3)式中，Ia?UaR2?X2，?a?arctan(XR)；R和X（R?R1?R2，X??L1??L2）分別是正常運(yùn)行時(shí)的等效電阻和電抗。

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁支路的電勢(shì)ea可以近似認(rèn)為與電源電勢(shì)ua相等（忽略變壓器一次側(cè)回路電阻和電感），即

ea?ua

(4)這樣，變壓器鐵芯磁鏈可通過式(1c)求得

?(t)???mcos(?t??)

(5)其中，?m?2Ua?，即?m是變壓器正常運(yùn)行時(shí)鐵芯磁鏈的幅值。

在t?0時(shí)刻變壓器區(qū)外發(fā)生故障，變壓器二次側(cè)回路參數(shù)突變?yōu)镽2k和L2k。故障期間同樣可以忽略勵(lì)磁電流Im，認(rèn)為變壓器一次側(cè)電流I1和二次側(cè)電流I2相等。則故障電流為

ik?2Iksin(?t????k)??2Iasin(???a)?2Iksin(???

(6)

k)?e?tTk式中，Ik?UaRk2?Xk2，?k?arctan(XkRk)，Tk?Xk(?Rk)；Rk和Xk（Rk?R1?R2k，Xk??L1??L2k）分別是故障點(diǎn)到系統(tǒng)電源的等效電阻和電抗。

變壓器在外部故障的擾動(dòng)期間，如果用h表示外部故障的嚴(yán)重程度，則

h?R2k?jX2kR1?jX1?R2k?jX2k

(7)這樣，變壓器勵(lì)磁支路的電勢(shì)可以近似表示為

ea?hua

(8)

另外，變壓器在外部故障發(fā)生時(shí)，鐵芯磁鏈?應(yīng)該維持不變，因而可以通過式(1c)求得變壓器鐵芯在外部故障期間的磁鏈表達(dá)式：

?(t)??h?mcos(?t??)?h?mcos(?)??mcos(?)(9)

在此，定義變壓器在外部故障發(fā)生時(shí)鐵芯的暫態(tài)磁鏈??m(1?h)cos(?)為故障傳遞剩磁。從故障傳遞剩磁的表達(dá)式可以看出，外部故障的嚴(yán)重程度h與故障傳遞剩磁成線性關(guān)系；外部故障發(fā)生時(shí)電勢(shì)相角?的余弦值與故障傳遞剩磁也成線性關(guān)系。具體鐵芯磁鏈波形如圖3所示。

21?(pu)0-1-2-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16 圖3 變壓器發(fā)生外部故障時(shí)的鐵芯磁鏈 Fig.3 Transformer fluxes during an external fault

圖3是變壓器外部發(fā)生三相短路故障的鐵芯磁

鏈波形。通常變壓器外部故障持續(xù)的時(shí)間很短，因而忽略故障傳遞剩磁的衰減（如果故障時(shí)間足夠長(zhǎng)，故障傳遞剩磁的衰減會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)過程，在此不作詳細(xì)討論）。

1.3 變壓器外部故障被切除

在t??時(shí)刻外部故障被切除，變壓器二次側(cè)回

路參數(shù)突變?yōu)镽?2和L2?。此時(shí)，電壓恢復(fù)，因而變壓器勵(lì)磁支路電勢(shì)ea又可以近似認(rèn)為與電源電勢(shì)ua相等（同樣忽略變壓器一次側(cè)回路電阻和電感），同時(shí)，變壓器在外部故障切除時(shí)刻，鐵芯磁鏈?還是應(yīng)該維持不變，這樣通過式(1c)可以求得變壓器在外部故障切除后的鐵芯磁鏈表達(dá)式（沒有考慮暫態(tài)磁鏈的衰減）：

?(t)???mcos(?t??)??m(1?h)cos(?)?? t??(10)

mcos(????)?h?mcos(????)令變壓器在外部故障切除時(shí)鐵芯暫態(tài)磁鏈的初

始值為?f，則磁鏈?f由??m(1?h)cos(?)（故障傳遞剩磁）和?m(1?h)cos(????)兩部分構(gòu)成。其中，磁鏈?m(1?h)cos(????)很明顯受到外部故障切除時(shí)刻?的約束。

如果忽略變壓器外部故障切除后的負(fù)荷電流，則故障電流ik在t??時(shí)刻恰好過零，即ik(?)?0。如果進(jìn)一步忽略變壓器外部故障發(fā)生時(shí)的負(fù)荷電流2Iasin(???a)e??Tk，則由式(6)可得

2Iksin(??????k)?2Iksin(???k)e??Tk

(11)同時(shí)認(rèn)為?k??/2，則式(11)化簡(jiǎn)為

cos(????)?cos(?)e??Tk

(12)即

?m(1?h)cos(????)??m(1?h)cos(?)e??Tk

(13)由此可見，故障嚴(yán)重程度h、故障切除時(shí)刻?、故障回路衰減時(shí)間常數(shù)Tk和電勢(shì)相角?共同決定暫態(tài)磁鏈?m(1?h)cos(????)的大小。如果衰減時(shí)間常數(shù)大，而故障切除時(shí)間短，則指數(shù)e??Tk具有較大的絕對(duì)值；如果衰減時(shí)間常數(shù)小，而故障切除時(shí)間稍長(zhǎng)，則指數(shù)e??Tk幾乎就為零。

實(shí)際上，電力系統(tǒng)保護(hù)的動(dòng)作非?？?，如果兩三個(gè)周波就能切除故障，同時(shí)假設(shè)故障回路的衰減時(shí)間常數(shù)較大，在時(shí)刻?指數(shù)e??Tk還是具有較大的數(shù)值。

綜上所述，變壓器在外部故障切除時(shí)鐵芯暫態(tài)磁鏈的初始值?f可表示為：

?f??m(1?h)cos(?)(e??/Tk?1)

(14)在故障衰減直流分量還沒有充分衰減之前（表現(xiàn)為指數(shù)e??Tk具有一定的數(shù)值），磁鏈?f的兩個(gè)組成部分??m(1?h)cos(?)與?m(1?h)cos(????)符號(hào)相反，相互抵消，從而減小了變壓器外部故障切除時(shí)暫態(tài)磁鏈的絕對(duì)值；如果故障衰減直流分量充分衰減（表現(xiàn)為指數(shù)e??Tk接近于零），磁鏈?f就接近于故障傳遞剩磁??m(1?h)cos(?)。1.4 負(fù)荷電流的影響

如果增加考慮變壓器外部故障發(fā)生時(shí)的負(fù)荷電流，如圖4顯示三相變壓器在外部故障切除時(shí)二次側(cè)（高壓側(cè)）電流的過渡過程，其中圖4左側(cè)電流波形是電力系統(tǒng)的故障錄波圖，而圖4右側(cè)電流波形是線性變壓器的數(shù)字仿真圖，可以近似認(rèn)為變壓器二次側(cè)電流是從故障電流直接過渡到負(fù)荷電流。

2010i105Ha0iHa(pu)0-1000.050.10.150.2-5-0.040.010.060.110.16i1010Hb0iHb(pu)0-10-2000.050.10.150.2-10-0.040.010.060.110.162010i10iHcHc(pu)00-1000.05t0.1(s)0.150.2-10-0.040.010.06t(s)0.110.16 圖4 變壓器在外部故障切除時(shí)二次側(cè)電流的過渡 Fig.4 Transformer secondary current transition at the time of clearing an external fault

變壓器二次側(cè)電流從故障電流直接過渡到負(fù)荷電流，這樣變壓器二次側(cè)電流i2在時(shí)刻?保持不突變，另外變壓器鐵芯磁鏈?在時(shí)刻?應(yīng)該維持不變（相應(yīng)的勵(lì)磁電流也應(yīng)該維持不突變），從而保證了變壓器一次側(cè)回路總磁鏈??a（??a?L1i1??）在時(shí)刻?不突變，滿足電路平衡方程(1a)。

變壓器二次側(cè)電流在t??時(shí)刻從故障電流ik直接過渡為負(fù)荷電流，則

ik(?)?2I?asin(???????a)

(15)式中，I?a?UaR?2?X?2，??a?arctan(X?R?)；R?和X?（R??R1?R?2，X???L1??L2?）分別是變壓器外部故障切除后恢復(fù)正常時(shí)的等效電阻和電抗。

考慮到負(fù)荷電流Ia和I?a與故障電流Ik相比顯得較小，仍然可以忽略故障電流ik(?)中的負(fù)荷電流2Iasin(???a)e??Tk和表達(dá)式(15)中的負(fù)荷電流

2I?asin(???????a)，從而表達(dá)式(12)~(14)依然近似成立，只是相應(yīng)的故障切除時(shí)刻?稍有變化，但并沒有造成本質(zhì)的影響。數(shù)字仿真及動(dòng)模試驗(yàn)

2.1 數(shù)字仿真

數(shù)字仿真采用的變壓器鐵芯磁化特性采用反正切函數(shù)進(jìn)行擬合[7]。數(shù)字仿真過程包含變壓器經(jīng)歷近區(qū)外部故障擾動(dòng)全過程，且設(shè)定變壓器高壓外側(cè)近區(qū)發(fā)生三相金屬性短路故障，如圖1所示的雙側(cè)電源的系統(tǒng)。因?yàn)樽儔浩鞲叩蛪簜?cè)采用星三角接線，變壓器高壓側(cè)電流是相電流，低壓側(cè)電流是線電流，故需要進(jìn)行星三角變換。

在忽略故障切除后的負(fù)荷電流的情況下，故障點(diǎn)K（故障點(diǎn)K處在線路全長(zhǎng)的5%左右）發(fā)生三相短路故障并且被切除的電流波形如圖5所示。

105iL(pu)0-5-10-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16105iH(pu)0-5-10-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16 圖5 變壓器一次側(cè)電流和二次側(cè)電流 Fig.5 Transformer primary and secondary currents

圖5所示電流分別是變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的三相電流。如圖所示，故障發(fā)生后約經(jīng)過60ms后被切除，此時(shí)高低壓側(cè)電流分別過零，隨后低壓側(cè)出現(xiàn)恢復(fù)性涌流，其中故障電流的衰減時(shí)間常數(shù)約為50ms。

10.5im(pu)0-0.5-1-1.5-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16(a)0.40.2im(pu)0-0.2-0.4-0.6-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16(b)10.5im(pu)0-0.5-1-1.5-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16(c)0.5im(pu)0-0.5-1-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16(d)

圖6 變壓器的勵(lì)磁電流 Fig.6 Transformer exciting currents

圖6是變壓器區(qū)外發(fā)生故障并被切除的三相勵(lì)磁電流波形。其中，圖6(a)所示勵(lì)磁電流波形與圖5相對(duì)應(yīng)；圖6(b)與圖6(a)相比，區(qū)別是故障電流的衰減時(shí)間常數(shù)約為100ms；圖6(c)與圖6(a)相比，不僅故障電流的衰減時(shí)間常數(shù)約為100ms，而且故障約經(jīng)過100ms才被切除；圖6(d)與圖6(a)相比，衰減時(shí)間常數(shù)和故障切除時(shí)間這兩個(gè)參數(shù)相同，只是故障點(diǎn)K的位置發(fā)生變動(dòng)，電氣距離較遠(yuǎn)，使得變壓器在外部故障期間勵(lì)磁電壓約為正常運(yùn)行時(shí)的一半。通過上述勵(lì)磁電流波形的比較，可以看出，圖6(a)和(c)的變壓器勵(lì)磁電流波形主要由故障傳遞剩磁??m(1?h)cos(?)決定，而圖6(b)的勵(lì)磁電流波形由故障傳遞剩磁和磁鏈?m(1?h)cos(????)（cos(????)?e??/Tk）兩者決定，勵(lì)磁電流的峰值相對(duì)較小，從而說明了變壓器外部故障切除時(shí)刻?和衰減時(shí)間常數(shù)Tk對(duì)暫態(tài)磁鏈?m(1?h)cos(????)的影響；圖6(a)和(d)的勵(lì)磁電流波形對(duì)比說明了外部故障的嚴(yán)重程度h對(duì)故障傳遞剩磁以及變壓器勵(lì)磁電流影響；另外，圖6顯示的三相變壓器勵(lì)磁電流波形也說明了電勢(shì)相角?的影響。

如果增加考慮故障切除后的負(fù)荷電流，仿真的電流波形如圖7所示。圖7(a)與圖5相對(duì)應(yīng)，同樣顯示變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電流，在故障被切除時(shí)刻，變壓器電流直接從故障電流過渡為負(fù)荷電流。此時(shí)，直接從低壓側(cè)觀察將難以判斷是否存在恢復(fù)性涌流。一方面，外部故障切除后的高次諧波分量使得電流波形發(fā)生畸變；另一方面，負(fù)荷電流的存在使得勵(lì)磁電流顯得不夠明顯。但是變壓器一次側(cè)和二次側(cè)電流之差的涌流特征還是較為明顯，如圖7(b)所示。

105iL(pu)0-5-10-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16105iH(pu)0-5-10-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16(a)

10.5im(pu)0-0.5-1-1.5-0.04-0.0200.020.040.06t(s)0.080.10.120.140.16(b)

圖7 變壓器兩側(cè)電流和勵(lì)磁電流

Fig.7 Transformer primary currents, secondary currents and

exciting currents considering load currents

圖7(b)所示的勵(lì)磁電流波形，與圖6(a)相比，在參數(shù)?、h和Tk保持不變的情況下，增加考慮了故障切除后的負(fù)荷電流，因而故障切除時(shí)刻?發(fā)生了輕微變化，此時(shí)勵(lì)磁電流波形也只有輕微的變化?？梢姡黾涌紤]故障切除后的負(fù)荷電流對(duì)勵(lì)磁電流不會(huì)造成較大的影響。

實(shí)際上，高壓輸電系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障的概率很小，經(jīng)常出現(xiàn)不對(duì)稱故障。高壓輸電系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，變壓器產(chǎn)生的故障傳遞剩磁同樣受到相角?的影響，尤其電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，相角?是隨機(jī)的，對(duì)于一定范圍內(nèi)的?角度，故障傳遞剩磁絕對(duì)值會(huì)很?。ó?dāng)然還與故障嚴(yán)重程度h有關(guān)），這樣就不會(huì)出現(xiàn)恢復(fù)性涌流。2.2 動(dòng)模數(shù)據(jù)

圖8是變壓器高壓外側(cè)近區(qū)發(fā)生三相短路動(dòng)模試驗(yàn)的錄波波形，其中高壓側(cè)電流已經(jīng)經(jīng)過歸算；而圖9是圖8相應(yīng)的變壓器高低兩側(cè)的差流，即變壓器的勵(lì)磁電流。通過對(duì)變壓器區(qū)外故障切除后勵(lì)磁電流波形進(jìn)行局部放大圖的觀察，可以發(fā)現(xiàn)三相勵(lì)磁電流中的兩相電流的涌流特征較為明顯。從故障電流的衰減情況判斷，在故障切除時(shí)刻變壓器出現(xiàn)恢復(fù)性涌流主要是由故障傳遞剩磁引起鐵芯飽和而形成的。

50低壓側(cè)電流 50高壓側(cè)電流（歸算后）i0LA 0iHA-50-0.100.10.20.3-50-0.100.10.20.35050iLB 0iHB 0-50-0.100.10.20.3-5000.10.20.35050iLC 0iHC 0-50-0.100.10.20.3-50-0.100.10.20.3t(s)t(s)圖8 變壓器低壓側(cè)和高壓側(cè)電流 Fig.8 Transformer primary and secondary currents 2變壓器兩側(cè)差流 兩側(cè)差流（局部放大）10i0dA-2-1-4-0.100.10.20.30.10.150.20.250.3211idB 00-1-1-0.100.10.20.30.10.150.20.250.3412i0dC 0-1-2-0.100.10.20.30.10.150.20.250.3t(s)t(s)圖9 變壓器低壓側(cè)和高壓側(cè)的差流

Fig.9 Biased currents between transformer primary and secondary currents

圖9同樣可以說明變壓器外部故障切除后電壓恢復(fù)過程中勵(lì)磁電流受到故障切除時(shí)刻?和衰減時(shí)間常數(shù)Tk以及相角?的影響（但并沒有說明故障嚴(yán)重程度h的影響）。

圖10是一組典型的變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流波形圖。通過圖10和圖9的電流波形對(duì)比，可以發(fā)

現(xiàn)兩者勵(lì)磁電流的峰值和衰減過程存在差別。這說明了兩種情況下變壓器鐵芯飽和程度不一致，即變壓器空載合閘過程與變壓器外部故障切除后電壓恢復(fù)過程的主要差別。

變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流 局部放大圖 40520i0dA 0-2000.20.40.60.8-50.40.450.50.550.655idB 00-500.20.40.60.8-50.40.450.50.550.6205idC 00-20-4000.20.40.60.8-5t(s)0.40.45t(s)0.50.550.6 圖10 變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流

Fig.10 Transformer inrush currents due to switching-on without

load

2.3 變壓器恢復(fù)性涌流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響

通過對(duì)動(dòng)模錄波數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：變壓器外部故障切除后的恢復(fù)性涌流的二次諧波含量保持在較高的水平，但是恢復(fù)性涌流的數(shù)值較小，如圖11所示，而相應(yīng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作平面則如圖12所示。

根據(jù)圖12顯示，變壓器外部故障切除后的恢復(fù)性涌流的幅值還達(dá)不到差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)條件，即使能夠滿足保護(hù)的啟動(dòng)判據(jù)，二次諧波閉鎖判據(jù)也能夠阻止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，故在電流互感器沒有出現(xiàn)飽

和的情況下，變壓器外部故障切除后的恢復(fù)性涌流本身不會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

1100IA10.5IA250IA1,2 IA2 /IA1-0.1000.10.20.3(%)00.10.150.20.250.31100IB10.5IB250IB1,2 IB2 /IB1-0.1000.10.20.3(%)00.10.150.20.250.31100IC10.5IC250IC1,2 IC2 /IC1-0.1000t(s)0.10.20.3(%)0.10.15t(s)0.20.250.3 圖11勵(lì)磁電流的基波和二次諧波有效值及二次諧波含量 Fig.11 Fundamental component and the second component of transformer exciting currents and the corresponding ratios 3020100-0.13020100-0.13020100-0.100.10.20.300.10.2IzId0.3IzId00.10.20.3IzId105Generator-Transformer Units Protection).北京: 水利電力出版社(Beijing: Hydraulic and Electric Power Press), 1987 2 仇資, 李莉(Qiu Zi, Li Li).變壓器外部故障切除后的暫態(tài)0510152025010磁通分析(An Analysis on Transient Flux after the Clearance of External Faults in Transformers).亞洲繼電保護(hù)和控制學(xué)術(shù)研討會(huì)(The Asian Conference on Power System Protection), 2003, 288~293 許正亞, 陳月亮(Xu Zhengya, Cheng Yueliang).外部短路故障切除時(shí)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為分析(An Analysis into the Behaviors of the Transformer Differential Protection for the

Clearance of an External Short-Circuit Fault).亞洲繼電保護(hù)和控制學(xué)術(shù)研討會(huì)(The Asian Conference on Power System Protection), 2003, 294~298 林湘寧, 劉沛(Lin Xiangning, Liu Pei).變壓器外部故障切除后差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的機(jī)理分析(Mechanism Analysis of the Maloperation of Transformer Differential Protection after External Fault Clearance), 電力系統(tǒng)自動(dòng)化(Automation of Electric Power Systems), 2003, 27(19), 57~60 L.Guasch, F.Córcoles, J.Pedra, and L.Sáinz.Effects of Symmetrical Voltage Sags on Three-Phase Three-Legged Transformers.IEEE Transactions on Power Delivery, 2004, 19(2), 875~883 L.Guasch, F.Córcoles, and J.Pedra.Effects of voltage sags on three-phase three-legged transformers.10th International Conference on Harmonics and Quality of Power, 2002, 2, 571~576 Silvano Casoria, Gilbert Sybille, Patrice Brunelle.Hysteresis Modeling

in

the

MATLAB/Power

System

Blockset，Mathematics and Computers in Simulation, 2003, 63, 237~248 ***0t(s)0510152025圖12 變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作量和制動(dòng)量及動(dòng)作平面 Fig.12 Operating and restraining currents of differential protection and its tracks 如果考慮電流互感器在外部故障擾動(dòng)期間出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，則在變壓器外部故障切除后，電流互感器會(huì)逐步退出飽和，但如果兩側(cè)暫態(tài)特性的不一致，可能形成一定的相位差電流。此時(shí)，一方面，經(jīng)電流互感器傳變后的兩側(cè)差流包括恢復(fù)性涌流和電流互感器引起的誤差電流，因而二次諧波電流含量會(huì)降低，如果低于15%，二次諧波閉鎖判據(jù)就無法起作用；另一方面，變壓器從故障電流恢復(fù)成正常的負(fù)荷電流，差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)量也迅速變小?？傊绻娏骰ジ衅髟斐傻牟盍鬏^大，就可能形成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況。結(jié)論

變壓器外部故障發(fā)生時(shí)刻的電勢(shì)相角?、故障嚴(yán)重程度h、故障切除時(shí)刻?以及故障回路的時(shí)間常數(shù)Tk，這四個(gè)參數(shù)和變壓器鐵芯的性質(zhì)決定著變壓器能否出現(xiàn)恢復(fù)性涌流以及勵(lì)磁電流的特征。

變壓器在外部故障切除后的恢復(fù)過程中形成的勵(lì)磁涌流數(shù)值相對(duì)較小，恢復(fù)性涌流本身無法造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)；而電流互感器暫態(tài)特性的不一致形成的相位差電流很可能是造成變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)外故障切除后誤動(dòng)的原因。在此，建議保護(hù)廠商和運(yùn)行人員為變壓器差動(dòng)保護(hù)選擇暫態(tài)性能良好的電流互感器，同時(shí)調(diào)整電流互感器的負(fù)載使得變壓器兩側(cè)的電流互感器的飽和特性趨向一致。

劉中平（1979-），男，碩士研究生，研究方向是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。E-mail: lzp1999@263.net

陸于平（1962-），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事微機(jī)保護(hù)尤其是主設(shè)備保護(hù)的教學(xué)和研究工作。E-mail: luyuping@seu.edu.cn

袁宇波（1975-），男，博士后，研究方向是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。E-mail: yuanyubo@seu.edu.cn

參 考 文 獻(xiàn) 史世文(Shi Shiwen).大機(jī)組繼電保護(hù)(Large-scale A Study of Transformer Recovery Inrush after the Clearance of External Faults

Liu Zhongping1, Lu Yuping1, Yuan Yubo1,2

(1.Southeast University, Nanjing 210096, China;2.Jiangsu Electric Power Co., Nanjing 210036, China)Abstract: The transient of transformer voltage recovery after the clearance of external faults was for long considered to be the same with that of transformer switching-on without load.In fact, the transient during that period has its own characteristic.Taking into account the constraint that a breaker would open at the fault current zero-crossing, this paper theoretically analyzes the transformer magnetic-electric transient during the entire period of external faults.The fault transferring residual flux is first presented and four variables influencing the transformer recovery inrush current are studied.The digital simulation results and dynamic simulation data illustrate the influences of the above four variables.Furthermore, the operating characteristic of transformer differential protection indicates that transformer recovery inrush itself cannot result in mal-operation of differential protection.Key words: transformer;differential protection;recovery inrush;fault transferring residual flux

第二篇：機(jī)電——變壓器故障分析范文

變壓器故障的統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)防方法

摘要：

隨著經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展，當(dāng)前世界上對(duì)于電能的需求與日俱增。保證不間斷的為生活、生產(chǎn)、國(guó)防、軍事、航天、通信供電已成為建設(shè)生產(chǎn)的重中之重。要連續(xù)不間斷的供給用戶高質(zhì)量的電能，就要在發(fā)電，輸電，分電，用電各個(gè)環(huán)節(jié)中有堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)保障。而在這一系列的過程中，變壓器始終起著很重要的作用。所以要保證變壓器的故障盡可能的小。

通過近十幾年對(duì)變壓器故障的統(tǒng)計(jì)和維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)引起變壓器故障的原因進(jìn)行討論。給變壓器的操作、維護(hù)、檢查提出建議性的結(jié)論。涉及到：延長(zhǎng)其使用壽命的維護(hù)方法，故障的起因、類型、頻率等。關(guān)鍵詞：變壓器 故障統(tǒng)計(jì) 分析 預(yù)防

變壓器故障不僅損壞當(dāng)時(shí)運(yùn)行的變壓器，而且影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至損壞其它設(shè)備，引起火災(zāi)等嚴(yán)重事故。因此如何確保變壓器的安全運(yùn)行受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。

在我國(guó)近現(xiàn)代話電力技術(shù)的展中，電力工業(yè)的安全運(yùn)行是一個(gè)永久的重要主題。本文從介紹變壓器故障的統(tǒng)計(jì)結(jié)論，為國(guó)內(nèi)進(jìn)一步的智能電網(wǎng)的建設(shè)提供參考及可借鑒的科學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，以達(dá)到為電力部門，為國(guó)家服務(wù)的目的。

一、有關(guān)故障統(tǒng)計(jì)的結(jié)果

不同的部門有不同的變壓器，故障不同。為了便于分析可將變壓器分成以下類型：?水泥與采礦業(yè)變電變壓器；?化工、石油與天然氣業(yè)變壓器；?電力部門變壓器，食品加工業(yè)變壓器；?醫(yī)療業(yè)變壓器；?制造業(yè)變壓器；?冶金工業(yè)變壓器；?印刷業(yè)業(yè)變壓器；?商業(yè)建筑業(yè)變壓器；?紙漿與造紙業(yè)業(yè)變壓器。

經(jīng)過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)得知，要同時(shí)考慮頻率和程度時(shí)，電力部門變壓器故障的風(fēng)險(xiǎn)是最高的，冶金工業(yè)變壓器的故障及制造業(yè)變壓器故障分別列在第二和第三位。

按照廠家給出的參數(shù)看，一般來說在“理想狀態(tài)下”各種變壓器的平均使用時(shí)間為30～40年。但是在實(shí)際中并非如此。時(shí)有故障發(fā)生的變壓器平均壽命為10~15年，以X軸代表時(shí)間，以Y軸代表故障情況通常有盆形曲線顯示使用初期壽命結(jié)果，用遞減波形曲線顯示后期衰老曲線。這些曲線所能給出的意義在于在以后的使用過程中確定對(duì)變壓器進(jìn)行周期檢查維修的時(shí)間和深度。

應(yīng)該指出的是電力工業(yè)中的變壓器，他的使用壽命在關(guān)系到很多部門的設(shè)備的安全和正常使用。我國(guó)在改革開放后經(jīng)歷了一個(gè)工業(yè)飛速發(fā)展的階段，而且現(xiàn)在還正在處于一個(gè)轉(zhuǎn)型的階段，這期間帶來了基礎(chǔ)工業(yè)快速發(fā)展，特別是電力工業(yè)大規(guī)模的擴(kuò)大。這些自70年代到90年代安裝的電力設(shè)備，按照它設(shè)計(jì)與運(yùn)行的狀況，到現(xiàn)在為止大部分都已到了老化更換的階段。有關(guān)部門應(yīng)對(duì)于這些時(shí)間已安裝的變壓器給予特別的關(guān)注。

二、變壓器故障原因分析

經(jīng)過多方面的研究和多年的經(jīng)驗(yàn)，盡管變壓器的用途種類不同、老化趨勢(shì)不同，但故障的基本原因仍然相同。

1、雷擊

對(duì)于雷擊的研究比較少，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候不是直接的雷擊事故就會(huì)把沖擊故障歸為“線路涌流”。防止雷擊最好的方法當(dāng)然是加裝避雷裝置，不僅可以保護(hù)變壓器，還可以減少電力系統(tǒng)中的沖擊電流，減少暫態(tài)波動(dòng)。

2、線路涌流 線路涌流，是應(yīng)該被列入首要的故障因素。線路涌流（或稱線路干擾）包括：合閘過電壓、電壓峰值疊加、線路短路故障、閃絡(luò)以及震蕩方面的大電流、電壓的不正?，F(xiàn)象。這類故障對(duì)變壓器的損害最為嚴(yán)重的原因是電流、電壓過大，因此須在大電流沖擊保護(hù)充分性的方面給與更多的關(guān)注。安裝過流保護(hù)監(jiān)視裝置，可以對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量檢測(cè)報(bào)告。并把這個(gè)結(jié)果送入電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的整體系統(tǒng)中作為安全運(yùn)行的指標(biāo)。

3、質(zhì)量疏漏問題 一般情況下，以前的變壓器在這方面的問題并不是很大，只是偶爾的一些不可避免的。例如接線出線端松動(dòng)或無支撐、墊塊不緊、焊接不良、鐵心絕緣度不高、抗大電流強(qiáng)度不足以及油箱中的油不純凈等。加強(qiáng)測(cè)試檢測(cè)，在未安裝時(shí)盡早的發(fā)現(xiàn)問題。

4、絕緣老化

在過去的很多變壓器故障中，由于絕緣老化造成的故障在所有故障中位列第二，由于絕緣老化，大部分的變壓器都嚴(yán)重的縮短了服役時(shí)間，使用壽命都早20年左右。制定一定的制度，確保老化的速度是達(dá)到額定的使用年限。

5、過載

由過負(fù)荷引起，變壓器長(zhǎng)期處于大于規(guī)定的額定功率運(yùn)行。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，用電負(fù)荷在增多，發(fā)電廠、用電部門在不斷的持續(xù)緩慢提升負(fù)荷。直接導(dǎo)致越來越多的變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，過高的溫度導(dǎo)致了變壓器的絕緣紙板過早的老化，使得整個(gè)絕緣強(qiáng)度下降。在這種狀態(tài)下，若有一定的沖擊電流，發(fā)生故障的可能性將會(huì)很高。確保負(fù)荷在變壓器的額定運(yùn)行條件下，不要長(zhǎng)時(shí)間的過負(fù)荷運(yùn)行，這樣得不償失。在油冷變壓器中需要經(jīng)常的仔細(xì)監(jiān)視頂層油溫。發(fā)現(xiàn)溫度高是要及時(shí)的做處理。

6、受潮

受潮是不可避免的，由于種種外部自然原因，常常使管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。變壓器的設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與安裝地點(diǎn)相配套。若置于戶外，確定該變壓器適于戶外運(yùn)行。變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強(qiáng)度降低近一半。所有變壓器（除小型配電變壓器）的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)，以確保正確地檢測(cè)水分并通過過濾將其去除。

7、不正當(dāng)?shù)木S護(hù) 經(jīng)過調(diào)查的結(jié)果是，不正當(dāng)?shù)木S護(hù)引起變壓器故障的概率排在引起變壓器故障概率的第四位。主要是由于，保養(yǎng)不夠、未裝控制或控制裝的裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢堆積和自然界的電氣化學(xué)腐蝕。

8、破壞及故意損壞

這類主要是認(rèn)為的外在破壞，常常發(fā)生在線路末端直接連接用戶的變壓器，不過這種破壞是很不常見的。

9、連接松動(dòng)

這一類問題引起故障的可能性也是很小的，并且可以盡大限度的避免，但是在實(shí)際中卻時(shí)有這方面的事故發(fā)生，與往的研究也有所不同。這一類事故包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養(yǎng)情況，最為突出的問題就是不同性質(zhì)金屬之間不當(dāng)?shù)呐浜希沁@種情況在慢慢的減少，另一個(gè)問題就是螺栓連接間的緊固不恰當(dāng)。

三、結(jié)語： 參考以上統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果及提出的一些建議，在以后的建設(shè)運(yùn)行中可制訂一個(gè)整體的維護(hù)、檢查和試驗(yàn)的規(guī)劃。這樣就能盡最大限度的減少變壓器故障，從而減少由于變壓器故障帶來的一系列不良影響。還能節(jié)約因?yàn)楣收蠙z修而花費(fèi)的巨大人力、財(cái)力、物力，變壓器的使用壽命也會(huì)隨之增加。

[1]國(guó)網(wǎng)運(yùn)行有限公司 組編.高壓直流輸電崗位培訓(xùn)教材.中國(guó)電力出版社2009，（4）

[2]姚志松，姚磊.新型節(jié)能變壓器選用、運(yùn)行.中國(guó)電力出版社，2010（1）[3]趙家禮.圖解變壓器修理操作技能.化學(xué)工業(yè)出版社，2007（10）

第三篇：變壓器異?，F(xiàn)象和故障處理

淺析變壓器運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象與故障處理

【關(guān)鍵詞】變壓器

異常

故障

【前言】變壓器在輸配電系統(tǒng)中占有極其重要的地位，與其它電氣設(shè)備相比其故障率較低，但是一旦發(fā)生故障將會(huì)給電力系統(tǒng)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大的危害。因此，能針對(duì)變壓器在運(yùn)行中的各種異常及故障現(xiàn)象，作出迅速而正確的判斷、處理，盡快消除設(shè)備隱患及缺陷，從而保證變壓器的安全運(yùn)行，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，是我們每一個(gè)電力運(yùn)行人員應(yīng)具備的基本技能。

電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)備之一。變壓器的用途是多方面的，不但需要升高電壓把電能送到用電地區(qū)，還要把電壓降低為各級(jí)使用電壓，以滿足用電的需要?？傊龎号c降壓都必需由變壓器來完成。在電力系統(tǒng)傳送電能的過程中，必然會(huì)產(chǎn)生電壓和功率兩部分損耗，在輸送同一功率時(shí)電壓損耗與電壓成反比，功率損耗與電壓的平方成反比。利用變壓器提高電壓，減少了送電損失。

變壓器是由鐵芯、線圈、油箱、油枕、呼吸器、防暴管、散熱器、絕緣套管、分接開關(guān)、瓦斯繼電器、還有溫度計(jì)、熱虹吸、等附件組成。

通過對(duì)變壓器運(yùn)行中的各種異常及故障現(xiàn)象的淺析，能對(duì)變壓器的不正常運(yùn)行和處理方法得以了解、掌握。在處理變壓器異常及故障時(shí)能正確判斷、果斷處理。在正常巡視變壓器時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、缺陷，使設(shè)備在健康水平下運(yùn)行。

一、變壓器運(yùn)行中的各種異?，F(xiàn)象及故障的形成原因：

（一）聲音異常

正常運(yùn)行時(shí)，由于交流電通過變壓器繞組，在鐵芯里產(chǎn)生周期性的交變磁通，引起硅鋼片的磁質(zhì)伸縮，鐵芯的接縫與疊層之間的磁力作用以及繞組的導(dǎo)線之間的電磁力作用引起振動(dòng)，發(fā)出的“嗡嗡”響聲是連續(xù)的、均勻的，這都屬于正?，F(xiàn)象。如果變壓器出現(xiàn)故障或運(yùn)行不正常，聲音就會(huì)異常，其主要原因有：

1.變壓器過載運(yùn)行時(shí)，音調(diào)高、音量大，會(huì)發(fā)出沉重的“嗡嗡”聲。

2.大動(dòng)力負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)，如帶有電弧、可控硅整流器等負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷變化大，又因諧波作用，變壓器內(nèi)瞬間發(fā)出“哇哇”聲或“咯咯”間歇聲，監(jiān)視測(cè)量?jī)x表時(shí)指針發(fā)生擺動(dòng)。

3.電網(wǎng)發(fā)生過電壓時(shí)，例如中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)有單相接地或電磁共振時(shí)，變壓器聲音比平常尖銳，出現(xiàn)這種情況時(shí)，可結(jié)合電壓表計(jì)的指示進(jìn)行綜合判斷。

4.個(gè)別零件松動(dòng)時(shí)，聲音比正常增大且有明顯雜音，但電流、電壓無明顯異常，則可能是內(nèi)部夾件或壓緊鐵芯的螺釘松動(dòng)，使硅鋼片振動(dòng)增大所造成。

5.變壓器高壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或有裂紋存在時(shí)，可聽到“嘶嘶”聲，若在夜間或陰雨天氣時(shí)看到變壓器高壓套管附近有藍(lán)色的電暈或火花，則說明瓷件污穢嚴(yán)重或設(shè)備線卡接觸不良。

6.變壓器內(nèi)部放電或接觸不良，會(huì)發(fā)出“吱吱”或“劈啪”聲，且此聲音隨故障部位遠(yuǎn)近而變化。

7.變壓器的某些部件因鐵芯振動(dòng)而造成機(jī)械接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的有規(guī)律的撞擊或磨擦聲。

8.變壓器有水沸騰聲的同時(shí)，溫度急劇變化，油位升高，則應(yīng)判斷為變壓器繞組發(fā)生短路故障或分接開關(guān)因接觸不良引起嚴(yán)重過熱，這時(shí)應(yīng)立即停用變壓器進(jìn)行檢查。

9.變壓器鐵芯接地?cái)嗑€時(shí)，會(huì)產(chǎn)生劈裂聲，變壓器繞組短路或它們對(duì)外殼放電時(shí)有劈啪的爆裂聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有巨大的轟鳴聲，隨后可能起火。

（二）外表、顏色、氣味異常

變壓器內(nèi)部故障及各部件過熱將引起一系列的氣味、顏色變化。1.防爆管防爆膜破裂，會(huì)引起水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)，導(dǎo)致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強(qiáng)度降低，其可能為內(nèi)部故障或呼吸器不暢。

2.呼吸器硅膠變色，可能是吸潮過度，墊圈損壞，進(jìn)入油室的水分太多等原因引起。

3.瓷套管接線緊固部分松動(dòng)，表面接觸過熱氧化，會(huì)引起變色和異常氣味。（顏色變暗、失去光澤、表面鍍層遭破壞。）

4.瓷套管污損產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)，會(huì)發(fā)出奇臭味，冷卻風(fēng)扇、油泵燒毀會(huì)發(fā)生燒焦氣味。5.變壓器漏磁的斷磁能力不好及磁場(chǎng)分布不均，會(huì)引起渦流，使油箱局部過熱，并引起油漆變化或掉漆。

（三）油溫油色異常

變壓器的很多故障都伴有急劇的溫升及油色劇變，若發(fā)現(xiàn)在同樣正常的條件下（負(fù)荷、環(huán)溫、冷卻），溫度比平常高出10℃以上或負(fù)載不變溫度不斷上升（表計(jì)無異常），則認(rèn)為變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常現(xiàn)象，其原因有：

1.由于渦流或夾緊鐵芯的螺栓絕緣損壞會(huì)使變壓器油溫升高。2.繞組局部層間或匝間短路，內(nèi)部接點(diǎn)有故障，二次線路上有大電阻短路等，均會(huì)使變壓器溫度不正常。

3.過負(fù)荷，環(huán)境溫度過高，冷卻風(fēng)扇和輸油泵故障，風(fēng)扇電機(jī)損壞，散熱器管道積垢或冷卻效果不良，散熱器閥門未打開，滲漏油引起油量不足等原因都會(huì)造成變壓器溫度不正常。

4.油色顯著變化時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油內(nèi)含有碳粒和水分，油的酸價(jià)增高，閃電降低，隨之油絕緣強(qiáng)度降低，易引起繞組與外殼的擊穿，此時(shí)應(yīng)及時(shí)停用處理。

（四）油位異常：

1.假油位：（1）油標(biāo)管堵塞；（2）油枕呼吸器堵塞；（3）防暴管氣孔堵塞。

2.油面過低：（1）變壓器嚴(yán)重滲漏油；（2）檢修人員因工作需要，多次放油后未補(bǔ)充；（3）氣溫過低，且油量不足；（4）油枕容量不足，不能滿足運(yùn)行要求。

（五）滲漏油

變壓器運(yùn)行中滲漏油的現(xiàn)象比較普遍，主要原因有以下： 1.油箱與零部件連接處的密封不良，焊件或鑄件存在缺陷，運(yùn)行中額外荷重或受到震動(dòng)等。

2.內(nèi)部故障使油溫升高，引起油的體積膨脹，發(fā)生漏油或噴油。

（六）油枕或防暴管噴油

1．當(dāng)二次系統(tǒng)突然短路，而保護(hù)拒動(dòng)，或內(nèi)部有短路故障而出氣孔和防暴管堵塞等。

2．內(nèi)部的高溫和高熱會(huì)使變壓器突然噴油，噴油后使油面降低，有可能引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

（七）分接開關(guān)故障

變壓器油箱上有“吱吱”的放電聲，電流表隨響聲發(fā)生擺動(dòng)，瓦斯保護(hù)可能發(fā)出信號(hào)，油的絕緣降低，這些都可能是分接開關(guān)故障而出現(xiàn)的現(xiàn)象，分接開關(guān)故障的原因有以下幾條：

1.分接開關(guān)觸頭彈簧壓力不足，觸頭滾輪壓力不均，使有效接觸面面積減少，以及因鍍層的機(jī)械強(qiáng)度不夠而嚴(yán)重磨損等會(huì)引起分接開關(guān)燒毀。

2.分接開關(guān)接頭接觸不良，經(jīng)受不起短路電流沖擊發(fā)生故障。3.切換分接開關(guān)時(shí)，由于分頭位置切換錯(cuò)誤，引起開關(guān)燒壞。4.相間絕緣距離不夠，或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下短路。

（八）絕緣套管的閃絡(luò)和爆炸故障

套管密封不嚴(yán)，因進(jìn)水使絕緣受潮而損壞；套管的電容芯子制造不良，內(nèi)部游離放電；或套管積垢嚴(yán)重以及套管上有裂紋，均會(huì)造成套管閃絡(luò)和爆炸事故。

（九）三相電壓不平衡

1.三相負(fù)載不平衡，引起中性點(diǎn)位移，使三相電壓不平衡。2.系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振，使三相電壓不平衡。3.繞組發(fā)生匝間或?qū)娱g短路，造成三相電壓不平衡。

（十）繼電保護(hù)動(dòng)作

繼電保護(hù)動(dòng)作，說明變壓器有故障。瓦斯保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一，它能保護(hù)變壓器內(nèi)部發(fā)生的絕大部分故障，常常是先輕瓦斯動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，然后瓦斯動(dòng)作跳閘。

輕瓦斯動(dòng)作的原因：（1）因?yàn)V油、加油，冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密致使空氣進(jìn)入變壓器。（2）溫度下降和漏油致使油位緩慢降低。（3）變壓器內(nèi)部故障，產(chǎn)生少量氣體。（4）變壓器內(nèi)部故障短路。（5）保護(hù)裝置二次回路故障。

當(dāng)外部檢查未發(fā)現(xiàn)變壓器有異常時(shí)，應(yīng)查明瓦斯繼電器中氣體的性質(zhì)：如積聚在瓦斯繼電器內(nèi)的氣體不可燃，而且是無色無嗅的，而混合氣體中主要是惰性氣體，氧氣含量大于6％，油的燃點(diǎn)不降低，則說明變壓器內(nèi)部有故障，應(yīng)根據(jù)瓦斯繼電器內(nèi)積聚的氣體性質(zhì)來鑒定變壓器內(nèi)部故障的性質(zhì)；如氣體的顏色為黃色不易燃的，且一氧化碳含量大于1％－2％，為木質(zhì)絕緣損壞；灰色的黑色易燃的且氫氣含量在3％以下，有焦油味，燃點(diǎn)降低，則說明油因過濾而分解或油內(nèi)曾發(fā)生過閃絡(luò)故障；淺灰色帶強(qiáng)烈臭味且可燃的，是紙或紙板絕緣損壞。

通過對(duì)變壓器運(yùn)行中的各種異常及故障現(xiàn)象的分析，能對(duì)變壓器的不正常運(yùn)行的處理方法得以了解、掌握。

二、變壓器在運(yùn)行中不正?，F(xiàn)象的處理方法

（一）運(yùn)行中的不正常現(xiàn)象的處理

1.值班人員在變壓器運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)設(shè)法盡快消除，并報(bào)告上級(jí)和做好記錄。

2.變壓器有下列情況之一者應(yīng)立即停運(yùn)，若有運(yùn)用中的備用變壓器，應(yīng)盡可能先將其投入運(yùn)行：

（1）變壓器聲響明顯增大，很不正常，內(nèi)部有爆裂聲；（2）嚴(yán)重漏油或噴油，使油面下降到低于油位計(jì)的指示限度；（3）套管有嚴(yán)重的破損和放電現(xiàn)象；（4）變壓器冒煙著火。

3.當(dāng)發(fā)生危及變壓器安全的故障，而變壓器的有關(guān)保護(hù)裝置拒動(dòng)，值班人員應(yīng)立即將變壓器停運(yùn)。

4.當(dāng)變壓器附近的設(shè)備著火、爆炸或發(fā)生其他情況，對(duì)變壓器構(gòu)成嚴(yán)重威脅時(shí)，值班人員應(yīng)立即將變壓器停運(yùn)。

5.變壓器油溫升高超過規(guī)定值時(shí)，值班人員應(yīng)按以下步驟檢查處理：

（1）檢查變壓器的負(fù)載和冷卻介質(zhì)的溫度，并與在同一負(fù)載和冷卻介質(zhì)溫度下正常的溫度核對(duì)；

（2）核對(duì)溫度裝置；

（3）檢查變壓器冷卻裝置或變壓器室的通風(fēng)情況。若溫度升高的原因由于冷卻系統(tǒng)的故障，且在運(yùn)行中無法檢修者，應(yīng)將變壓器停運(yùn)檢修；若不能立即停運(yùn)檢修，則值班人員應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程的規(guī)定調(diào)整變壓器的負(fù)載至允許運(yùn)行溫度下的相應(yīng)容量。在正常負(fù)載和冷卻條件下，變壓器溫度不正常并不斷上升，且經(jīng)檢查證明溫度指示正確，則認(rèn)為變壓器已發(fā)生內(nèi)部故障，應(yīng)立即將變壓器停運(yùn)。

變壓器在各種超額定電流方式下運(yùn)行，若頂層油溫超過105℃時(shí)，應(yīng)立即降低負(fù)載。

6.變壓器中的油因低溫凝滯時(shí)，應(yīng)不投冷卻器空載運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)視頂層油溫，逐步增加負(fù)載，直至投入相應(yīng)數(shù)量冷卻器，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

7.當(dāng)發(fā)現(xiàn)變壓器的油面較當(dāng)時(shí)油溫所應(yīng)有的油位顯著降低時(shí)，應(yīng)查明原因。補(bǔ)油時(shí)應(yīng)遵守規(guī)程規(guī)定，禁止從變壓器下部補(bǔ)油。

8.變壓器油位因溫度上升有可能高出油位指示極限，經(jīng)查明不是假油位所致時(shí)，則應(yīng)放油，使油位降至與當(dāng)時(shí)油溫相對(duì)應(yīng)的高度，以免

9.溢油。

10.鐵芯多點(diǎn)接地而接地電流較大時(shí)，應(yīng)按排檢修處理。在缺陷消除前，可采取措施將電流限制在100mA左右，并加強(qiáng)監(jiān)視。

11.系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，應(yīng)監(jiān)視消弧線圈和接有消弧線圈的變壓器的運(yùn)行情況。

（二）瓦斯保護(hù)裝置動(dòng)作的處理

瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，應(yīng)立即對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，查明動(dòng)作的原因，是否因積聚空氣、油位降低、二次回路故障或是變壓器內(nèi)部故障造成的。

瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，在原因消除故障前不得將變壓器投入運(yùn)行。為查明原因應(yīng)考慮以下因素，作出綜合判斷：

（1）是否呼吸不暢或排氣未盡；（2）保護(hù)及直流等二次回路是否正常；

（3）變壓器外觀有無明顯反映故障性質(zhì)的異?，F(xiàn)象；（4）氣體繼電器中積聚氣體量，是否可燃；

（5）氣體繼電器中的氣體和油中溶解氣體的色譜分析結(jié)果；（6）必要的電氣試驗(yàn)結(jié)果；

（7）變壓器其它繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況。

（三）變壓器跳閘和滅火

1.變壓器跳閘后，應(yīng)立即查明原因。如綜合判斷證明變壓器跳閘不是由于內(nèi)部故障所引起，可重新投入運(yùn)行。若變壓器有內(nèi)部故障的征象時(shí)，應(yīng)作進(jìn)一步檢查。

2.變壓器跳閘后，應(yīng)立即停油泵。

3.變壓器著火時(shí)，應(yīng)立即斷開電源，停運(yùn)冷卻器，并迅速采取滅火措施，防止火勢(shì)蔓延。

【結(jié)束語】變壓器在運(yùn)行當(dāng)中容易出現(xiàn)一些異?，F(xiàn)象，但只要我們平常工作認(rèn)真、細(xì)致、巡視設(shè)備一絲不茍，這些異?，F(xiàn)象就能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，從而有針對(duì)性的采取措施，預(yù)防事故的發(fā)生。這不僅是我們的責(zé)人，同時(shí)也有效的降低生產(chǎn)成本，維護(hù)了設(shè)備的安全運(yùn)行，為整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。當(dāng)然，由于本人的水平有限，以及工作經(jīng)驗(yàn)欠缺，文章尚有不足之處，希望能與大家共同探討

第四篇：變壓器的故障分析

聲音異常

變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)出連續(xù)均勻的“嗡嗡”聲。如果產(chǎn)生的聲音不均勻或有其他特殊的響聲，就應(yīng)視為變壓器運(yùn)行不正常，并可根據(jù)聲音的不同查找出故障，進(jìn)行及時(shí)處理。主要有以下幾方面故障

電網(wǎng)發(fā)生過電壓。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或電磁共振時(shí)，變壓器聲音比平常尖銳。出現(xiàn)這種情況時(shí)，可結(jié)合電壓表計(jì)的指示進(jìn)行綜合判斷

變壓器過載運(yùn)行。負(fù)荷變化大，又因諧波作用，變壓器內(nèi)瞬間發(fā)生“哇哇”聲或“咯咯”的間歇聲，監(jiān)視測(cè)量?jī)x表指針發(fā)生擺動(dòng)，且音調(diào)高、音量大

變壓器夾件或螺絲釘松動(dòng)。聲音比平常大且有明顯的雜音，但電流、電壓又無明顯異常時(shí)，則可能是內(nèi)部夾件或壓緊鐵芯的螺絲釘松動(dòng)，導(dǎo)致硅鋼片振動(dòng)增大

變壓器局部放電。若變壓器的跌落式熔斷器或分接開關(guān)接觸不良時(shí)，有“吱吱”的放電聲；若變壓器的變壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或有裂紋存在，可聽到“嘶嘶”聲；若變壓器內(nèi)部局部放電或電接不良，則會(huì)發(fā)出“吱吱”或“噼啪”聲，而這種聲音會(huì)隨離故障的遠(yuǎn)近而變化，這時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓器馬上進(jìn)行停用檢測(cè)

變壓器繞組發(fā)生短路。聲音中夾雜著水沸騰聲，且溫度急劇變化，油位升高，則應(yīng)判斷為變壓器繞組發(fā)生短路故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有巨大轟鳴聲，隨后可能起火。這時(shí)，應(yīng)立即停用變壓器進(jìn)行檢查

變壓器外殼閃絡(luò)放電。當(dāng)變壓器繞組高壓引起出線相互間或它們對(duì)外殼閃絡(luò)放電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此聲。這時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行停用檢查。

氣味，顏色異常

防爆管防爆膜破裂：防爆管防爆膜破裂會(huì)引起水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)，導(dǎo)致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強(qiáng)度降低

套管閃絡(luò)放電，套管閃絡(luò)放電會(huì)造成發(fā)熱導(dǎo)致老化，絕緣受損甚至此起爆炸

引線（接線頭）、線卡處過熱引起異常；套管接線端部緊固部分松動(dòng)或引線頭線鼻子滑牙等，接觸面發(fā)生氧化嚴(yán)重，使接觸過熱，顏色變暗失去光澤，表面鍍層也遭破壞

套管污損引起異常；套管污損產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)會(huì)發(fā)生臭氧味，冷卻風(fēng)扇，油泵燒毀會(huì)發(fā)出燒焦氣味

另外，吸潮過度、墊圈損壞、進(jìn)入油室的水量太多等原因會(huì)造成吸濕劑變色。

油溫異常

發(fā)現(xiàn)在正常條件下，油溫比平時(shí)高出10攝氏度以上或負(fù)載不變而溫度不斷上升（在冷卻裝置運(yùn)行正常的情況下），則可判斷為變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常。主要為

內(nèi)部故障引起溫度異常。其內(nèi)部故障，如繞組砸間或?qū)娱g短路，線圈對(duì)圍屏放電、內(nèi)部引線接頭發(fā)熱、鐵芯多點(diǎn)接地使渦流增大過熱，零序不平衡電流等漏磁通過與鐵件油箱形成回路而發(fā)熱等因素引起變壓器溫度異常。發(fā)生這些情況時(shí)，還將伴隨著瓦斯或差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。故障嚴(yán)重時(shí)，還有可能使防爆管或壓力釋放閥噴油，這時(shí)應(yīng)立即將變壓器停用檢修

冷卻器運(yùn)行不正常所引起的溫度異常。冷卻器運(yùn)行不正?；虬l(fā)生故障，如潛油泵停運(yùn)、風(fēng)扇損壞、散熱器管道積垢、冷卻效果不佳、散熱器閥門沒有打開、溫度計(jì)指示失靈等諸多因素引起溫度升高，應(yīng)對(duì)冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和沖洗，以提高其冷卻效果。

油位異常 變壓器在運(yùn)行過程中油位異常和滲漏油現(xiàn)象比較普遍，應(yīng)不定期地進(jìn)行巡視和檢查，其中主要表現(xiàn)有以下兩方面

1、假油位：油標(biāo)管堵塞；油枕吸管器堵塞；防爆管道氣孔堵塞

2、油面低：變壓器嚴(yán)重漏油；工作人員因工作需要放油后未能及時(shí)補(bǔ)充；氣溫過低且油量不足，或是油枕容量偏小未能滿足運(yùn)行的需求。

武漢木森電氣有限公司生產(chǎn)YDJ油浸式試驗(yàn)變壓器產(chǎn)品相關(guān)地址為：http://004km.cn/product.asp?ArtID=122

第五篇：變壓器故障應(yīng)急預(yù)案

變壓器故障應(yīng)急預(yù)案

1、表象 1.1 緊急停運(yùn)

1.2 主變各連接部位嚴(yán)重發(fā)熱 1.3 主變聲音異常

2、應(yīng)急處置 2.1 緊急停運(yùn)

2.1.1 發(fā)生事故后，值班運(yùn)行人員應(yīng)立即向值班調(diào)度員及主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)已發(fā)生事故，明確報(bào)告事故發(fā)生的時(shí)間、基本情況。

2.1.2 當(dāng)值調(diào)度員應(yīng)迅速判斷事故所引起后果，啟動(dòng)后備應(yīng)急方案（改變運(yùn)行方式），并根據(jù)情況及時(shí)上報(bào)上級(jí)調(diào)度部門，請(qǐng)求支援。2.2 主變及各連接部位嚴(yán)重發(fā)熱

2.2.1 值班運(yùn)行人員應(yīng)立即向值班調(diào)度員報(bào)告設(shè)備異常情況，請(qǐng)求下一步工作指令。

2.2.2 當(dāng)值調(diào)度員應(yīng)迅速判斷故障可能引起的后果，明確下達(dá)工作指令。2.2.3 啟動(dòng)后備應(yīng)急方案（改變運(yùn)行方式）或通知搶修部門（或相關(guān)單位）確定故障原因，恢復(fù)設(shè)備功能。2.3 主變聲音異常

2.3.1 變壓器運(yùn)行正常時(shí)是發(fā)出連續(xù)勻稱的嗡嗡聲。2.3.2 除此之外的聲音均為異常聲響。

2.3.3 值班運(yùn)行人員應(yīng)立即向值班調(diào)度員報(bào)告設(shè)備異常情況，請(qǐng)求下一步工作指令。

2.3.4 當(dāng)值調(diào)度員應(yīng)迅速判斷故障可能引起的后果，明確下達(dá)工作指令，啟動(dòng)后備應(yīng)急方案。

3、故障判斷 3.1 緊急停運(yùn)

3.1.1 一般為變壓器主體故障，主要有鐵芯局部短路或熔毀，絕緣損壞；線圈間短路、斷線，對(duì)地?fù)舸?；分接開關(guān)觸頭灼傷或有放電；套管對(duì)地?fù)舸┗蚍烹?；或繼電保護(hù)動(dòng)作等。嚴(yán)重時(shí)會(huì)起火。

3.1.2 變壓器自動(dòng)裝置跳閘：此時(shí)應(yīng)檢查外部有無短路，過負(fù)荷和二次線路等故障，如故障原因不在外部，則需要檢查絕緣電阻。3.2 主變及各連接部位嚴(yán)重發(fā)熱

3.2.1 帶荷后發(fā)熱，可能是變壓器功率不匹配；冷卻系統(tǒng)散熱不好；連接部位接觸不良；

3.2.2 變壓器主體本身質(zhì)量存在問題。3.3 主變聲音異常的判斷

3.3.1 變壓器發(fā)出“吱吱”聲時(shí)，說明有閃絡(luò)，這時(shí)必須檢查變壓器金屬件的尖銳部分是否倒鈍。

3.3.2 變壓器有“嗶剝”聲時(shí)，表示有擊穿現(xiàn)象，可能發(fā)生在線圈或鐵芯與夾件間。

4、搶修恢復(fù)

4.1 變壓器主體故障應(yīng)及時(shí)通知廠家來人修理。

4.2 其他故障，應(yīng)先隔離故障設(shè)備，確定故障點(diǎn)。通知搶修部門（或相關(guān)單位）檢修設(shè)備，排除故障。

4.3 功率不匹配、冷卻系統(tǒng)散熱不好、連接部位接觸不良等應(yīng)通知搶修部門（或相關(guān)單位）檢修設(shè)備，排除故障。

4.4 設(shè)備恢復(fù)正常后，重新投入運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)逐一恢復(fù)送電。