大功率干式变压器故障案例统计分析

从干式变压器故障模式的损坏程度来区分干式变压器的故障机理，是电力干式变压器可靠性分析和风险评估的必要前提。通过对110千伏及以上电压等级的干式变压器故障案例进行随机抽样，对获得的数据进行总结分析，初步形成干式变压器故障模式与故障严重程度及原因的关系。[关键词]电力干式变压器；故障模式；大型干式电力变压器是输电枢纽和电网运行的主要设备，其安全性和可靠性是保证电力系统可靠运行的必要门槛。随着电力系统规模和干式变压器单机容量的不断增加，其故障给民经济造成的损失越来越大，因此对干式变压器进行可靠性分析和风险评估变得越来越重要。1干式变压器故障分类根据统计分析的需要，可以对干式变压器故障进行相应的分类。1.1干式变压器故障按零件分类。干式变压器故障通常可分为绕组故障、铁芯故障、分接开关故障、引线故障、套管故障、绝缘故障和密封故障。1.2干式变压器故障分类根据原因，干式变压器故障的原因基本可以分为：(1)制造：制造工艺不好，设计不合理，材料质量差，异物进入，杂质；(2)维修：维修不当、受潮、误操作、振动；(3)环境：外部短路、雷击、自然损坏；(4)其他。1.3干式变压器故障按严重程度分类。不同故障模式按严重程度分类：(1)一级灾害：干式变压器爆炸或完全损坏；(2)二级杀伤力：干式变压器性能严重退化或严重损坏，必须立即停机；(3)三级临界：干式变压器性能轻度退化或轻度损坏；(4)四级轻度：对干式变压器运行影响不大，但需要不定期维护。2干式变压器故障定位分析2.1绕组故障干式变压器的绕组是干式变压器的心脏，它构成了干式变压器输入输出功率的电路。其故障模式可分为：绕组短路、绕组开路、绕组松动、变形、位移和绕组烧损。绕组短路可分为层间短路、匝间短路、饼间短路和股间短路。干式变压器的绕组故障除了各种因素外，大部分是由于绕组结构和绝缘不合理造成的，绕组短路的发生率较高，不仅影响绕组本身，而且对铁芯、引线和绝缘屏的影响也很大。这种毛病是致命的。此时，干式变压器可能会发生局部高温或局部高能放电。如果不及时处理，干式变压器的绕组会完全损坏。在严重的情况下，它的油温会迅速上升，体积会扩大，甚至导致干式变压器爆炸，升级为灾难性故障。对于干式变压器绕组绝缘松动、变形、不稳定和损坏的现象，虽然干式变压器在这种情况下可以运行，但其内部本质上已经损坏，短路电阻差。如果外部短路或受雷击影响，绕组会进一步松动，内部场强分布不均匀，容易导致局部放电，损坏导线。此外，松散的导线在电磁力的作用下容易振动，相互摩擦，切断绝缘。绕组烧损是指绕组的绝缘部分碳化，较终形成绕组短路，发展成致命故障，所以这种故障是临界故障。当绕组断开时，干式变压器将运行在非全相状态，干式变压器的低压三相电压和电流不平衡，三相DC电阻也不平衡；两相开路干式变压器不能运行；当低压侧开路时，干式变压器在单相负载下运行，开路的两个p #p#分页标题#e#

铁芯的故障模式可分为铁芯多点接地、铁芯接地不良和铁芯片间短路。铁芯多点接地可分为动态铁芯多点接地和可靠多点接地。干式变压器的铁芯故障往往是由铁芯多点接地引起的，并伴随着铁芯的局部过热。运行时间过长，油纸绝缘老化，绝缘垫碳化，芯片绝缘层老化，甚至芯的接地线烧坏。这种错误是严重的错误。铁心片间短路会在强磁场中形成涡流，使铁心局部过热。铁芯接地不良也会使铁芯局部过热。同时，介质损耗也会超标。局部过热容易烧坏铁心片间的绝缘，扩大铁心故障，所以也是临界故障。但铁芯的动态接地会有所不同，主要是杂质在电场力的作用下形成，由一些杂质纤维和金属粉末形成，有时会在大电流的冲击下被破坏，情况不稳定，一般不影响干式变压器的运行，但会因不规则的局部过热而损伤内部绝缘，属于轻度故障。2.3分接开关故障有载分接开关内部传动结构复杂，经常操作和切换，其故障直接影响干式变压器的正常运行。由于高温和绝缘油的影响，分接开关容易氧化接触面，产生氧化膜，增加触点间接触不良的电阻，造成局部高温，损坏接触面。主要失效模式为汽缸爆炸、接触烧伤、齿轮紊乱、齿轮损坏。气缸的爆炸甚至可能导致干式变压器着火，这是一个致命的故障。开关档位顺序混乱、档位损坏和触点烧坏会使故障扩大为严重故障。2.4引线故障引线是干式变压器内部绕组出口与外部接线之间的中环连接，其接头由焊接而成，因此焊接质量直接影响引线故障。主要失效模式为引线短路、引线开路和引线接触不良。如果引线间短路不及时处理，会导致绕组短路，这是一种致命的故障，事故会发展成灾难性的故障。引线接地短路和接触不良会导致引线局部高温烧坏，导致干式变压器停运，这是一种严重故障。2.5套管故障套管是干式变压器内绕组与油箱外引线连接的重要保护装置。长期受电场、风雨、污染等影响，容易裂瓷釉

绝缘老化，是干式变压器故障多发部位。其故障模式主要有：套管炸裂、套管位移、开焊、局部放电。套管爆炸致使干式变压器停运甚至烧毁，故属于致命性故障；套管位移、开焊将会有水顺着套管进入干式变压器本体内，极易导致干式变压器绕组短路或相间短路，局部放电或局部过热，易使套管内部绝缘击穿，属临界性故障。

2.6绝缘故障

干式变压器内部绝缘是干式变压器质量优劣的关键，大部分故障都是因绝缘性能不佳引起，因而绝缘的好坏是干式变压器能否长期、安全可靠运行的基本保证。绝缘故障模式可分为：绝缘损伤、介损超标。

绝缘损伤与介损超标在 短期内干式变压器仍能正常运行，但这些故障会使干式变压器内部产生局部放电或局部轻度过热现象，进一步损伤绝缘导致干式变压器内绕组局部短路、绝缘件碳化等故障，属轻度性故障。#p#分页标题#e#

2.7密封不良

干式变压器密封不良主要是接头处处理不好，如焊接质量不良、螺栓乱扣以及法兰不平等原因造成。其后果是漏油、漏气，故障时不易发现，影响范围大。故障模式有密封圈老化、瓷套脱落或破裂、箱体焊点裂纹、潜油泵处漏气等。

3干式变压器故障分类统计

3.1干式变压器故障按部位分类统计

通过对1990-2000年110kV及以上电压等级电力干式变压器故障实例进行随机抽样整理分析，其故障按部位分类统计如表1所示。

3.2干式变压器故障按原因分类统计

对上述299次干式变压器故障按故障原因来分，其统计结果如表2所示。

由统计数字可以看出，干式变压器产品质量不良是干式变压器故障的较主要原因，因而必须加强干式变压器出厂、安装及检修的验收，严格把关。其次，运行维护不当也是干式变压器故障的一个重要原因，要努力提高运行人员的专业水平，以便有效地减小故障率。

3.3干式变压器故障按严酷程度分类统计

上述干式变压器故障按不同严酷程度的分布如表3所示。

从故障严酷程度的统计可以看出，干式变压器故障以临界性故障出现较多，灾难性故障出现率较低但危害程度较大，致命性故障出现率较高，轻度性故障率不高；严酷程度低的故障进一步发展可能逐级或越级成为严酷度高的故障，因而在干式变压器运行维护时要坚决杜绝Ⅰ类故障、加强防范Ⅱ类故障，密切注意Ⅲ类，时刻提防Ⅳ类故障。对于轻度性故障也不可掉以轻心，若不及时处理，故障将会扩大，如干式变压器渗漏，长期下去，一旦干式变压器缺油，绕组露出油面，将会导致相间短路，甚至干式变压器烧毁；又如密封不严会使干式变压器绝缘性能下降，可能诱发绕组短路、铁心多点接地等故障。

4结语

大型电力干式变压器灾难性故障或致命性故障不仅给自身带来巨大的损失，同时也严重地影响到电网的安全运行。因此，对电力干式变压器应建立在线监测装置，密切注视其临界状态，确定是否需要进行检修，能有效地防止故障状态的转化，减少或避免电力干式变压器故障发展带来的损失，提高电力干式变压器运行的可靠性。

来源：中电站集控运行技术网