变压器绝缘故障类型有哪些？
变压器绝缘故障类型有哪些？
有关变压器绝缘故障问题，电力变压器有油浸变压器和干式树脂变压器两种，电力变压器的绝缘故障，分为固体纸绝缘故障与液体油绝缘故障，分析了变压器绝缘故障的原因与处理措施。
原文标题：变压器绝缘故障
目前应用最广泛的电力变压器有油浸变压器和干式树脂变压器两种，电力变压器的绝缘即是变压器绝缘材料组成的绝缘系统，它是变压器正常工作和运行的基本条件，变压器的使用寿命是由绝缘材料(即油纸或树脂等)的寿命所决定的。实践证明，大多变压器的损坏和故障都是因绝缘系统的损坏而造成。
据统计，因各种类型的绝缘故障形成的事故约占全部变压器事故的85％以上。
对正常运行及注意进行维修管理的变压器，其绝缘材料具有很长的使用寿命。国外根据理论计算及实验研究表明，当小型油浸配电变压器的实际温度持续在95℃时，理论寿命将可达400年。
设计和现场运行的经验说明，维护得好的变压器，实际寿命能达到50～70年：而按制造厂的设计要求和技术指标，一般把变压器的预期寿命定为20一40年。变压器绝缘故障类型有哪些。
因此，保护变压器的正常运行和加强对绝缘系统的合理维护，很大程度上可以保证变压器具有相对较长的使用寿命，而预防性和预知性维护是提高变压器使用寿命和提高供电可靠性的关键。
油浸变压器中，主要的绝缘材料是绝缘油及固体绝缘材料绝缘纸、纸板和木块等c所谓变压器绝缘的老化，就是这些材料受环境因素的影响发生分解，降低或丧失了绝缘强度。
1．固体纸绝缘故障
固体纸绝缘是油浸变压器绝缘的主要部分之一，包括：绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝缘卷、绝缘绑扎带等，其主要成分是纤维素，化学表达式为(C6H10O6)n，式中n为聚合度。一般新纸的聚合度为1300左右，当下降至250左右，其机械强度已下降了一半以上，极度老化致使寿命终止的聚合度为150～200。
绝缘纸老化后，其聚合度和抗张强度将逐渐降低，并生成水、CO、CO2，其次还有糠醛(呋喃甲醛)。这些老化产物大都对电气设备有害，会使绝缘纸的击穿电压和体积电阻率降低、介损增大、抗拉强度下降，甚致腐蚀设备中的金属材料。
固体绝缘具有不可逆转的老化特性，其机械和电气强度的老化降低都是不能恢复的。变压器的寿命主要取决于绝缘材料的寿命，因此油浸变压器固体绝缘材料，应既具有良好的电绝缘性能和机械特性，而且长年累月的运行后，其性能下降较慢，即老化特性好。
(1)纸纤维材料的性能。
绝缘纸纤维材料是油浸变压器中最主要的绝缘组件材料，纸纤维是植物的基本固体组织成分，组成物质分子的原子中有带正电的原子核和围绕原子核运行的带负电的电子，与金属导体不同的是绝缘材料中几乎没有自由电子，绝缘体中极小的电导电流主要来自离子电导。
纤维素由碳、氢和氧组成，这样由于纤维素分子结构中存在氢氧根，便存在形成水的潜在可能，使纸纤维有含水的特性。此外，这些氢氧根可认为是被各种极性分子(如酸和水)包围着的中心，它们以氢键相结合，使得纤维易受破坏：同时纤维中往往含有一定比例(约7％左右)的杂质，这些杂质中包括一定量的水分，因纤维呈胶体性质，使这些水分尚不能完全除去。这样也就影响了纸纤维的性能。
极性的纤维不但易于吸潮（水分使强极性介质），而且当纸纤维吸水时，使氢氧根之间的相互作用力变弱，在纤维结构不稳定的条件下机械强度急剧变坏，因此，纸绝缘部件一般要经过干燥或真空子燥处理和浸油或绝缘漆后才能使用，浸漆的目的是使纤维保持润湿．保证其有较高的绝缘和化学稳定性及具有较高的机械强度。同时，纸被漆密封后，可减少纸对水分的吸收，阻止材料氧化，还町填充空隙，以减小可能影响绝缘性能、造成局部放电和电击穿的气泡。但也有的认为浸漆后再浸油，可能有些漆会慢慢溶人油内，影响油的性能，对这类油漆的应用应充分子以注意。
当然，不同成分纤维材料的性质及相同成分纤维材料的不同品质，其影响大小及性能也不同，如棉花中纤维成分最高，大麻中纤维最结实，某些进口绝缘纸板由于其处理加工好，使性能明显优于国产某些材质的纸板等。变压器大多绝缘材料都是用各种型式的纸(如纸带、纸板、纸的压力成型件等)作绝缘的。因此在变压器制造和检修中选择好纤原料的绝缘纸材料是非常重要的。纤维纸的特殊优点是实用性强、价格低、使用加工方便，在温度不高时成型和处理简单灵活，且重量轻，强度适中，易吸收浸渍材料(如绝缘漆、变压器油等)。
(2)纸绝缘材料的机械强度。
油浸变压器选择纸绝缘材料最重要的因素除纸的纤维成分、密度、渗透性和均匀性以外，还包括机械强度的要求，包括耐张强度、冲压强度、撕裂强度和坚韧性：
1)耐张强度：要求纸纤维受到拉伸负荷时，具有能耐受而不被拉断的最大应力。
2)冲压强度：要求纸纤维具有耐受压力而不被折断的能力的量度。
3)撕裂强度：要求纸纤维发生撕裂所需的力符合相应标准。
4)坚韧性：是纸折叠或纸板弯曲时的强度能满足相应要求。
判断固体绝缘性能可以设法取样测量纸或纸板的聚合度，或利用高效液相色谱分析技测量油中糠醛含量，以便于分析变压器内部存在故障时，是否涉及固体绝缘或是否存在引起线圈绝缘局部老化的低温过热，或判断固体绝缘的老化程度。对纸纤维绝缘材料在运行及维护中，应注意控制变压器额定负荷，要求运行环境空气流通、散热条件好，防止变压器温升超标和箱体缺油。还要防止油质污染、劣化等造成纤维的加速老化，而损害变压器的绝缘性能、使用寿命和安全运行。
(3)纸纤维材料的劣化。
包括三个方面：
1)纤维脆裂。当过度受热使水分从纤维材料中脱离，更会加速纤维材料脆化。由于纸材脆化剥落，在机械振动、电动应力、操作波等冲击力的影响下可能产生绝缘故障而形成电气事故。
2)纤维材料机械强度下降。纤维材料的机械强度随受热时间的延长而下降，当变压器发热造成绝缘材料水分再次排出时，绝缘电阻的数值可能会变高，但其机械强度将会大大下降，绝缘纸材将不能抵御短路电流或冲击负荷等机械力的影响。
3)纤维材料本身的收缩。纤维材料在脆化后收缩，使夹紧力降低，可能造成收缩移动，使变压器绕组在电磁振动或冲击电压下移位摩擦而损伤绝缘。
2．液体油绝缘故障
液体绝缘的油浸变压器是1887年由美国科学家汤姆逊发明的，1892年被美国通用电气公司等推广应用于电力变压器，这里所指的液体绝缘即是变压器油绝缘。油浸变压器的特点：①大大提高了电气绝缘强度，缩短了绝缘距离，减小了设备的体积；②大大提高了变压器的有效热传递和散热效果，提高了导线中允许的电流密度，减轻了设备重量，它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环，传递到变压器外壳和散热器进行散热，从而提高了有效的冷却降温水平；③由于油浸密封而降低了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度，延长了使用寿命。
变压器绝缘故障常见原因
1、工厂试验时应将供货的套管安装在变压器上进行试验；所有附件在出厂时均应按实际使用方式经过整体预装。
2、出厂局部放电试验测量电压为1.5Um/ 1.732 时，220kV 及以上电压等级变压器高、中压端的局部放电量不大于100pC。110(66)kV 电压等级变压器高压侧的局部放电量不大于100pC。330kV及以上电压等级强迫油循环变压器应在油泵全部开启时(除备用油泵)进行局部放电试验。
3、生产厂家首次设计、新型号或有运行特殊要求的220kV 及以上电压等级变压器在首批次生产系列中应进行例行试验、型式试验和特殊试验（承受短路能力的试验视实际情况而定），当一批供货达到6 台时应抽1 台进行短时感应耐压试验（ACSD）和操作冲击试验（SI）。
4、新安装和大修后的变压器应严格按照有关标准或厂家规定进行抽真空、真空注油和热油循环，真空度、抽真空时间、注油速度及热油循环时间、温度均应达到要求。对采用有载分接开关的变压器油箱应同时按要求抽真空，但应注意抽真空前应用连通管接通本体与开关油室。为防止真空度计水银倒灌进设备中，禁止使用麦氏真空计。
5、装有密封胶囊、隔膜或波纹管式储油柜的变压器，必须严格按照制造厂说明书规定的工艺要求进行注油，防止空气进入或漏油，并结合大修或停电对胶囊和隔膜、波纹管式储油柜的完好性进行检查。
6、充气运输的变压器运到现场后，必须密切监视气体压力，压力过低时（低于0.01MPa）要补干燥气体，现场放置时间超过3 个月的变压器应注油保存，并装上储油柜和胶囊，严防进水受潮。注油前，必须测定密封气体的压力，核查密封状况，必要时应进行检漏试验。为防止变压器在安装和运行中进水受潮，套管顶部将军帽、储油柜顶部、套管升高座及其连管等处必须密封良好。必要时应测露点。如已发现绝缘受潮，应及时采取相应措施。
7、110（66）kV 及以上变压器在运输过程中，应按照相应规范安装具有时标且有合适量程的三维冲击记录仪。主变就位后，制造厂、运输部门、用户三方人员应共同验收，记录纸和押运记录应提供用户留存。
8、110（66）kV 及以上电压等级变压器在出厂和投产前，应用频响法和低电压短路阻抗测试绕组变形以留原始记录；110(66)kV 及以上电压等级的变压器在新安装时应进行现场局部放电试验；对110（66）kV 电压等级变压器在新安装时应抽样进行额定电压下空载损耗试验和负载损耗试验；如有条件时，500kV 并联电抗器在新安装时可进行现场局部放电试验。现场局部放电试验验收，应在所有额定运行油泵（如有）启动以及工厂试验电压和时间下，220kV及以上变压器放电量不大于100pC。
9、对运行年限超过15 年储油柜的胶囊和隔膜应更换。
10、对运行超过20 年的薄绝缘、铝线圈变压器，不宜对本体进行改造性大修，也不宜进行迁移安装，应加强技术监督工作并逐步安排更新改造。
11、按照《输变电设备状态检修试验规程》（DL/T393-2010）开展红外检测，新建、改扩建或大修后的变压器（电抗器），应在投运带负荷后不超过1 个月内(但至少在24h 以后)进行一次精确检测。220kV 及以上电压等级的变压器（电抗器）每年在季节变化前后应至少各进行一次精确检测。在高温大负荷运行期间，对220kV 及以上电压等级变压器（电抗器）应增加红外检测次数。精确检测的测量数据和图像应存入数据库。
12、220 千伏及以上油浸式变压器（电抗器）和位置特别重要或存在绝缘缺陷的110（66）千伏油浸式变压器宜配置多组份油中溶解气体在线监测装置；且每年在进入夏季和冬季用电高峰前分别进行一次与离线检测数据的比对分析，确保检测准确。
变压器绝缘故障类型(酷爱电子网总结）：
1.绕组的主绝缘和匝间绝缘故障：变压器绕组的主绝缘和匝间绝缘是容易发生故障的部位。
主要原因：由于长期过负荷运行，或散热条件差，或使用年限长，使变压器绕组绝缘老化脆裂，抗电强度大大降低;变压器多次受短路冲击，使绕组受力变形，隐藏着绝缘缺陷，一旦遇有电压波动就有可能将绝缘击穿;变压器油中进水，使绝缘强度大大降低而不能承受允许的电压，造成绝缘击穿;在高压绕组加强段处或低压绕组部位，因统包绝缘膨胀，使油道阻塞，影响散热，使绕组绝缘由于过热而老化，发生击穿短路;由于防雷设施不完善，在大气过电压作用下，发生绝缘击穿。
2.引线绝缘故障：变压器引线通过变压器套管内腔引出与外部电路相连，引线是靠套管支撑和绝缘的。由于套管上端帽罩(将军帽)封闭不严而进水，引线主绝缘受潮而击穿，或变压器严重缺油使油箱内引线暴露在空气中，造成内部闪络，都会在引线处发生故障。
3.铁芯绝缘故障：变压器铁芯由硅钢片叠装而成，硅钢片之间有绝缘漆膜。由于硅钢片紧固不好，使漆膜破坏产生涡流而发生局部过热。同理，夹紧铁芯的穿芯螺丝、压铁等部件，若绝缘破坏，也会发生过热现象。此外，若变压器内残留有铁屑或焊渣，使铁芯两点或多点接地，都会造成铁芯故障。
4.变压器套管闪络和爆炸：变压器高压侧(110kV及以上)一般使用电容套管，由于瓷质不良故而有沙眼或裂纹;电容芯子制造上有缺陷，内部有游离放电;套管密封不好，有漏油现象;套管积垢严重等，都可能发生闪络和爆炸。
5.分接开关故障：变压器分接开关是变压器常见故障部位之一。
分接开关分无载调压和有载调压两种，常见故障的原因是：
1)无载分接开关：
由于长时间靠压力接触，会出现弹簧压力不足，滚轮压力不均，使分接开关连接部分的有效接触面积减小，以及连接处接触部分镀银磨损脱落，引起分接开关在运行中发热损坏;分接开关接触不良，引出线连接和焊接不良，经受不住短路电流的冲击而造成分接开关被短路电流烧坏而发生故障;由于管理不善，调乱了分接头或工作大意造成分接开关事故。
2)有载分接开关：
带有载分接开关的变压器，分接开关的油箱与变压器油箱一般是互不相通的。若分接开关油箱发生严重缺油，则分接开关在切换中会发生短路故障，使分接开关烧坏。
变压器绝缘故障的原因
变压器绝缘故障的原因影响变压器绝缘性能的主要因素有：温度、湿度、油保护方式和过电压影响等。
(1)温度的影响。
电力变压器为油、纸绝缘，在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关系曲线。一般情况下，温度升高，纸内水分要向泊中析出;反之，则纸要吸收油中水分。因此，当温度较高时，变压器内绝缘油的微水含量较大;反之，微水含量就小。
温度不同时，使纤维素解环、断链并伴随气体产生的程度有所不同。在一定温度下，CO和CO2的产生速度恒定，即油中CO和C02气体含量随时间呈线性关系。在温度不断升高时，CO和CO2的产生速率往往呈指数规律增大。因此，油中CO和CO2的含量与绝缘纸热老化有着直接的关系，并可将含量变化作为密封变压器中纸层有无异常的判据之一。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度，而绝缘的老化又取决于运行的温度。如油浸变压器在额定负载下，绕组平均温升为65℃，最热点温升为78℃，若平均环境温度为20C，则最热点温度为98℃;在这个温度下，变压器可运行20—30年，若变压器超载运行，温度升高，促使寿命缩短。国际电工委员会(1EC)认为A级绝缘的变压器在80～140C温度范围内，温度每增加6℃，变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍，这就是6℃法则，说明对热的限制已比过去认可的8℃法则更为严格。母线加工机
(2)湿度的影响。
水分的存在将加速纸纤维素降解。因此，CO和叫的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时，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。绝缘油中的微量水分是影响绝缘特性的重要因素之一。绝缘油中微量水分的存在，对绝缘介质的电气性能与理化性能都有极大的危害，水分可导致绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数tg8增大，促进绝缘油老化，绝缘性能劣化。而设备受潮，不仅导致电力设备的运行可靠性和寿命降低，更可能导致设备损坏甚至危及人身安全。
(3)油保护方式的影响。
变压器油中氧的作用会加速绝缘分解反应，而含氧量与油保护方式有关。另外，池保护方式不同，使CO和CO2在油中解和扩散状况不同。如CO的溶解小，使开放式变压器CO易扩散至油面空间。
相关推荐
电工基础入门必看
