电力变压器维护与故障诊断手册

电力变压器维护与故障诊断手册引言电力变压器作为电力系统中的核心设备，承担着电压变换、能量传递和分配的关键作用。其安全、稳定、经济运行直接关系到整个电力系统的可靠性与供电质量。随着电网规模的不断扩大和运行年限的增加，变压器面临的工况日益复杂，对其维护与故障诊断工作提出了更高的要求。本手册旨在提供一套系统、专业且实用的电力变压器维护与故障诊断方法，以期为相关技术人员提供有益的参考，从而有效预防故障发生，提高设备健康水平，延长设备使用寿命。第一章变压器的日常与定期维护变压器的维护工作是保障其长期稳定运行的基石，应坚持“预防为主，防治结合”的原则，通过科学合理的日常巡检与定期维护，及时发现并消除潜在隐患。1.1日常维护日常维护是变压器运行管理中最基础也最频繁的工作，应由运行值班人员或专职维护人员负责执行，并做好详细记录。1.1.1外观检查每日应对变压器进行外观巡视，主要检查内容包括：*整体清洁度：外壳、套管表面应保持清洁，无明显积尘、油污或异物附着。积尘过多可能影响散热，污秽可能导致套管闪络。*有无渗漏油：仔细检查油箱、油枕、套管、阀门、法兰连接处等部位有无渗漏油痕迹。渗漏不仅造成油位降低，还可能导致绝缘受潮、腐蚀金属部件。*油位与油色：油枕或瓦斯继电器（对于胶囊式、隔膜式油枕）的油位应在正常刻度范围内，油位过高或过低均需查明原因。油色应清澈透明，呈淡黄色或浅棕色。若油色变暗、浑浊或出现乳化现象，可能提示油质劣化或进水受潮。*套管状况：套管应无破损、裂纹、掉瓷，表面无严重积污及放电痕迹。套管裙边的伞裙应完整，无破损。*引线与接头：各连接引线应无松动、断股，接头处无过热变色现象（正常为金属本色，过热时可能呈暗红色、黑色或有氧化层）。*压力释放阀/安全气道：压力释放阀的防爆膜应完好无损，无破裂、鼓起现象。安全气道（若有）的玻璃或隔膜应完整。*冷却系统：散热器（片）应清洁无杂物堵塞。风扇、油泵运行时应无异常噪音、振动，转向正确，油温控制启动、停止功能正常。*保护装置及控制回路：瓦斯继电器、温度计、压力释放阀等保护元件外观完好，接线牢固。控制屏（柜）上各种仪表指示正常，指示灯显示正确，无报警信号。*接地系统：本体及中性点接地应牢固可靠，接地引下线无锈蚀、断裂。1.1.2运行参数监测*油温：密切监测顶层油温及绕组温度（若有测温装置），确保不超过规定限值。同时注意油温的变化趋势，与负荷、环境温度的对应关系是否正常。*负荷电流：各侧电流应在额定范围内，三相电流应基本平衡，不平衡度不应超过规定值。*电压：各侧电压应在正常允许偏差范围内，分接开关位置指示正确。*声音：变压器正常运行时发出均匀、轻微的“嗡嗡”声。若声音异常，如声音增大、不均匀、出现“噼啪”声、“咕嘟”声或其他异音，应立即查明原因。1.1.3环境与安保检查*变压器室（或户外场地）应保持清洁、通风良好，无易燃易爆物品，照明充足。*消防设施（灭火器、消防沙等）齐全、有效，置于指定位置。*安全警示标志清晰、完好。1.2定期维护定期维护是在日常维护基础上，按预定周期进行的更深入的检查、测试和维护工作，通常包括月度、季度、年度及结合大修的维护项目。具体周期和项目应根据设备型号、运行状况、环境条件及相关规程要求确定。1.2.1定期检查项目（除日常项目外）*清扫：定期对变压器本体、套管、冷却系统、控制箱等进行清扫，去除表面积尘、油污。*油质检查与处理：*定期取油样进行简化试验（如粘度、闪点、水分、酸值、介损等），必要时进行色谱分析，检测油中溶解气体组分及含量，判断内部有无潜伏性故障。*根据油质情况，决定是否进行过滤或更换。*检查油位计，必要时进行清洗。*绝缘电阻测量：定期测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数，以及铁芯对地、穿心螺栓（若可测）的绝缘电阻，与历史数据比较，判断绝缘状况。*直流电阻测量：测量各相绕组直流电阻及分接开关各档位直流电阻，检查绕组及分接开关的接触是否良好，三相电阻不平衡度是否合格。*分接开关检查与操作：对有载分接开关，应按规定进行操作试验、检查动作顺序、机械限位及电气联锁，定期取分接开关油（或气室）样进行色谱分析和油质化验，必要时更换切换开关油室的绝缘油。无载分接开关在切换档位后，必须测量直流电阻。*冷却系统维护：*清洗散热器（片）、冷却器，去除内部水垢或外部堵塞物。*检查风扇、油泵的电机绝缘、轴承润滑情况，必要时更换润滑油或轴承。*校验冷却系统的自动投切功能。*保护装置校验：定期对瓦斯继电器、温度控制器、压力释放阀、差动保护、过流保护等进行校验，确保其动作准确、可靠。*控制回路检查：检查控制回路接线是否牢固，端子有无松动、过热，熔断器（或空气开关）配置是否正确，辅助电源是否可靠。*密封检查与处理：对各密封部位（如阀门、法兰、套管根部等）进行检查，发现渗漏油时及时处理，更换老化的密封件。1.2.2油务管理*建立完善的油务管理制度，包括新油验收、储油、加油、滤油、油样试验等环节。*保持储油设施清洁、密封良好。*不同牌号、不同厂家的油一般不应混合使用，若必须混合，应进行混油试验确认合格。第二章变压器常见故障诊断变压器故障诊断是通过对其运行状态、试验数据、异常现象的综合分析，判断故障性质、部位及严重程度的过程。准确的诊断是有效处理故障、防止事故扩大的前提。2.1故障类型及现象2.1.1绕组故障*匝间短路：*现象：油温异常升高，油色变深，油中溶解气体色谱分析总烃、乙炔含量超标；可能出现瓦斯保护动作（轻瓦斯报警，重瓦斯跳闸）；严重时短路电流增大，导致差动保护动作跳闸；三相直流电阻不平衡。*原因：绝缘老化、受潮；绕组绕制质量差，存在毛刺、尖角；过电压（操作过电压、雷电过电压）击穿绝缘；机械力（如短路电动力、运输振动）导致绝缘损伤。*相间短路：*现象：通常导致差动保护、瓦斯保护（重瓦斯）动作跳闸，严重时可能有喷油、着火现象；故障前可能有油温急剧升高、瓦斯继电器动作等先兆。*原因：绕组绝缘严重损坏；引线或套管相间绝缘击穿；分接开关相间短路。*接地短路（绕组对铁芯或油箱）：*现象：瓦斯保护动作，可能伴有接地保护动作跳闸；绝缘电阻显著降低；油色谱分析异常。*原因：绕组绝缘老化、受潮、损伤导致对地击穿；异物进入造成接地；铁芯多点接地也可能间接导致绕组故障。*绕组断线或开焊：*现象：开路相无电流，或电流显著减小；三相电压不平衡；可能发出异常声音；若伴随电弧，会导致瓦斯保护动作。*原因：焊接质量不良；导线材质缺陷；短路电流过大导致引线过热熔断；分接开关接触不良或断线。2.1.2铁芯故障*铁芯多点接地或绝缘损坏：*现象：铁芯接地电流增大；油色谱分析总烃、氢气含量可能升高；严重时油温升高，瓦斯继电器动作。*原因：铁芯上遗留有金属异物或毛刺；绝缘漆膜破损；穿心螺栓绝缘损坏或松动；油箱内漏油导致油泥堆积，形成接地通道。*铁芯过热：*现象：油温升高，油色变深；油色谱分析可能出现特征气体；严重时瓦斯保护动作。*原因：铁芯多点接地；铁芯硅钢片间绝缘老化或损坏，涡流增大；夹紧力不足导致片间振动、摩擦，绝缘磨损。2.1.3套管故障*套管闪络或爆炸：*现象：套管表面出现放电痕迹、瓷裙破损；严重时发生爆炸，伴有弧光、浓烟，瓦斯保护、差动保护或接地保护动作跳闸。*原因：套管表面积污严重，受潮；套管内部绝缘老化、受潮、存在气泡或裂纹；电容芯子击穿；末屏接地不良。*套管漏油：*现象：套管油位降低，甚至看不见油位；套管底部或连接处有油渍。*原因：密封件老化、损坏；瓷套与法兰胶合不良；油位计损坏。2.1.4分接开关故障*接触不良：*现象：分接开关档位指示与实际位置不符；运行中发出“吱吱”的放电声或过热导致局部油温升高；瓦斯继电器可能动作；相应绕组直流电阻增大，三相不平衡；油色谱分析可能出现过热特征气体。*原因：触头表面氧化、积垢；触头弹簧压力不足或失效；切换开关错位、接触不到位；操作机构故障，导致分接开关未切换到位。*分接开关油箱漏油：*现象：分接开关本体或与主油箱连接部位渗漏油。*原因：密封件老化、损坏；法兰连接螺栓松动。2.1.5冷却系统故障*散热器（片）堵塞或散热不良：*现象：油温偏高，与负荷不匹配；散热器表面温度分布不均。*原因：散热器表面积灰、油污过多；散热器内部结垢（强迫油循环时）。*风扇、油泵故障：*现象：风扇不转、转速慢或异常振动、噪音；油泵不启动、反转或出力不足；油温升高，冷却系统控制回路报警。*原因：电机损坏；电源故障或接线松动；轴承磨损、卡涩；控制回路故障。2.1.6油箱及附件故障*漏油：各焊接部位、法兰连接处、阀门等由于焊接质量、密封件老化、螺栓松动等原因导致漏油。*瓦斯继电器故障：*误动作：轻瓦斯频繁报警或重瓦斯误跳闸。原因可能是瓦斯继电器内有气体（非故障性，如油中溶解气体析出、换油后空气未排净）、二次回路故障、继电器本身故障。*拒动作：内部故障时瓦斯继电器不动作。原因可能是继电器故障、接线错误或堵塞。*压力释放阀动作：内部故障导致油箱内压力急剧升高时动作喷油，若故障排除后阀门不复位，可能导致持续漏油。2.2故障诊断的基本方法与思路2.2.1感官诊断法利用人的眼、耳、鼻、手等感官，对变压器的外观、声音、气味、温度等进行初步判断。这是现场人员最常用、最直接的初步诊断方法。*看：油位、油色、渗漏油、套管有无破损放电、有无异状烟雾、仪表指示、保护动作情况等。*听：运行声音是否正常，有无异音。*闻：有无焦糊味、油过热味等异常气味。*摸：（在保证安全的前提下）外壳、散热器、引线接头等部位的温度是否正常，有无局部过热。2.2.2运行记录与历史数据分析对比分析故障前后的油温、负荷、电压、电流等运行参数变化，结合设备的历史维护记录、试验数据（如历年绝缘电阻、直流电阻、油色谱数据），寻找异常变化趋势和规律，为诊断提供依据。2.2.3试验数据分析*油中溶解气体色谱分析（DGA）：这是诊断变压器内部潜伏性故障（如过热、放电）的有效方法。通过检测油中H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等特征气体的组分和含量，结合相关判断标准（如三比值法、特征气体法等），可初步判断故障类型和严重程度。*绝缘电阻和吸收比（极化指数）测量：判断整体绝缘状况，是否受潮、老化。*直流电阻测量：判断绕组、分接开关的接触是否良好，有无断线、匝间短路等。*变比测量：检查变比是否符合要求，分接开关位置是否正确。*介损及电容量测量：评估套管、绕组等部件的绝缘状况。*局部放电测量：检测设备内部是否存在局部放电现象及其严重程度。*绕组变形试验：通过低电压阻抗法、频率响应分析法（FRA）等判断绕组是否发生变形。2.2.4综合分析与判断故障诊断往往需要综合运用多种方法，将感官观察、运行数据、试验结果、历史情况等多方面信息进行交叉验证和综合分析，才能得出准确的结论。避免仅凭单一现象或数据下结论。必要时，可借助专业的故障诊断系统或邀请专家进行会诊。第三章故障处理的基本原则1.安全第一：任何故障处理必须在确保人身安全和设备安全的前提下进行。严格执行安全工作规程，做好停电、验电、接地、悬挂标示牌等安全措施。2.迅速准确：发现故障后，应立即汇报，并迅速判断故障性质和严重程度，采取有效措施控制故障发展，防止事故扩大。3.先主后次：优先处理威胁主设备安全运行和影响电网稳定的主要故障。4.不扩大故障：在故障原因未查明、处理措施不明确前，不得盲目操作或强行送电，以免扩大故障范围或损坏设备。5.及时记录：详细记录故障发生的时间、现象、当时的运行工况、保护动作情况、处理过程及结果，为后续分析和总结提供依据。6.专业处理：对于复杂故障或涉及内部核心部件的故障，应由专业检修人员进行处理。结论与建议电力变压器的维护与故障诊断是一项系统性、专业性很强的工作，直接关系到电力系统的安全稳定运行。