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电力变压器内部常见故障分析

电力变压器由一次绕组、二次绕组和铁芯等三个基本部件组成，造成变压器

故障的原因主要有：设计制造工艺、包装、运输、装卸、现场安装工艺质量、运

行过程的异常状况（过负荷、线路冲击、谐波含量）、遭受雷击、误操作、动物

危害、维护管理不当等。但是，不管什么原因造成的故障，最终还是与其内部结

构有关，下面针对变压器不同内部结构的常见故障，分析其主要原因。

一、从绕组的连接方式分析：

电力变压器的绕组有螺旋式、连续式、纠结式、纠连式等。

螺旋式线圈因由多根导线并绕，导线排布时难免存在换位现象，制造时由于

换位过程需要弯扭导线，易使导线扭伤。因此采用螺旋式线圈绕组的变压器最常

见的故障原因是，绕组线圈换位处导线扭伤导致的匝间绝缘受损，从而造成匝间

短路。多股导线并绕时，若股绝缘损伤，导致股间短路而造成环流。这类故障均

为典型的涉及固体绝缘的过热性故障。虽然线圈匝间经垫块隔开，但当过热严重

时，也可导致匝间短路放电。

连续式线圈由1～4跟导线并绕成若干匝构成一组“线饼”，即线段，段间

由垫块支撑构成横向油道。导线同样需要换位。若采用多股并绕，则可能造成与

螺旋式线圈同样的常见故障。特别式这种线圈形式因受雷击过电压作用时，纵向

电位梯度分布不均匀，端部电位升高，需加静电屏，严重的需加绝缘层。由于绝

缘层的厚度增加导致线圈层间间隙减少，从而造成油道堵塞，引起涉及固体绝缘

材料的局部过热故障。

以上两种线圈形式属于老式结构。螺旋式仅适用于35kV电压等级的变压器，

连续式也只适用于35～110kV电压等级的变压器。现代变压器制造多采用纠结式

或纠连式线圈结构。因其增大了线圈纵向电容，改善了雷击过电压分布，从而可

以防止雷击造成的匝间击穿事故。但是，纠结式线饼间需焊接连线，焊接头较多。

如果连线和段间纠结线接头焊接不良容易造成局部过热，严重的会引起匝间或段

间电弧放电事故。

二、从变压器的紧固方式分析：

变压器的紧固分为幅向紧固和轴向紧固。

变压器的幅向紧固包括线圈对铁芯紧固和各线圈间的紧固。前者采用软纸筒

和撑条，后者以水平垫块与相邻的绝缘纸筒贴紧，并在纸筒间加撑条实现。对于

大型变压器，绝缘构件易在绝缘胶合处、撑条、支撑高压线圈外围屏的长垫块、

绕组垫块以及相间围屏等处树枝状沿面放电，以至出现孔洞、碳化烧焦痕迹。这

类故障早期出现一定量的H和CH以及微量CH，长期发展，可造成三种气体含

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量超标，且CO/CO＞0.3，是典型的涉及固体绝缘的高能量放电故障。

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变压器绕组的轴向紧固是采用压板和压钉实现的。一般变压器的高低压线圈

是共用一个金属开口压板的。而大型变压器则是内外线圈各自单独采用一个绝缘

压板。并分别采用反压钉和正压钉压紧。对于金属开口压板，如果压钉与开口压

板之间绝缘（压钉、钉碗）破损或位移，可能通过压钉、压板、铁夹件，另一

侧压钉、压板而是金属开口闭合，形成短路环流。金属开口压板还可能因杂散漏

磁而引起过热。大型变压器因系采用绝缘纸板作为压板，不安全排除金属开口开

闭合而形成短路环流的问题。此外，必须注意压钉松动时，易造成压钉与压钉碗

内的垫片间产生悬浮电位放电。

三、从变压器内部电磁屏蔽措施分析：

变压器内部还采用了许多电磁屏蔽措施。例如，大型电抗器端部磁屏蔽环，

高压套管均压球（500kV变压器高压引线进入均压球前还经过非磁性材料屏蔽

环），铁芯屏蔽，低压套管尾部磁屏蔽板和邮箱内壁磁屏蔽等。这些构件常见的

故障有：

（1）磁屏蔽不良，因漏磁而造成过热，如套管升高座螺栓、箱沿螺栓以及

低压侧屏蔽板处常见。

（2）设计不周，不能实现屏蔽作用，因形成闭合环造成内部发热。例如：

一台500kV电抗器端部采用的金属屏蔽线，两端以金属材料与铁轭夹件焊接作为

支撑，形成闭合环，造成严重过热。

（3）磁屏蔽元件接地焊接不良，甚至接地点开焊造成悬浮电位而产生火花

放电。

（4）高压引线未进入均压球或位置调整不当，如：引线搭在均压球上或均

压球脱落等，造成火花放电。

四、从变压器导电回路分析：

对于变压器导电回路的故障，除了一般绝缘导体过热属于低温（低于150℃）

过热之外，其他大多为高温过热，严重的甚至时击穿放电性。其最常见的部位多

在于分接开关