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一起变压器低压绕组匝间短路故障分析

一、故障现象描述

(1)在正常运行期间，变压器低压绕组突然出现局部过热现象，伴随有明显的异常声音，声音类似于金属摩擦或轻微的爆裂声。同时，变压器的油温开始缓慢上升，超过了正常运行温度，并且有部分油质因过热而开始产生泡沫。此外，变压器保护装置动作，发出报警信号，但未达到跳闸条件。

(2)故障发生后，通过现场检查发现，低压绕组部分区域的绝缘漆膜有烧毁迹象，且局部存在明显的炭化现象。进一步检查发现，故障点集中在低压绕组某一匝数范围内，该区域的绕组线径明显变细，且存在明显的断裂。同时，该匝数范围内绕组与相邻匝数之间有明显的短路接触，导致电流无法正常流通。

(3)在故障区域附近的绝缘层发现局部破损，推测是由于故障产生的高温导致绝缘材料软化，进而造成绝缘层破损。此外，通过油质分析，发现油中存在异常的固体颗粒，这些颗粒的形态和尺寸与故障区域的绕组线径变细和断裂相符。这些颗粒的形成可能是由于绕组短路时产生的电弧烧蚀和炭化所致。

二、故障原因分析

(1)故障原因初步分析表明，该变压器低压绕组匝间短路故障可能是由多方面因素综合作用的结果。首先，变压器在长期运行过程中，绕组受到温度、湿度、机械振动等多种因素的影响，导致绝缘性能逐渐下降。据相关数据显示，变压器绕组绝缘性能的下降速度与温度呈正相关，温度每升高10℃，绝缘性能下降速度大约增加一倍。例如，某次故障的变压器，在运行5年后，其绝缘电阻值下降了50%，这为匝间短路故障埋下了隐患。

(2)其次，变压器在制造和安装过程中可能存在缺陷，如绕组线径不均匀、绝缘层涂覆不均匀、固定不牢固等。这些缺陷在变压器运行过程中会逐渐扩大，最终导致局部过热和短路。据某电力公司对近5年变压器故障统计，由于制造和安装缺陷导致的匝间短路故障占比高达30%。以某次故障为例，经检查发现，变压器低压绕组线径不均匀，最小线径比最大线径小10%，导致该匝数范围内绕组承受的电流远大于其他匝数，最终发生短路。

(3)最后，变压器在运行过程中，由于负载变化、电压波动、谐波等因素的影响，绕组会受到额外的应力。当这种应力超过绕组的绝缘承受能力时，就会发生局部放电，进而引发匝间短路。例如，在某次故障中，变压器运行时电压波动较大，最高电压峰值达到额定电压的1.2倍，导致绕组局部放电，最终发生匝间短路。此外，谐波的存在也会加剧绕组的绝缘老化，缩短其使用寿命。据某电力公司统计，谐波引起的变压器故障占比约为20%。

三、故障诊断与处理

(1)故障诊断过程中，首先对变压器进行了全面的电气试验，包括绝缘电阻测试、直流电阻测试、交流耐压试验等。通过这些试验，确定了故障的具体位置和范围。绝缘电阻测试结果显示，故障区域的绝缘电阻值显著低于其他区域，进一步证实了匝间短路的存在。直流电阻测试显示，故障区域的电阻值异常增大，与正常绕组电阻值有显著差异。

(2)在确定故障位置后，对变压器进行了解体检查。在低压绕组内部，发现故障点集中在某一匝数范围内，该区域的绕组线径明显变细，存在多处断裂，且绕组与相邻匝数之间有明显的短路接触。同时，发现绝缘层存在局部破损，进一步证实了故障是由绝缘性能下降和局部放电引起的。针对故障点，进行了详细的记录和拍照，以便后续分析。

(3)处理故障时，首先对故障区域进行了清理，去除炭化物和损坏的绝缘材料。然后，对受损的绕组线进行修复，采用相应的绝缘材料和修复技术，如缠绕绝缘带、涂抹绝缘漆等，确保修复后的绕组绝缘性能符合要求。在修复完成后，对变压器进行了重新组装和电气试验，确保其能够恢复正常运行。此外，对变压器进行了全面检查，包括油质分析、温度监测等，以确保其长期稳定运行。

四、预防措施与总结

(1)针对变压器低压绕组匝间短路故障的预防，首先应加强变压器的日常维护和检查。根据某电力公司的统计，定期对变压器进行预防性试验，如绝缘电阻测试、直流电阻测试等，可以有效发现潜在故障，预防事故发生。例如，某次预防性试验中，通过绝缘电阻测试发现变压器绝缘性能下降，及时进行了维修，避免了匝间短路故障。

(2)在变压器制造和安装过程中，应严格控制质量，确保绕组线径均匀、绝缘层涂覆均匀、固定牢固。据某电力公司统计，由于制造和安装缺陷导致的变压器故障占比约为30%。因此，加强对制造和安装过程的监督，严格执行相关标准和规范，对于预防匝间短路故障具有重要意义。

(3)对于变压器运行过程中的负载变化、电压波动、谐波等问题，应采取相应的措施进行控制。例如，安装谐波滤波器可以有效降低谐波对变压器的影响，提高变压器绝缘性能。某电力公司在安装谐波滤波器后，变压器故障率降低了40%。此外，加强电压监测，确保电压波动在合理范围内，也是预防匝间短路故障的重要措施。通过这些预防措施，可以有效降低变压器故障率，提高电力系统的稳定性和