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[摘 要]电力变压器承担着电压变换、电能分配和传输等服务，在长期运行工作中不可避免地会发生多种故障，其中内部过热故障通常由磁路故障、导体故障、接点接触不良和局部散热不良等原因引起，如果不及时处理会引发电力变压器的损坏而影响电力系统的供电可靠性，因此探究电力变压器内部过热故障的诊断与处理措施，对于预防同类事故的重复发生具有十分重要的现实意义。
[关键词]电力变压器；内部过热；故障诊断；处理措施
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0034-01
1.电力变压器内部过热故障发生的原因
引发电力变压器过热的原因较多，笔者认为大体可以归纳为如下几个方面：
（1）铁芯多点接地引发的过热故障
变压器运行过程中，为防止铁芯产生断续的充放电现象，铁芯必须有一点可靠接地。如果变压器运行过程中铁芯多点接地，那么铁芯中产生的涡流会使铁损增大，铁芯发生局部过热。此外，变压器在铁芯多点接地下连续运行将导致油和绕组过热，使油纸绝缘老化并引起铁芯两叠片间绝缘层老化而脱落，从而使铁芯过热加剧。
在处理变压器事故中发现，导致铁芯多点接地而引发过热故障的因素主要包括如下方面：铁芯夹件肢板距心柱太紧，铁芯叠片因某种原因翘起而触及到夹件肢板，铁轭螺杆的衬套过长而与铁扼叠片相碰；因潜油原轴承磨损产生的金属粉淤积在油箱底部，在电磁力作用下形成桥路，将下铁轭与垫脚或箱底接通；铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损，使垫脚铁轭处叠片相碰；下夹件与铁轭阶梯间的木质垫块受潮或表面不清洁，因油泥较多而使其绝缘电阻下降为零；人为因素，如油箱中留有铁钉、焊条头、短钢丝甚至工具等金属异物使铁芯叠片与箱体构通，变压器安装完后未将油箱顶盖上用于运输的定位销翻过来或去掉等。
（2）分接开关触头过热
分接开关在频繁的调压中会造成触头间的磨损、腐蚀和污染，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，触头间的接触压力下降，从而使接触电阻增大而引发触头过热；分接开关的紧固件由于运行振动等原因引发紧固连接处的松动，也会使接触电阻增大而引发触头过热；无励磁调压变压器的分接开关会由于触头表面腐蚀、氧化和触头间接触压力减少，而使接触电阻增大，从而形成变压器内部过热故障。
（3）绕组过热
引发变压器绕组过热故障的原因包括如下方面：绕组在出厂时焊接部位没有妥当处理，长时间运行后老化而引发焊接部位出现过热现象；绕组使用的材质不当，变压器带负荷运行后导致绕组缓慢变热；制造厂家为降低变压器损耗，在绕制变压器绕组时采用了带有统包绝缘的换位导线，由于此项技术使用不当，变压器长期运行后会出现统包绝缘膨胀而堵塞油道，造成局部绕组得不到充分冷却而发热。
（4）引线过热
引线过热故障约占到变压器内部过热故障的15%，主要出现在变压器低压绕组与套管的连接处。引发引线过热故障的原因包括如下方面：安装或检修后，套管连接螺丝没拧紧或变压器运行在大电流下，接触面氧化、腐蚀和污染，逐渐形成较大的接触电阻，最终形成内部过热故障；穿缆式套管引线电缆绝缘破损，裸绞线与套管的铜管内壁靠接造成分流，由于接触电阻大而产生发热现象。
2.电力变压器内部过热故障的诊断方法
2.1 油中气体色谱分析
在变压器内部过热故障诊断中，单纯依靠电气试验方法往往难以准确找到故障原因，而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，则具有灵敏而有效的特征。油中气体色谱分析的原理是：任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值；随着温度升高，产气率最大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4、C2H2，这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系。
实践表明，在局部过热的情况下，变压器油中会含有大量的CH4和C2H4，故障涉及固体绝缘时，油中还含有大量的CO和CO2，基于此特征就可以对电力变压器内部过热故障进行判定。
2.2 电气试验法
油中气体色谱分析能够及时有效地判断变压器内部有无故障和故障类型，但故障程度及其部位必须结合其他检测（局部放电试验、绕组直流电阻和空载特性、微水分析等）结果和该设备的结构、运行检修等情况来综合判定。其中，对于电流回路故障可以采取测试线圈直流电阻的方法，直流电阻试验可以检查变压器内部导电回路的焊接或接触是否良好；对于铁芯多点接地故障可以采取测试变压器铁芯外引接地线中的环流或铁芯对地绝缘电阻来判定。
2.3 直流电阻的测量
通过测量变压器三个档位直流电阻值，依据所测结果进行判定，该方法也是一种可以对导电回路热性故障进行分析判断的有效技术方法。
3.电力变压器内部过热故障的处理措施
（1）针对铁芯多点接地引发的过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：合理选择夹紧方式，充分考虑电磁振动、运输受力等造成的影响，可以避免铁芯多点接地；严格遵守工艺纪律，控制异物，避免铁芯与夹件、铁芯级间短路；在
铁芯外引接地线上串接一个适当的电阻，从而减小铁芯的接地电流；如果找到了故障点而无法处理时，可将铁芯的正常工作接地点移至故障点同一位置，这样可减小环流。
（2）针对分接开关触头过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：安装及检修中，对分接开关进行认真检查，对有载调压开关应按出厂说明书对操作机构、选切开关及过渡电阻等进行全面检查和调试，对无载开关应注意检查弹簧状态、触头表面镀层及接触情况、分接引线是否断裂及紧固件是否松动；无载分接开关在改变分接位置时，为了消除触头接触部分的氧化膜及油污等，應将触头转运多次；变压器安装后投入运行前，必须测量各分接位置的电压比、直流电阻（需要换算至厂家测试时温度），以保证接触良好准确。
（3）针对绕组过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：换位导线生产技术已经比较成熟，绝缘包扎水平提高，变压器制造厂家也对轴向换位导线油道认识提高，统包绝缘浸油膨胀的现象基本杜绝；从导油结构上确保油流通畅，无死油区，特别是线圈端部漏磁弯曲严重区域，确保热量及时随变压器油散出。
（4）针对引线过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：修复或在安装吊罩时，应注意保持足够的引线间及对地的绝缘距离，必要时予以校正，并注意去掉裸露引线上的毛刺及尖角；在线圈下面水平排列的裸露引线，如果处在强油循环进油口之下，应加包绝缘；运行中定期进行色谱分析和测量直流电阻，及时发现接头过热故障，对套管及分接开关的引线接头如发现缺陷要及时处理。
4.小结
变压器内部过热故障主要发生在油箱、绕组、铁芯、连接螺栓、引线、拉板、夹件和无载分接开关等部位，在实际运行中要加强对这些部件的检测，并采取可靠的措施来预防变压器内部过热故障的发生。实践表明，以油色谱分析结果结合电气试验对变压器的内部过热故障进行综合分析，可以较准确地判定故障类型、原因及部位，因此建议有条件的单位可安装变压器油色谱等相关在线监测装置，通过实时在线监测来确保电力变压器的安全运行。
参考文献
[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2] 胡业华，吕斌，张书韬，张海飞.电力变压器内部过热故障简析[J].山东工业技术，2014（15）.
[3] 吴冷，毛宏智，周建军.色谱回归分析法在变压器过热故障诊断处理中的应用[J].高压电器，2011（9）.
[关键词]电力变压器；内部过热；故障诊断；处理措施
中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0034-01
1.电力变压器内部过热故障发生的原因
引发电力变压器过热的原因较多，笔者认为大体可以归纳为如下几个方面：
（1）铁芯多点接地引发的过热故障
变压器运行过程中，为防止铁芯产生断续的充放电现象，铁芯必须有一点可靠接地。如果变压器运行过程中铁芯多点接地，那么铁芯中产生的涡流会使铁损增大，铁芯发生局部过热。此外，变压器在铁芯多点接地下连续运行将导致油和绕组过热，使油纸绝缘老化并引起铁芯两叠片间绝缘层老化而脱落，从而使铁芯过热加剧。
在处理变压器事故中发现，导致铁芯多点接地而引发过热故障的因素主要包括如下方面：铁芯夹件肢板距心柱太紧，铁芯叠片因某种原因翘起而触及到夹件肢板，铁轭螺杆的衬套过长而与铁扼叠片相碰；因潜油原轴承磨损产生的金属粉淤积在油箱底部，在电磁力作用下形成桥路，将下铁轭与垫脚或箱底接通；铁芯下夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损，使垫脚铁轭处叠片相碰；下夹件与铁轭阶梯间的木质垫块受潮或表面不清洁，因油泥较多而使其绝缘电阻下降为零；人为因素，如油箱中留有铁钉、焊条头、短钢丝甚至工具等金属异物使铁芯叠片与箱体构通，变压器安装完后未将油箱顶盖上用于运输的定位销翻过来或去掉等。
（2）分接开关触头过热
分接开关在频繁的调压中会造成触头间的磨损、腐蚀和污染，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，触头间的接触压力下降，从而使接触电阻增大而引发触头过热；分接开关的紧固件由于运行振动等原因引发紧固连接处的松动，也会使接触电阻增大而引发触头过热；无励磁调压变压器的分接开关会由于触头表面腐蚀、氧化和触头间接触压力减少，而使接触电阻增大，从而形成变压器内部过热故障。
（3）绕组过热
引发变压器绕组过热故障的原因包括如下方面：绕组在出厂时焊接部位没有妥当处理，长时间运行后老化而引发焊接部位出现过热现象；绕组使用的材质不当，变压器带负荷运行后导致绕组缓慢变热；制造厂家为降低变压器损耗，在绕制变压器绕组时采用了带有统包绝缘的换位导线，由于此项技术使用不当，变压器长期运行后会出现统包绝缘膨胀而堵塞油道，造成局部绕组得不到充分冷却而发热。
（4）引线过热
引线过热故障约占到变压器内部过热故障的15%，主要出现在变压器低压绕组与套管的连接处。引发引线过热故障的原因包括如下方面：安装或检修后，套管连接螺丝没拧紧或变压器运行在大电流下，接触面氧化、腐蚀和污染，逐渐形成较大的接触电阻，最终形成内部过热故障；穿缆式套管引线电缆绝缘破损，裸绞线与套管的铜管内壁靠接造成分流，由于接触电阻大而产生发热现象。
2.电力变压器内部过热故障的诊断方法
2.1 油中气体色谱分析
在变压器内部过热故障诊断中，单纯依靠电气试验方法往往难以准确找到故障原因，而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，则具有灵敏而有效的特征。油中气体色谱分析的原理是：任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值；随着温度升高，产气率最大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4、C2H2，这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系。
实践表明，在局部过热的情况下，变压器油中会含有大量的CH4和C2H4，故障涉及固体绝缘时，油中还含有大量的CO和CO2，基于此特征就可以对电力变压器内部过热故障进行判定。
2.2 电气试验法
油中气体色谱分析能够及时有效地判断变压器内部有无故障和故障类型，但故障程度及其部位必须结合其他检测（局部放电试验、绕组直流电阻和空载特性、微水分析等）结果和该设备的结构、运行检修等情况来综合判定。其中，对于电流回路故障可以采取测试线圈直流电阻的方法，直流电阻试验可以检查变压器内部导电回路的焊接或接触是否良好；对于铁芯多点接地故障可以采取测试变压器铁芯外引接地线中的环流或铁芯对地绝缘电阻来判定。
2.3 直流电阻的测量
通过测量变压器三个档位直流电阻值，依据所测结果进行判定，该方法也是一种可以对导电回路热性故障进行分析判断的有效技术方法。
3.电力变压器内部过热故障的处理措施
（1）针对铁芯多点接地引发的过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：合理选择夹紧方式，充分考虑电磁振动、运输受力等造成的影响，可以避免铁芯多点接地；严格遵守工艺纪律，控制异物，避免铁芯与夹件、铁芯级间短路；在
铁芯外引接地线上串接一个适当的电阻，从而减小铁芯的接地电流；如果找到了故障点而无法处理时，可将铁芯的正常工作接地点移至故障点同一位置，这样可减小环流。
（2）针对分接开关触头过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：安装及检修中，对分接开关进行认真检查，对有载调压开关应按出厂说明书对操作机构、选切开关及过渡电阻等进行全面检查和调试，对无载开关应注意检查弹簧状态、触头表面镀层及接触情况、分接引线是否断裂及紧固件是否松动；无载分接开关在改变分接位置时，为了消除触头接触部分的氧化膜及油污等，應将触头转运多次；变压器安装后投入运行前，必须测量各分接位置的电压比、直流电阻（需要换算至厂家测试时温度），以保证接触良好准确。
（3）针对绕组过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：换位导线生产技术已经比较成熟，绝缘包扎水平提高，变压器制造厂家也对轴向换位导线油道认识提高，统包绝缘浸油膨胀的现象基本杜绝；从导油结构上确保油流通畅，无死油区，特别是线圈端部漏磁弯曲严重区域，确保热量及时随变压器油散出。
（4）针对引线过热故障，笔者认为可以采取如下处理措施：修复或在安装吊罩时，应注意保持足够的引线间及对地的绝缘距离，必要时予以校正，并注意去掉裸露引线上的毛刺及尖角；在线圈下面水平排列的裸露引线，如果处在强油循环进油口之下，应加包绝缘；运行中定期进行色谱分析和测量直流电阻，及时发现接头过热故障，对套管及分接开关的引线接头如发现缺陷要及时处理。
4.小结
变压器内部过热故障主要发生在油箱、绕组、铁芯、连接螺栓、引线、拉板、夹件和无载分接开关等部位，在实际运行中要加强对这些部件的检测，并采取可靠的措施来预防变压器内部过热故障的发生。实践表明，以油色谱分析结果结合电气试验对变压器的内部过热故障进行综合分析，可以较准确地判定故障类型、原因及部位，因此建议有条件的单位可安装变压器油色谱等相关在线监测装置，通过实时在线监测来确保电力变压器的安全运行。
参考文献
[1] 谢毓城.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2] 胡业华，吕斌，张书韬，张海飞.电力变压器内部过热故障简析[J].山东工业技术，2014（15）.
[3] 吴冷，毛宏智，周建军.色谱回归分析法在变压器过热故障诊断处理中的应用[J].高压电器，2011（9）.