【正文】 電極，如圖1—3(b)，這時，由于“小橋”的電導(dǎo)較大，沿“小橋”流過很大電流(電流大小視電源容量而定)，使“小橋”強烈發(fā)熱”，如果極間距離大、雜質(zhì)少，只能形成斷續(xù)“小橋”，如圖1—3(a)所示。變壓器發(fā)生火花放電故障的主要原因是油中雜質(zhì)的影響。具有懸浮電位的物體附近的場強較集中，往往會逐漸燒壞周圍固體介質(zhì)或使之炭化，也會使絕緣油在懸浮電位作用下分解出大量特征氣體，從而使絕緣油色譜分析結(jié)果超標。檢測溶解油內(nèi)各種氣體的含量及增減變化規(guī)律。 2)超聲測法。電測法的靈敏度較高，測到的是視在放電量，分辨率可達幾皮庫。放電產(chǎn)生的氣體，由于放電能量不同而有所不同。 2)外界環(huán)境條件的影響。 1)當油中存在氣泡或固體絕緣材料中存在空穴或空腔，由于氣體的介電常數(shù)小，在交流電壓下所承受的場強高，但其耐壓強度卻低于油和紙絕緣材料，在氣隙中容易首先引起放電。 (1)局部放電的原因?！　【植糠烹妱傞_始時是一種低能量的放電，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)這種放電時，情況比較復(fù)雜，根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同，可將局部放電分為氣泡局部放電和油中局部放電；根據(jù)絕緣部位來分，有固體絕緣中空穴、電極尖端、油角間隙、油與絕緣紙板中的油隙和油中沿固體絕緣表面等處的局部放電。 (2)固體絕緣的電老化。 　放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴大，使絕緣擊穿。首先要防止誤操作造成的短路沖擊；要加強變壓器的適時監(jiān)測和檢修，及時發(fā)現(xiàn)變壓器的變形強度，保證變壓器的安全運行。 3)優(yōu)化運行方式。要提高電力線路的絕緣水平，特別是提高變壓器出線一定距離的絕緣水平，同時提高線路安全走廊和安全距離要求的標準，降低近區(qū)故障影響和危害，包括重視電纜的安裝檢修質(zhì)量(因電纜頭爆炸大多相當于母線短路)；對重要變電站的中、低壓母線，考慮全封閉，以防小動物侵害；提高對開關(guān)質(zhì)量的要求，防止發(fā)生拒分等。如果鐵心固定框架出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和變形，將導(dǎo)致繞組失穩(wěn)而變形損壞。 3)器身結(jié)構(gòu)方面。對等效軸向電流大的低壓和調(diào)壓繞組，針對其相應(yīng)的電動力，采取特殊措施固定繞組出頭，并在出頭位置和換位處采用適形的墊塊，以保證繞組穩(wěn)定性。 2)繞組結(jié)構(gòu)方面?？紤]到作用在內(nèi)繞組上的軸向內(nèi)力約為外繞組的兩倍，因此盡可能使作用在內(nèi)繞組上的軸向外力方向與軸向力的方向相反。(1)技術(shù)改進措施。這是變壓器出口短路故障后常發(fā)生的情況，由于受電動力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。如果變壓器受短路沖擊時，繼電保護延時動作超過2s，變形更加嚴重，線餅會有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。一旦變壓器繞組已嚴重變形而未被診斷出來仍繼續(xù)運行，則極有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，輕者造成停電，重者將可能燒毀變壓器。 3．繞組變形的特點變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時，所承受的短路電流最大，而低壓繞組的結(jié)構(gòu)一般采用圓筒式或螺旋式多股導(dǎo)線并繞，為了提高繞組的動穩(wěn)定能力，繞組內(nèi)多采用絕緣紙筒支撐，但有些廠家僅考慮變壓器的散熱能力，對于其動穩(wěn)定，則只要計算值能夠滿足要求，便將支撐取消，于是當變壓器遭受出口短路時，由于動穩(wěn)定能力不足，而使繞組變形甚至損壞。軸向電動力使繞組向中間壓縮，這種由電動力產(chǎn)生的機械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動力使繞組向外擴張，可能失去穩(wěn)定性，造成相間絕緣損壞。軸向力使整個繞組受到張力P1，在導(dǎo)線中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動力的作用，特別是在繞組突然短路時，電動力最嚴重。 變壓器受短路沖擊時，如果短路電流小，繼電保護正確動作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大，繼電保護延時動作甚至拒動，變形將會很嚴重，甚至造成繞組損壞。 U－變壓器接人系統(tǒng)的額定電壓（13）式中585中就是以三相短路電流為依據(jù)的。 Xl——等值正序阻抗——附加阻抗。 不同類型短路的正序電流絕對值表達式為 ——比例系數(shù)，其值與短路類型有關(guān)；——所求短路類型的正序電流絕對值。 因此，很難以某一范疇規(guī)范劃分變壓器故障的類型，本書采用了比較普遍和常見的變壓器短路故障、放電故障、絕緣故障、鐵心故障、分接開關(guān)故障、滲漏油氣故障、油流帶電故障、保護誤動故障等八個方面，按各自故障的成因、影響、判斷方法及應(yīng)采取的相應(yīng)技術(shù)措施等，分別進行描述。所有這些不同類型的故障，有的可能反映的是熱故障，有的可能反映的是電故障，有的可能既反映過熱故障同時又存在放電故障，而變壓器滲漏故障在一般情況下可能不存在熱或電故障的特征。 由于變壓器故障涉及面較廣，具體類型的劃分方式較多，如從回路劃分主要有電路故障、磁路故障和油路故障。根據(jù)放電的能量密度不同，電故障又分為局部放電、火花放電和高能電弧放電三種故障類型。變壓器的內(nèi)部故障從性質(zhì)上一般又分為熱故障和電故障兩大類。. . . .. .　油浸電力變壓器的故障常被分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高。若從變壓器的主體結(jié)構(gòu)劃分，可分為繞組故障、鐵心故障、油質(zhì)故障和附件故障。第一節(jié) 變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。 變壓器正常運行中由于受出口短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴重。 （11）式中忽略系統(tǒng)阻抗對短路電流的影響，則三相短路表達式為 ／5；’I三相短路電流； UN－變壓器短路電壓百分數(shù)。 對220kV三繞組變壓罪而言，高壓對中、低壓的短路阻抗一般在10％一30％之間，中壓對低壓的短路阻抗一般在10％以下，因此變壓器發(fā)生短路故障時，強大的短路電流致使變壓器絕緣材料受熱損壞。2．短路電動力引起繞組變形故障對于輕微的變形，如果不及時檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿，加強引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會使變壓器損壞。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量月和橫軸分量月。而內(nèi)繞組受到壓縮力P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。 圖l—2 軸向力的產(chǎn)生分為兩部分，一部分是由于繞組端部漏磁彎曲部分的輻向分量與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生。電動力過大，嚴重時可能造成繞組扭曲變形或?qū)Ь€斷裂。 對于由變壓器出口短路電動力造成的影響，判斷主變壓器繞組是否變形，過去只采取吊罩檢查的方法，目前一些單位采用繞組變形測試儀進行分析判斷，取得了一些現(xiàn)場經(jīng)驗，如有些地區(qū)選用TDT—1型變壓器繞組變形測試儀進行現(xiàn)場測試檢查，通過對主變壓器的高、中、低壓三相的九個繞組分別施加l0kHz至lkHz高頻脈沖，由計算機記錄脈沖波形曲線并儲存。致使繞組變形的原因，主要是繞組機械結(jié)構(gòu)強度不足、繞制工藝粗糙、承受正常容許的短路電流沖擊能力和外部機械沖擊能力差。測量整個繞組時往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運，變壓器箱體振動將明顯增大。 3)繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。如引線離箱壁距離太近，會造成放電，引線間距離太近，因摩擦而使絕緣受損，會形成潛伏性故障，并可能發(fā)展成短路事故。 (2)受機械力影響的變形。 變壓器繞組整體位移變形?！　?)電磁計算方面。繞組是產(chǎn)生電動力又直接承受電動力的結(jié)構(gòu)部件，要保證繞組在短路時的穩(wěn)定性，就要針對其受力情況，使繞組在各個方向有牢固的支撐。器身絕緣是電動力傳遞的中介，要保證在電動力作用下，各方向均有牢固的支撐和減小相關(guān)部件受力時的壓強。因此，設(shè)計鐵心各部分結(jié)構(gòu)件時，強度要留有充分的裕度，各部件間盡量采用無間隙配合和互鎖結(jié)構(gòu)，使變壓器器身成為—個堅固的整體。 5)工藝控制和工藝手段。確定運行方式要核算短路電流，并限制短路電流的危害。 第二節(jié)另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質(zhì)損耗增大，最后導(dǎo)致熱擊穿。 (1)絕緣材料電老化是放電故障的主要形式。 1)局部放電引起絕緣材料中化學(xué)鍵的分離、裂解和分子結(jié)構(gòu)的破壞。 2)放電點熱效應(yīng)引起絕緣的熱裂解或促進氧化裂解，增大了介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速老化過程。 3)放電過程生成的臭氧、氮氧化物遇到水分生成硝酸化學(xué)反應(yīng)腐蝕絕緣體，導(dǎo)致絕緣性能劣化。 4)放電過程的高能輻射，使絕緣材料變脆。 5)放電時產(chǎn)生的高壓氣體引起絕緣體開裂，并形成新的放電點，固體絕緣的電老化的形成和發(fā)展是樹枝狀，在電場集中處產(chǎn)生放電，引發(fā)樹枝狀放電痕跡，并逐步發(fā)展導(dǎo)致絕緣擊穿。 (3)液體浸漬絕緣的電老化。如油處理不徹底下降使油中析出氣泡等，都會引起放電。 3)由尋：制造質(zhì)量不良。如放電能量密度在109C以下時，一般總烴不高，主要成分是氫氣，其次是甲烷，氫氣占氫烴總量的日80％一90％；當放電能量密度為10 8～10 7’C時，則氫氣相應(yīng)降低，而出現(xiàn)乙炔，但乙炔這時在總烴中所占的比例常不到2％，這是局部放電區(qū)別于其他放電現(xiàn)象的主要標志。利用檢測放電中出現(xiàn)的超聲波，并將聲波變換為電信號，錄在磁帶上進行分析。此法在運行監(jiān)測上十分適用，簡稱“色譜分析”。懸浮放電可能發(fā)生于變壓器內(nèi)處于高電位的金屬部件，如調(diào)壓繞組，當有載分接開關(guān)轉(zhuǎn)換極性時的短暫電位懸浮；套管均壓球和無載分接開關(guān)撥釵等電位懸浮。雜質(zhì)由水分、纖維質(zhì)(主要是受潮的纖維)等構(gòu)成?！靶颉钡膶?dǎo)電率和介電常數(shù)都比變壓器油大，從電磁場原理得知，由于“小橋”的存在，會畸變油中的電場。 “小橋”中的水分和附近的油沸騰汽化，造成一個氣體通道——“氣泡橋”而發(fā)生火花放電?！　?3)火花放電的影響。電弧放電故障由于放電能量密度大，產(chǎn)氣急劇，常以電子崩形e沖擊電介質(zhì)，使絕緣紙穿孔、燒焦或炭化，使金屬材料變形或熔化燒毀，嚴重時會造成I備燒損，甚至發(fā)生爆炸事故，這種事故一般事先難以預(yù)測，也無明顯預(yù)兆，常以突發(fā)的形式暴露出來。當放電故障涉及到固體絕緣時，除了上述氣體外，還會產(chǎn)生CO和CO2。 絕緣故障　　目前應(yīng)用最廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹脂變壓器兩種，電力變壓器的絕緣即是變壓器絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，它是變壓器正常工作和運行的基本條件，變壓器的使用壽命是由絕緣材料(即油紙或樹脂等)的壽命所決定的。國外根據(jù)理論計算及實驗研究表明，當小型油浸配電變壓器的實際溫度持續(xù)在95℃時，理論壽命將可達400年。這些老化產(chǎn)物大都對電氣設(shè)備有害，會使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介損增大、抗拉強度下降，甚致腐蝕設(shè)備中的金屬材料。纖維素由碳、氫和氧組成，這樣由于纖維素分子結(jié)構(gòu)中存在氫氧根，便存在形成水的潛在可能，使紙纖維有含水的特性。同時，紙被漆密封后，可減少紙對水分的吸收，阻止材料氧化，還町填充空隙，以減小可能影響絕緣性能、造成局部放電和電擊穿的氣泡。因此在變壓器制造和檢修中選擇好纖原料的絕緣紙材料是非常重要的。還要防止油質(zhì)污染、劣化等造成纖維的加速老化，而損害變壓器的絕緣性能、使用壽命和安全運行。 (3)紙纖維材料的劣化。 1)纖維脆裂。纖維材料在脆化后收縮，使夾緊力降低，可能造成收縮移動，使變壓器繞組在電磁振動或沖擊電壓下移位摩擦而損傷絕緣。 　　其中絕緣強度tg粘度、凝點和酸價等是絕緣油的主要性質(zhì)指標。　　劣化是油氧化后的結(jié)果，當然這種氧化并不僅指純凈油中烴類的氧化，而是存在于油中雜質(zhì)將加速氧化過程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等。 (3)變壓器油劣化的過程。生成的酸類是一種粘液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒有礦物酸那么強，但其增長速率及對有機絕緣材料的影響是很大的。其二是溶于油中的氧化物轉(zhuǎn)變成不溶于油的化合物，從而逐步使變壓器油質(zhì)劣化。　　　　對絕緣油進行壓力式真空濾油，一般能消除水分。主變壓器—處理后，短期內(nèi)主變壓器絕緣會有所恢復(fù)，但由于主變壓器運行環(huán)境非常有利于微生物的生長、繁殖，這些殘留微生物還會逐年生長繁殖，從而使某些主變壓器絕緣逐年下降；　　主變壓器運行一段時間后，處理不徹底的絕緣漆逐漸溶解在油中，使之絕緣性能逐漸下降。這種污染情況并不改變油的基本性質(zhì)。油的性質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定；油的比重相同、凝固溫度相同、粘度相同、閃點相近；且混合后油的安定度也符合要求。(1)樹脂絕緣的類型。由于澆注工藝難以滿足質(zhì)量要求，如殘存的氣泡、混合料的局部不均勻及可能導(dǎo)致局部熱應(yīng)力開裂等，這樣絕緣的變壓器不宜用于濕熱環(huán)境和負荷變化較大的區(qū)域。其最外層的絕緣繞包厚度一般為1～3m的薄絕緣，經(jīng)環(huán)氧樹脂澆注料配比進行混合，并在高真空下除去氣泡澆注，由于繞包絕緣的厚度較薄，當浸漬不良時易形成局部放電點，因此要求澆注料的混合要完全，真空除氣泡要徹底，并掌握好澆注料的低粘度和澆注速度，以保證澆注過程中對線包浸漬的高質(zhì)量?！　?1)樹脂變壓器的平均溫升水平比油浸變壓器高，因此，相應(yīng)要求絕緣材料耐熱的等級更高，但由于變壓器的平均溫升并不反映繞組中最熱點部位的溫度，當絕緣材料的耐熱等級僅按平均溫升選擇，或選配不當，或樹脂變壓器長期過負荷運行，就會影響變壓器的使用壽命。　　隨著干式變壓器越來越廣泛的應(yīng)用，在選擇變壓器的同時，應(yīng)對其工藝結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計、絕緣配置了解清楚，選擇生產(chǎn)工藝及質(zhì)量保證體系完善、生產(chǎn)管理嚴格，技術(shù)性能可靠的產(chǎn)品，確保變壓器的產(chǎn)品質(zhì)量和耐熱壽命，才能提高變壓器的安全運行和供電可靠性。一般情況下，溫度升高，紙內(nèi)水分要向泊中析出；反之，則紙要吸收油中水分。在溫度不斷升高時，CO和CO2的產(chǎn)生速率往往呈指數(shù)規(guī)律增大?！　H電工委員會(1EC)認為A級絕緣的變壓器在80～140C溫度范圍內(nèi)，溫度每增加6℃，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會增加一倍，這就是6℃法則，說明對熱的限制已比過去認可的8℃法則更為嚴格。當濕度一定時，含水量越高，分解出的CO2越多。而設(shè)備受潮，不僅導(dǎo)致電力設(shè)備的運行可靠性和壽命降低，更可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至危及人身安全。另外，池保護方式不同，使CO和CO2在油中解和擴散狀況不同。 水分對油浸紙擊穿電壓的影響　　(4)過電壓的影響。雷電過電壓由于波頭陡，引起縱絕緣(匝問、并間、絕緣)上電壓分布很不均勻，可能在絕緣上留下放電痕跡，從而使固體絕緣受到破壞。出口短路時的電動力可能會使變壓器繞