【正文】 部放電、火花放電和高能電弧放電三種故障類型。（13）式中的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動(dòng)力的作用，特別是在繞組突然短路時(shí)，電動(dòng)力最嚴(yán)重。一旦變壓器繞組已嚴(yán)重變形而未被診斷出來(lái)仍繼續(xù)運(yùn)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。如果變壓器受短路沖擊時(shí)，繼電保護(hù)延時(shí)動(dòng)作超過(guò)2s，變形更加嚴(yán)重，線餅會(huì)有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。(1)技術(shù)改進(jìn)措施。 3)器身結(jié)構(gòu)方面。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(shí)提高線路安全走廊和安全距離要求的標(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)于母線短路)；對(duì)重要變電站的中、低壓母線，考慮全封閉，以防小動(dòng)物侵害；提高對(duì)開(kāi)關(guān)質(zhì)量的要求，防止發(fā)生拒分等。 (2)固體絕緣的電老化。 1)當(dāng)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(chǎng)強(qiáng)高，但其耐壓強(qiáng)度卻低于油和紙絕緣材料，在氣隙中容易首先引起放電。電測(cè)法的靈敏度較高，測(cè)到的是視在放電量，分辨率可達(dá)幾皮庫(kù)。 在工頻電壓作用下雜質(zhì)在電極間形成導(dǎo)電“小橋”的示意圖a)雜質(zhì)少、極間距離大；(b)雜質(zhì)多、極間距離小　　如果極間距離不大，雜質(zhì)又足夠多，則“小橋”可能連通兩個(gè)電極，如圖1—3(b)，這時(shí)，由于“小橋”的電導(dǎo)較大，沿“小橋”流過(guò)很大電流(電流大小視電源容量而定)，使“小橋”強(qiáng)烈發(fā)熱”，第三節(jié)油浸變壓器選擇紙絕緣材料最重要的因素除紙的纖維成分、密度、滲透性和均勻性以外，還包括機(jī)械強(qiáng)度的要求，包括耐張強(qiáng)度、沖壓強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和堅(jiān)韌性：對(duì)紙纖維絕緣材料在運(yùn)行及維護(hù)中，應(yīng)注意控制變壓器額定負(fù)荷，要求運(yùn)行環(huán)境空氣流通、散熱條件好，防止變壓器溫升超標(biāo)和箱體缺油。纖維材料的機(jī)械強(qiáng)度隨受熱時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，當(dāng)變壓器發(fā)熱造成絕緣材料水分再次排出時(shí)，絕緣電阻的數(shù)值可能會(huì)變高，但其機(jī)械強(qiáng)度將會(huì)大大下降，絕緣紙材將不能抵御短路電流或沖擊負(fù)荷等機(jī)械力的影響。正常情況下絕緣油的氧化過(guò)程進(jìn)行得很緩慢，如果維護(hù)得當(dāng)甚至使用20年還可保持應(yīng)有的質(zhì)量而不老化，但混入油中的金屬、雜質(zhì)、氣體等會(huì)加速氧化的發(fā)展，使油質(zhì)變壞，顏色變深，透明度渾濁，所含水分、酸價(jià)、灰分增加等，使油的性質(zhì)劣化。　　油的氧化過(guò)程是由兩個(gè)主要反應(yīng)條件構(gòu)成的，其一是變壓器中酸價(jià)過(guò)高，油呈酸性。例如在主變壓器安裝或吊芯時(shí)，附在絕緣件表面的昆蟲(chóng)和安裝人員殘留的閂：漬等都有可能攜帶細(xì)菌，從而感染了絕緣油：或者絕緣油本身已感染微生物。6)兩種及兩種以上不同來(lái)源的絕緣汕混合使用。環(huán)氧無(wú)堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)是用無(wú)堿玻璃短纖維玻璃氈為繞組層間絕緣的外層繞包絕緣。電力變壓器為油、紙絕緣，在不同溫度下油、紙中含水量有著不同的平衡關(guān)系曲線。絕緣油中微量水分的存在，對(duì)絕緣介質(zhì)的電氣性能與理化性能都有極大的危害，水分可導(dǎo)致絕緣油的火花放電電壓降低，介質(zhì)損耗因數(shù)tg8增大，促進(jìn)絕緣油老化，絕緣性能劣化?！　?5)短路電動(dòng)力的影響。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生過(guò)熱性故障、放電性故障或內(nèi)部絕緣受潮時(shí)，這些氣體的含量會(huì)迅速增加。若需加強(qiáng)監(jiān)視，則應(yīng)縮短下次試驗(yàn)的周期。表2—4由于碳?xì)滏I之間的鍵能低，生成熱小，在絕緣的分解過(guò)程中，一般總是先生成H2，因此H2是各種故障特征氣體的主要組成成分之一。C2H2的產(chǎn)生與放電性故障有關(guān)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生電弧放電時(shí)，C2H2一般占總烴的20％70％，H2占?xì)錈N總量的30％～90％，并且在絕大多數(shù)情況下，C2H4＼含量高于CH4。　　在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》DL／T596—1996中對(duì)CO、CO2的含量沒(méi)有作出具體要求。CO2含量變化的見(jiàn)律性不強(qiáng)，除與運(yùn)行年限有關(guān)外，還與變壓器結(jié)構(gòu)、絕緣材料性質(zhì)、運(yùn)行負(fù)荷以及油保戶方式等有密切關(guān)系?！　〕溆驮O(shè)備中固體絕緣受熱分解時(shí)，變壓器油中所溶解的CO、CO2濃度就會(huì)偏高。如當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生火花放電，有時(shí)總烴含量不高；但C2H2在總烴中所占的比例可達(dá)25％一90％，C2H2含量約占總烴的20％以下，H，占?xì)錈N總量的30％以上。測(cè)直流電阻的關(guān)鍵問(wèn)題是將自感效應(yīng)降低到最小程度。通過(guò)其直流電阻數(shù)據(jù)CO(C端到中性點(diǎn)O端)的直流回路進(jìn)行分析，確定繞組本身缺陷的可能性小，有載調(diào)壓裝置的極性開(kāi)關(guān)和選擇開(kāi)關(guān)缺陷的可能性也極小，所以，缺陷可能在切換開(kāi)關(guān)上。同時(shí)對(duì)于匝間短路等故障也能靈敏地反映出來(lái)，實(shí)際上電壓比試驗(yàn)，也是一種常規(guī)的帶有檢驗(yàn)和驗(yàn)證性質(zhì)的試驗(yàn)手段?？傠娏鳛樯鲜鋈N電流的合成電流。吸取國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，采用極化指數(shù)戶、／，即10rain(600s)與1rain(60s)的比值(R600／R60)。確定測(cè)量部位是因?yàn)闇y(cè)量變壓器絕緣電阻時(shí)，無(wú)論繞組對(duì)外殼還是繞組間的分布電容均被充電，當(dāng)按不同順序測(cè)量高壓繞組和低壓繞組絕緣電阻時(shí)，繞組間的電容重新充電過(guò)程不同而影響測(cè)量結(jié)果，因此為消除測(cè)量方法上造成的誤差，在不同測(cè)量接線時(shí)測(cè)量絕緣電阻必須有一定的／頃序，且一經(jīng)確定，每次試驗(yàn)均應(yīng)按確定的順序進(jìn)行，便于對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行合理的比較。 式中在變壓器電壓等級(jí)相同的情況下，絕緣電阻值常隨容量的增大而降低，這是因?yàn)槿萘吭酱?，等效電容的極板面積也增大，在電阻系數(shù)不變的情況下，絕緣電阻必然降低。 (1)變壓器充油循環(huán)后測(cè)絕緣電阻大幅下降。某變壓器絕緣電阻R60為750M歐，吸收比為1．12，油中含水量的微水分析超標(biāo)，與二年前相近溫度條件下R602500而R60／R151，5相比變化很大。 通常吸收電荷的整個(gè)過(guò)程需經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程DL／T5961996規(guī)定，電力變壓器的絕緣電阻值R60換算至同一溫度下，與前一次測(cè)試結(jié)果相比應(yīng)無(wú)明顯變化。在判斷時(shí)，新的預(yù)試規(guī)程規(guī)定吸收比或極化指數(shù)中任——項(xiàng)，達(dá)到上述相應(yīng)的要求都作為符合標(biāo)準(zhǔn)。 電力變壓器絕緣電阻試驗(yàn)，過(guò)去采用測(cè)量絕緣電阻的R60。 絕緣介質(zhì)的等效電路　　U一外施直流電壓；C1一等值幾何電容；C、R一表征不均勻程度和臟污等的等值電容、電阻；Rl一絕緣電阻；iC1－電電流；iCR一吸收電流；iRi一泄漏電流；i一總電流　　(1)充電電流是當(dāng)直流電壓加到被試晶上時(shí)，對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)的幾何電容進(jìn)行充電形成的電流，其值決定于兩極之間的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)形式，并隨施加電壓的時(shí)間衰減很快?！　?)分析數(shù)據(jù)時(shí)，要綜合考慮相關(guān)的因素和判據(jù)，不能單搬規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，而要根據(jù)規(guī)程的思路、現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，具體分析設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的發(fā)展和變化過(guò)程。經(jīng)吊罩檢查，打開(kāi)繞組三角接線的端子，用萬(wàn)用表測(cè)量，驗(yàn)證廠C相有一股開(kāi)斷。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器?！　R2——分別為溫度tt2時(shí)的電阻值；　　T——常數(shù)，其中銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225。 過(guò)熱涉及固體絕緣時(shí)，除了產(chǎn)生上述氣體之外，還會(huì)產(chǎn)生大量的CO和CO2。由于電弧放電的能量密度高，在電應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生高速電子流，固體絕緣材料遭到這些電子轟擊后，將受到嚴(yán)重破壞，同時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體一方面會(huì)進(jìn)一步降低絕緣，另一方面還含有較多的可燃?xì)怏w，因此若不及時(shí)處理，嚴(yán)重時(shí)有可能造成設(shè)備的重大損壞或爆炸事故。 1)絕緣老化時(shí)產(chǎn)生的CO、CO2；正常運(yùn)行中的設(shè)備內(nèi)部絕緣油和固體絕緣材料由于受到電場(chǎng)、熱度、濕度及氧的作用，隨運(yùn)行時(shí)間而發(fā)生速度緩慢的老化現(xiàn)象，除產(chǎn)生一些怍氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還會(huì)產(chǎn)生少量的氧、低分子烴類氣體和碳的氧化物等，其中碳的氧比物CO、CO2含量最高。硫化丁腈橡膠在油中釋放CH4的主要成分是硫化劑，其次是增塑劑、硬脂酸等含甲基的物質(zhì)，而釋放量取決于硫化條件。　　(3)判斷故障的狀況。　　油色譜分析的原理是基于任何一種特定的烴類氣體的產(chǎn)生速率隨溫度而變化，在特定溫度下，往往有某一種氣體的產(chǎn)氣率會(huì)出現(xiàn)最大值；隨著溫度升高，產(chǎn)氣率最大的氣體依次為CHC2HC2HC2H2?！　?)雷電過(guò)電壓的影響。因此，CO和叫的產(chǎn)生與纖維素材料的含水量也有關(guān)。因此，對(duì)樹(shù)脂變壓器進(jìn)行局部放電量的測(cè)量、驗(yàn)收，是對(duì)其工藝、質(zhì)量的綜合考核，在對(duì)樹(shù)脂變壓器交接驗(yàn)收及大修后應(yīng)進(jìn)行局部放電的測(cè)量試驗(yàn)，并根據(jù)局部放電是否變化，來(lái)評(píng)價(jià)其質(zhì)量和性能的穩(wěn)定性。這類變壓器是以石英砂為環(huán)氧樹(shù)脂的填充料，將經(jīng)絕緣漆浸漬處理繞包好的線圈，放人線圈澆注模內(nèi)，在真空條件下再用環(huán)氧樹(shù)脂與石英砂的混合料滴灌澆注。5)油中只混有水分和雜質(zhì)。通過(guò)測(cè)試絕緣油的微水，叮判斷是否屬于該類缺陷。油中生成的過(guò)氧化物與絕緣纖維材料反應(yīng)生成氧化纖維素，使絕緣纖維機(jī)械強(qiáng)度變差，造成脆化和絕緣收縮。變壓器大多絕緣材料都是用各種型式的紙(如紙帶、紙板、紙的壓力成型件等)作絕緣的。絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強(qiáng)度將逐漸降低，并生成水、CO、CO2，其次還有糠醛(呋喃甲醛)。油中特征氣體的主要成分是H2和C2H2，其次C2H6和CH4。具有懸浮電位的物體附近的場(chǎng)強(qiáng)較集中，往往會(huì)逐漸燒壞周?chē)腆w介質(zhì)或使之炭化，也會(huì)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(biāo)。檢測(cè)溶解油內(nèi)各種氣體的含量及增減變化規(guī)律。 (1)局部放電的原因。對(duì)等效軸向電流大的低壓和調(diào)壓繞組，針對(duì)其相應(yīng)的電動(dòng)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。這是變壓器出口短路故障后常發(fā)生的情況，由于受電動(dòng)力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。 3．繞組變形的特點(diǎn)軸向電動(dòng)力使繞組向中間壓縮，這種由電動(dòng)力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對(duì)繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動(dòng)力使繞組向外擴(kuò)張，可能失去穩(wěn)定性，造成相間絕緣損壞。 因此，很難以某一范疇規(guī)范劃分變壓器故障的類型，本書(shū)采用了比較普遍和常見(jiàn)的變壓器短路故障、放電故障、絕緣故障、鐵心故障、分接開(kāi)關(guān)故障、滲漏油氣故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動(dòng)故障等八個(gè)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(jìn)行描述。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。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。 變壓器正常運(yùn)行中由于受出口短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴(yán)重。2．短路電動(dòng)力引起繞組變形故障而內(nèi)繞組受到壓縮力P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。 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。 3)繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。 變壓器繞組整體位移變形。確定運(yùn)行方式要核算短路電流，并限制短路電流的危害。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。 3)放電過(guò)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。 (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(huì)引起放電。如放電能量密度在109C以下時(shí)，一般總烴不高，主要成分是氫氣，其次是甲烷，氫氣占?xì)錈N總量的日80％一90％；當(dāng)放電能量密度為10 8～10 7’C時(shí)，則氫氣相應(yīng)降低，而出現(xiàn)乙炔，但乙炔這時(shí)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(biāo)志。利用檢測(cè)放電中出現(xiàn)的超聲波，并將聲波變換為電信號(hào)，錄在磁帶上進(jìn)行分析。雜質(zhì)由水分、纖維質(zhì)(主要是受潮的纖維)等構(gòu)成?！　?3)火花放電的影響。國(guó)外根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)小型油浸配電變壓器的實(shí)際溫度持續(xù)在95℃時(shí)，理論壽命將可達(dá)400年。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。 (3)紙纖維材料的劣化。纖維材料在脆化后收縮，使夾緊力降低，可能造成收縮移動(dòng)，使變壓器繞組在電磁振動(dòng)或沖擊電壓下移位摩擦而損傷絕緣?！　×踊怯脱趸蟮慕Y(jié)果，當(dāng)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(guò)程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等?！　√幚砗?，短期內(nèi)主變壓器絕緣會(huì)有所恢復(fù)，但由于主變壓器運(yùn)行環(huán)境非常有利于微生物的生長(zhǎng)、繁殖，這些殘留微生物還會(huì)逐年生長(zhǎng)繁殖，從而使某些主變壓器絕緣逐年下降；　　在溫度不斷升高時(shí)，CO和CO2的產(chǎn)生速率往往呈指數(shù)規(guī)律增大。另外，池保護(hù)方式不同，使CO和CO2在油中解和擴(kuò)散狀況不同。因?yàn)椴豢赡芫哂幸环N包羅萬(wàn)象的檢測(cè)方法，也不可能存在一種面面俱到的檢測(cè)儀器，只有通過(guò)各種有效的途徑和利用各種有效的技術(shù)手段，包括離線檢測(cè)的方法、在線檢測(cè)的方法；包括電氣檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)、甚至超聲波檢測(cè)、紅外成像檢測(cè)等等，只要是有效的，在可能條件下都應(yīng)該進(jìn)行相互補(bǔ)充、驗(yàn)證和綜合分析判斷，才能取得較好的故障診斷效果。據(jù)有關(guān)資料介紹，在對(duì)359臺(tái)故障變壓器的統(tǒng)計(jì)表明：過(guò)熱性故障占63％；高能量放電故障占18．1％；過(guò)熱兼高能量放電故障占10％；火花放電故障占7％；受潮或局部放電故障占1．9％。運(yùn)行油中有少量的CO和烴類氣體。 電暈放電、油和固體絕緣熱分解、水分CH4油和固體絕緣熱分解、放電次中超過(guò)注意值的比例變壓器和電抗器總這說(shuō)明設(shè)備內(nèi)部絕緣材料老化發(fā)展到一定程度有可能產(chǎn)生劇烈變化，容易形成設(shè)備故障或損壞事故。 (1)助磁法。圖2－4助磁法同時(shí)測(cè)量高、低壓繞組電阻的接線圖　　(2)消磁法。發(fā)現(xiàn)缺陷后，先后對(duì)各引線與導(dǎo)線電桿連接點(diǎn)進(jìn)行緊固處理，又對(duì)其進(jìn)行幾次跟蹤試驗(yàn)，但缺陷仍存在?！　?4)繞組引線連接不良故障的診斷。 　　變壓器的絕緣電阻對(duì)雙繞組結(jié)構(gòu)而言是表征變壓器高壓對(duì)低壓及地、低壓對(duì)高壓及地、高壓和低壓對(duì)地等絕緣在直流電壓作用下的特性。因?yàn)?，?duì)于中小型變壓器，絕緣電阻值一分鐘即可基本穩(wěn)定；對(duì)于大型變壓器則需要較長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定。 為了比較不同溫度廠的絕緣電阻值?！　?)接通絕緣測(cè)定器的輸出開(kāi)關(guān)(或搖動(dòng)兆歐表至額定轉(zhuǎn)速)，將測(cè)量繞組絕緣電阻的回路迅速接通，同時(shí)記錄接通的時(shí)間。4．絕緣電阻的測(cè)試分析但220kV、500kV產(chǎn)品的吸收比和極化指數(shù)達(dá)到最大極限值的溫度則為40℃以上。 吸收比或極化指數(shù)能夠有效反映絕緣受潮，是對(duì)變壓器診斷受潮故障的重要手段。 造成上述原因可能是充油循環(huán)后油中產(chǎn)生的氣泡對(duì)絕緣電阻的影響，因此要