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摘要：变压器过热故障是常见的多发性故障，对变压器的安全运行带来严重威胁，因此引起现场的广泛关注。本文以一台220kV变压器过热故障为例，主要介绍变压器过热的原因、诊断方法和处理对策。
关键词：220kV变压器；过热故障；原因查找；处理措施
运行变压器出现的过热故障，大多数都可以通过试验分析找到故障点，然后通过吊罩予以消除。但有些过热故障虽然通过试验分析继之以吊罩检查，却仍然没有找到故障点。究其原因，有属于制造、结构方面的问题，也有运行方式不当的问题。因此，如何通过有效的综合分析、判断并使分析、判断的思维符合设备全寿命过程的发展规律，即真正找到变压器产生过热的原因，准确、及时地对症处理，是运行人员共同追求的目标。
一、变压器过热的原因
1、绕组过热。近十几年来，为降低变压器损耗，各制造厂先后采用了带有绕包绝缘的换位导线绕制变压器绕组。由于早期国内对换位导线生产技术尚未全面掌握，使之采用换位导线的变压器在运行10年左右出现了绕包绝缘膨胀。段间油道堵塞、油流不畅，匝绝缘得不到充分冷却，使之严重老化，以致发糊、变脆，在长期电磁振动下，绝缘脱落，局部露铜，形成匝间（段间）短路，导致变压器烧损事故。另外，绕组材料本身的质量不良，也会导致过热现象。
2、分接开关动、静触头接触不良。在有载调压变压器中，特别是调压频繁、负荷电流较大的变压器，在频繁的调动中会造成触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，从而使动、静触头之间的接触压力下降，根据接触电阻公式中：Rs=K/Fn可见，接触压力减少，会使触头之间的接触电阻增大，从而导致触头之间的发热量增大，由于发热又加速触头表面的氧化腐蚀和机械变形，形成恶性循环，如不及时处理，往往会使变压器发生损坏事故。
3、引线故障。引线故障主要有以下几种：
（1）引线分流故障。引线电缆外表半叠包的白布带，经过制做中工序的传递和引线装配，多数已不紧密和不完整。某些制造厂，甚至完全不要这一层白布带。而对较长的引线，在装配时，如电缆施压后造成裸钢绞线与套管的铜管内壁靠接，这就形成了一个闭合回路。
相对来讲，回路中裸露电缆与铜管靠接的局部接触电阻是比较大的，当很大的回路电流通过时必将发热。
（2）引线接头过热。引线接头（将军帽）过热也是多发性故障。
（3）引线断股。
（4）漏磁导热过热。
（5）冷却装置风路堵塞。冷却装置风路堵塞引起的过热现象也时有报导。
（6）异物引起局部过热。变压器内部残留的异物不仅可能造成绕组匝间短路，引起局部过热，而且也可能在异物中形成环流，引起局部过热。
（7）铁心多点接地引起的过热。
二、220KV某变电站#1主变过热情况
1、#1主变故障产生情况：
220KV某变#1主变型号为SFPS9-120000/220，2002年4月由某变压器厂生产（出厂序号：S980430），于2002年11月29日投入运行。运行3年后于2005年的预防性试验中发现该变压器铁心夹件多点接地，夹件绝缘电阻为零，其间也用电焊机、电容器对主变进行过几次冲击，但没有效果，主变一直在夹件多点接地的情况下运行。当年对其本体油进行色谱检测，总烃达到160ppm，超过规程注意值，到2015年底已达到508ppm。2015年11月对该变压器进行了现场吊罩大修，大修过程中更换了所有密封件和蝶阀、油脱气等工作，由于器身重达87T，无法现场起吊，也未发现夹件多点接地故障点。复电后追踪总烃为12．4ppm，一个月后总烃又增长到247．96ppm。2017年7月实测其夹件接地引线电流为1．8A，于是在其夹件接地引线中串入四只240Ω、150W的限流电阻，其后一年时间内，油化色谱总烃数据一直在200ppm到300ppm之间缓慢增长。2018年后总烃开始加快增长，特别是2018年7月28日到8月22日总烃由479.59ppm增长到685ppm，总烃中特征气体以乙烯、甲烷为主，且增长幅度很大并发生了突变（2018年9月3日检测为716.26ppm，省试验院检测为733.3ppm）。用三比值法分析为022，是高于700℃的高温过热性故障，相对产气速率超过注意值10%/月达到142.3%/月。
2、按常规思维进行分析：
1）油化检测结果分析：
（1）H2含量一直低于规定值150ppm，且数据稳定，可排除绝缘油或本体固体绝缘受潮可能；
（2）C2H2含量基本为0，且数据稳定，排除内部放电现象；
（3）CO/CO2比值介于IEC导则规定的0.09到0.33之间，说明无纤维绝缘分解故障；
（4）总烃增长的主要原因在排除上述故障后，可将过热点归结为：1）导电回路过热故障；2）磁路过热；3）油道堵塞三种情况。将2012年的油化色谱数据用四比值法（CH4/H2=1-3，C2H6/CH4＜1，C2H4/C2H6≥3，C2H2/C2H4＜5）判断，应确定为磁路过热性故障。
2）电气高压试验结果分析：
（1）主变三侧直流电阻平衡且最近三次试验结果基本一致，可排除绕组因接触不良、压力不够而松动或断开造成的发热可能；
（2）油介损数据为2.071%，小于规程规定值4%，排除油劣化的可能；
（3）历年来其他试验项目如介损、变比、极化指数、线圈泄流等数据均合格，变化不明显，可排除主绝缘故障；
3）其他原因
根据运行提供的情况，主变冷却器按运行要求是每月三日进行切换,两组运行一组辅助一组备用，潜油泵一直开启，总烃值较快地增长，是否与潜油泵开启后，其轴承严重摩擦导致油中过热并产生总烃组分增长有关？一般认为冷却系统附属设备故障，容易造成误判，特别是：①潜油泵轴磨损在局部产生高温；②窥视玻璃破裂，由于轴尖处油流迅速而造成负压，可以带入大量空气；③即使窥视玻璃未破裂，也由于滤网堵塞形成负压空间而使油脱出气泡，在电场的作用下导致某些特征气体明显增加，引起油中起组分含量增高。
3、返厂处理
220KV某#1主变于2011年11月7日返厂大修。
（1）吊芯后外观检查：经吊芯发现如下问题：①铁芯接地引出线有不明物质，但不是铁锈；②线圈底部的绝缘木板上有不明物质，不是铁锈；③夹件接地引出线的铁轭上有不明物质，不是铁锈。上述三处物质从外观上看是同类物质胶状物，较脆。经现场人员分析，可能是异物在高温、高压电场下的分解物，而造成夹件接地现象的主要原因是在下夹件，故对器身清洁后，决定煤油干燥。
（2）器身干燥：器身干燥的时间为6天，采用煤油气相干燥，烘箱内没有其它变压器。
4、引起夹件接地的最终原因分析
变压器生产厂家当时由于在设计、生产时没有重视铁心或夹件的接地问题，生产管理存在漏洞和制造工艺不合理，质检人员责任心不强等，使同批同型号产品均存在铁心或夹件多点接地现象（如某变#2主变同样存在夹件多点接地情况）。在变压器厂现场还发现以下问题：
（1）下夹件上6个孔与箱底的6个螺栓不能对中。螺栓与夹件距离仅5mm，如吊装时不注意容易导致夹件接地。在运行中如有杂物堆积也会造成夹件接地。
（2）底部使用橡胶垫与绝缘纸垫。使用橡胶垫的好处在于运输过程中能防震，但是橡胶在运行状态下会逐渐老化，在器身重力作用下，胶垫凹陷，而边缘突起，油泥、铁锈、杂物容易在此堆积，易造下夹件接地，形成涡流回路从而导致总烃超标。现场试验结果说明橡胶垫已丧失绝缘性能。
（3）铁心底部固定地脚螺栓绝缘破损导致属于下夹件部分的多点接地：现场将铁心整体起吊后，发现铁心底部固定用的8个地脚螺栓有6个绝缘套已破损，使铁心通过地脚螺栓直接与地相通，于是在运行电压下在该局部形成环流，从而出现过热和总烃增加的现象。
结语：
变压器过热现象是一个综合性问题，产生或影响的因素很多，必须从设备全寿命过程来检查分析其产生、发展、变化的状态，即不能单纯地从数据到数据。而要将追踪原因延伸、扩展到设计、制造流程，才能有效地把握设备故障状况并予以及时消除。
参考文献：
[1]李峥.电力变压器过热故障综合诊断技术研究[D].河海大学，2015.
[2]刘勇辉.变压器过热性故障的判断[J].变压器，2017，37（3）：43.