变压器的安全运行受电、热、力3种势力的破坏，变压器的发展是在与这3种势力的斗争中完善起来的，变压器运行的全过程，也是与这3种势力做斗争的过程。许多有关变压器的标准和反事故措施，也都针对防止这3种因素引发的事故，以提高变压器的安全运行水平。为此，本文着重讨论绝缘事故、短路事故和过热事故的分析和预防。

2  绝缘事故

2.1  绝缘事故概述

变压器的绝缘系统，有一个绝缘配合问题。合理的绝缘配合是绝缘的耐受电场强度（以下简称场强）大于其受到的作用场强，并有一定的裕度。当绝缘配合受到破坏，便形成绝缘事故。

2.2   作用场强失控引起的绝缘事故

2.2.1  长期工作电压

长期工作电压失控的问题是不存在的，但不等于作用场强不失控。因为在一定的电压下，如果发生电场畸变，作用场强就会发生变化。引起电场畸变的原因有金属导体悬浮、导体上有尖角毛刺以及导电尘埃的积集等。例如：高压套管均压球安装时未拧紧或在运行中振松，就形成悬浮导体，产生足以使油隙击穿的作用场强，引起局部放电和油分解出乙炔。

2.2.2  暂时过电压

工频电压升高或谐振过电压统称暂时过电压。工频电压升高到超过额定电压值的1.05倍时，便发生铁心的过激磁。在过激磁的状况下，一方面激磁电流的数值迅速增大，另一方面激磁电流中的谐波分量迅速增多。过激磁的倍数越大，则越严重。其后果是造成靠近铁心线圈的导体局部过热，引起匝绝缘击穿。国外文献多次报道过此种事故。

2.2.3  操作过电压

电压等级为330 kV和500 kV 的变压器对操作过电压采取了有效的保护措施，所以至今未发现在操作过电压下的损坏事故。220 kV及以下变压器的操作过电压的作用场强有失控的可能性，并足以引发事故。例如：在空载合闸时发生线圈匝间或层间短路；在切低压侧补偿电容器时，引起低压引线对油箱放电；多次不同期合闸时，引起高压套管端部相间击穿。

2.2.4  雷电过电压

变压器的高压侧防雷保护比较健全，一般是安全的。但有些变压器的中、低压侧的耐雷水平较低，导致雷击损坏变压器的事故时有发生。如：220 kV变压器，低压35 kV侧发生过多次雷击损坏事故；110 kV三绕组变压器的中压35 kV侧或低压10 kV侧也发生过雷击损坏事故。

2.3  耐受场强下降引起的绝缘事故

耐受场强下降是指变压器在运行中由于受到污染而使绝缘处于不正常状态。引起污染的原因很复杂，常见的有以下3种。

2.3.1  绝缘受潮

正常的油纸绝缘耐受场强很高，在正常运行电压下，匝绝缘是不可能发生击穿事故的；但实际情况是变压器绕组绝缘事故十之八九是由匝绝缘事故引起的，其原因是油纸绝缘对水有极大的亲和力，其受潮后绝缘强度会剧烈下降。

绝缘受潮事故可分为突发性受潮事故和渐变性受潮事故。

突发性受潮事故是指泼进水或吸进水引起的事故，有以下几种情况：套管“将军帽”密封不严，吸进的水分沿高压出线渗到线圈上，引起中部进线的高压线圈匝间断路；抽真空时将水打到线圈上，引起高压线圈烧毁；水冷却器漏水，引起线圈烧毁；油箱顶盖上的铁心接地套管或定位钉胶垫密封不严，进入水分引起线圈烧毁；套管均压球内积水，安装时将水倾倒到线圈上，引起高压线圈烧毁；变压器在带油运输中受潮，安装时未发现，投运后线圈烧毁；注油前未将进油管内的积水冲洗掉，且从上部进油，水混在油中淋到器身上，引起绝缘击穿；储油柜内积水，补油时将水冲到线圈上，引起线圈烧毁。

渐变性受潮事故是指绝缘整体受潮，随着油的循环，水分在绝缘中局部累积到一定程度后，引起的绝缘事故。如：水分沿围屏内油道集积，引起围屏树枝状放电；在电场最大处的匝间残留了硅胶，硅胶吸水后传给匝绝缘，使匝绝缘局部受潮，引起匝间短路。

总之，分析正常工作电压下的绝缘事故时，首先要考虑有没有可能绝缘受潮。因为正常工作电压下的绝缘裕度很大，除水分以外，很少有其它破坏绝缘的因素，能将绝缘的耐受强度下降到耐不住正常工作电压的程度。

2.3.2  金属异物

变压器器身上如残留金属导体,由于产生局部放电或将绝缘磨损，在发生过电压时或正常的工作电压下就有可能引起绝缘击穿损坏；但80年代以后的产品发生这类事故的可能性不大，因为生产厂家和现场都开展了局部放电试验，对检出金属异物是很有效的。

2.3.3  尘埃微粒

尘埃微粒包括导电性微粒、半导电性微粒、导磁性微粒、绝缘纤维及纸屑等。

导磁性微粒（铁末）在磁场作用下会沿磁力线排列，排列后容易引起铁心多点接地故障。这种类型的故障，可以用冲击电流法将其冲散；但变压器恢复运行后不久，又可能再次发生接地。

导电性、半导电性微粒（铜末、铝末、碳末等）在电场作用下会沿电力线排列，使电场畸变，因而引发放电事故或发生油流带电现象。再有，纤维在油中漂移，容易吸收水分，当漂移到裸导体电极之间时，形成“易击穿点”，激发低压引线之间的击穿放电。这种放电过后，如果导体烧损不严重，可以恢复送电。

2.4  预防绝缘事故的措施

预防绝缘事故的根本措施，从制造来说，是要保证优质；从运行来说，是要保证纯净。一般地说，变压器通过出厂和交接试验证明绝缘良好，在运行中又得到良好的维护，其绝缘是不可能损坏的；相反，如果变压器的密闭性遭到破坏，器身受到污染，则制造质量最好的变压器也可能损坏。因此，保证变压器绝缘的安全，关键在于保护它处于纯净状态。

3  短路事故

3.1  概述

短路事故是指由于电网发生短路，在变压器内流过特大过电流，因而引起变压器损坏的事故。是当前变压器的第2类大事故。

短路事故的根本原因是由于作用于变压器的短路应力超过其相应的承受能力。短路应力分机械应力和热应力2种。机械应力的允许值取决于短路电流的大小和短路时间。对于短路电流，应能承受根据变压器实测阻抗和电力系统阻抗计算出的短路电流；对于短路时间，当变压器容量<2 500 kVA时，为0.5 s，而容量>2 500 kVA时，为0.25 s。

标准规定短路热应力的允许值为：在短路电流持续时间为2 s时，铜、铝导线的温度分别不超过250 ℃和500 ℃。

总之，研究防止变压器短路事故的措施时，一定要考虑到变压器承受短路应力的能力是有条件的，而不是无限制的。

3.2  短路事故分析

分析短路事故是一个难题，考虑以下几点，可能会有帮助。

3.2.1  按实测或计算的短路电流进行短路应力的计算

    变压器发生出口短路后，应根据故障录波器的记录来确定短路电流。如果录波器未能取得实测记录，则应根据实际短路点的阻抗，计算可能通过变压器绕组的最大电流，并按此计算短路机械应力和热应力（如果自己计算有困难，可委托制造厂计算）。经验表明，这可为分析短路事故提供最基本的依据，对正确分析短路事故是必要的。

3.2.2  观察绕组和其它构件的变形形态

变压器发生短路事故时，一般内绕组的损坏比外绕组严重。这是因为在轴向漏磁场的作用下，内外绕组互相排斥，内绕组受到挤压力，而外绕组受到扩张力。一般外绕组的抗张强度比内绕组的抗压强度要好。

内绕组短路损坏后的变形，其典型形状是原来的圆形轮廓变成齿轮形的轮廓；而且由于轴向磁场沿绕组高度的分布比较均匀，绕组的变形往往从上端一直延伸到下端。外绕组的变形与内绕组相类似，但没有内绕组明显。

内外绕组在轴向磁场作用下产生的轴向力，是使一个绕组上窜（外绕组上窜的可能性大），另一个绕组下压。相应地，绕组的端部绝缘、压板、压钉和夹件都有不同程度的变动。

绕组的引出线在发生短路时也容易发生变化，特别是引线绑扎不紧，或固定引线的支架强度不够时，变形尤为明显。

变压器内部发生击穿事故时，电流也会引起绕组变形；而且由于电弧的“电水锤效应”，会使内外的变形杂乱无章。在分析短路事故时，应对外部短路和内部短路加以区别。

3.2.3  考虑短路持续时间

短路电流有一个瞬变过程，其峰值一般按对称短路电流幅值的1.8倍计算。短路试验时，抗短路能力差的变压器，受短路电流非对称分量冲击后，往往就发生损坏；但不能由此推论短路机械应力的破坏作用与短路电流的持续时间无关。事实表明，短路持续时间长是造成短路事故的一个重要因素。

从理论上说，促使绕组变形的短路电流有一个临界值。当短路电流低于临界值时，不足以引起绕组变形，所以与短路的持续时间无关。当短路电流超过临界值时，短路电流的非对称分量造成的绕组变形有3种情况：绕组严重变形，立即形成短路事故；绕组轻微变形，在有限的持续时间内形不成短路事故；绕组有一定程度的变形，随着短路电流持续时间的增长，变形的程度有增无减，最后终于形成短路事故。

由此可见，短路电流的持续时间与短路事故有无关系，应该进行具体分析，不能一概而论。

3.2.4  短路应力的积累效应

短路应力的积累效应是指短路电流超过临界值，引起了绕组的不可逆变形，但还没有达到形成短路事故的程度；若以后再次短路时，在原有的变形上进一步使变形加剧，或引发短路事故。

积累效应之所以呈恶性循环，是由于在短路应力作用下绕组变形的趋向是扩大漏磁场的势力范围。从某种意义上说，短路电流持续时间延长而产生的破坏能力增加，也是积累的结果。

由于短路

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