浅谈变压器故障检测技术
浅谈变压器故障检测技术
廖 彬
中山市凯能集团有限公司电力技术服务分公司 广东省 528400
摘 要：变压器在整个电力系统中有着极为重要的作用。在通常情况下，若变压器在的运行出现了某些突发故障，必须及时、迅速的对其作
出诊断和处理。
关键词：常见故障分析；故障处理措施；检测技术
1、引言
在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传
输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之
路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是
避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防
御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的
损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。
2、常见的故障分析
变压器的常见故障主要存在短路故障、放电故障、绝缘故
障、局部发热故障、声音异常故障等。以下对其中几项进行分
析、探讨：
（1）短路故障
变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发
生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电
流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组
变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和
油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。
（2）放电故障
变压器的放电故障主要是分为局部放电以及火花放电和高
能量放电三种类型。在变压器正常工作过程中，绝缘层内的气
隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中
掺入了杂质。电弧放电是高能量放电，常出现在绕组匝间层绝
缘击穿后。
（3）绝缘故障
变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力
变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝
缘和绕组端部主绝缘以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘
等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位
梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘
和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，
这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐
劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。
3、变压器常见故障的处理措施
（1）经常检查变压器的油质
一般情况下如果是新近投运的变压器，其油色会呈浅黄
色，在使用一段时间以后，油色将会变成浅红色。当发现油色
开始变黑时，为了防止外壳与绕组之间或线圈绕组间发生电流
击穿，就必须立刻进行取样化验。经化验，若油质合格则可继
续使用，若不合格就需要将绝缘油进行过滤和再生处理，让油
质达到合格要求和再进行使用。
（2）针对变压器过热根据引起故障的不同原因采取不同的
处理对策
①由于绕组结构原因引起的低压绕组过热，宜将变压器的
低压绕组改为双螺旋结构。②因引线和套管铜管靠接后出现的
过热，可采取：在每台产品试装时，准确裁截引线电缆的长
度，做到引线长度和套管准确的配装，消除电缆太长而与铜管
内壁靠接的不良后果；或改变引线电缆的绝缘包扎方式保持引
线电缆绝缘的完整，不允许有绝缘松脱露铜的现象。③因滑磁
引起的过热故障，可在变压器油格内壁及绕组钢托板上加装磁
屏蔽。④加强管理，对强油循环的冷却系统必须有两个可靠的
电源，应有自动的切换装置，并定期进行切换试验，信号装置
齐全、可靠。
（3）对于变压器冷却装置常见故障的处理方法通常采取以
下措施
①冷却装置常见的故障就是电源故障，如熔丝熔断、导线
接触不良或断线等。当发现冷却装置整组停运或个别风扇停转
以及潜油泵停运时，应检查电源，查找故障点，迅速处理。若
电源已恢复正常，风扇或潜油泵仍不能运转，则可按动热继电
器复归按钮试一下。若电源故障一时来不及恢复，且变压器负
荷又很大，可采用临时电源，使冷却装置先运行起来，再去检
查和处理电源故障。②冷却装置的机械故障包括电动机轴承损
坏、电动机绕组损坏、风扇扇叶变形及潜油泵轴承损坏等。这
时需尽快更换或检修。③对于控制回路故障，发现小控制回路
中的各元件损坏、引线接触不良或断线、接点接触不良时，应
查明原因迅速处理。
（4）出现变压器内部声音异常现象有几种主要原因，可以
根据具体状况采取相应的处理措施
变压器内部发出沉重的声音，这一般是由于变压器过载运
行造成的，要注意调节变压器的承载；变压器在运行时发出强
烈而不均匀的噪声，这就需要坚持变压器中的零件可能有的产
生了松动；变压器运行时产生震动，同样会产生噪音，是由变
压器的铁芯最外层硅钢片未夹紧引起的；变压器顶盖的螺丝产
生松动，也会导致变压器在运行时发出异响；变压器的内部电
压如果太高时，铁芯接地线会出现断路或外壳闪络，导致外壳
和铁芯感应出高电压，会引起变压器内部同样会发出噪音。
4、变压器的监测技术
通常情况下，变压器的在线监测目的，即经对变压器的一
般特征信号实施的采集及分析，有效的辨别出变压器应有的状
态，及时的在初始阶段检测出变压器故障，且密切的观测其故
障状态运行、发展的趋势。在现今阶段，变压器的在线检测作
第4卷 第12期
2014年4月
CONSTRUCTION
水利水电工程
为国际研究最为普遍的对象之一，进而已归纳总结出许多的实
践经验，通过总结分析提出了若干种有效方法。
（1）油中溶解性的气体检测技术
在线检测技术变压器在实际的运用过程中，由于其内部结
构发生了变化，其引发的故障产生的气体也会所不同。因而运
用对比研究分析油中气体自身具备的含量、成分、产气率及相
对的百分比，便可有效的实现对变压器绝缘诊断的目的。而典
型的油中溶解性气体，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及
C2H2，均是在通常应用于验证分析的特征气体。在具体的检测
出各项气体的成分与其含量后，借助特征气体方法及比值法等
手段来有效辨别变压器的内部故障。
（2）局部放电的在线检测技术
一般情况下，变压器运转的内部在出现故障或操作条件不
适时，会导致局部放电。经大量的实践研究表明，PD的应用水
平及其增长速率若出现明显的转化，可认为变压器的内部发生
的转化及反馈至绝缘中，因一些缺陷导致的固体绝缘空洞、气
泡及金属粒子等。
而变压器若在内部发生故障及运转不通畅时，将会从局部
场强的过高度量引发局部放电。其放电的水平与增长率如果显
示明显的变化，则表明所指示的变压器内部可能正在出现变
化。但若变压器在正常、顺利的运行时，会因电网的影响，导
致内部的局部放电很难被验查到，这就需在其内部装置传感器
实施检测。
传感器装置原理一般是借助变压器的绕组运行在特定的频
率范围内显现的等值电路特征，被导出的变压器绕组在其内部
激发局部放电时，其首末端的电压比值及放电点关系，检测出
故障点的位置。而变压器得局部放电实施在线测量及定位时，
需收集每一项绕组的首末端信号实施放大、滤波与数据处理。
应用多路的模拟开关准确的接入接口的电路，借助单片机实施
控制及运行数据的处理，可实行依次测量定位其每个实施操作
的变压器绕组中。
（3）红外线测温技术的运用
红外线测温技术是借助红外线探测器全面的感应检测目标
的红外辐射讯息，通过放大处理手段，进而反馈为标准化的视
频信号，再借助电视屏及相对应的监视器等介质显示出红外线
热的像图。若变压器出现接触不良或过负荷操作的现象，均会
导致导电的局部回路显示过热，其铁芯的多点接地也会致使铁
芯出现过热的现象。
（4）其他监测措施的运用
低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态
的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试
验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻
验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用
方案。
5、结束语
变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济
运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事
故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完
全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。如外力的
破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在
的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是电力
变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影
响，已成为发生故障的主要因素。同时，部分工作人员业务素
质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事
故的扩大。
参考文献：
[1]许坤，周建华，茹秋实，周茁.变压器油中溶解气体在
线监测技术发展与展望[J].高电压技术.2005（08）
[2]王亚辉，钱东平，王希望，杨世凤.变压器油温在线监
测系统[J].测控技术.2005（07）
[3]张川，王辅.光声光谱技术在变压器油气分析中的应用
[J].高电压技术.2005（02）
[4]李万全，孙宝元，戴恒震.变压器绝缘纸板微水分在线
检测研究[J].仪表技术与传感器.2005（05）
廖 彬
中山市凯能集团有限公司电力技术服务分公司 广东省 528400
摘 要：变压器在整个电力系统中有着极为重要的作用。在通常情况下，若变压器在的运行出现了某些突发故障，必须及时、迅速的对其作
出诊断和处理。
关键词：常见故障分析；故障处理措施；检测技术
1、引言
在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传
输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之
路，是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是
避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防
御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的
损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。
2、常见的故障分析
变压器的常见故障主要存在短路故障、放电故障、绝缘故
障、局部发热故障、声音异常故障等。以下对其中几项进行分
析、探讨：
（1）短路故障
变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发
生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电
流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组
变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和
油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。
（2）放电故障
变压器的放电故障主要是分为局部放电以及火花放电和高
能量放电三种类型。在变压器正常工作过程中，绝缘层内的气
隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中
掺入了杂质。电弧放电是高能量放电，常出现在绕组匝间层绝
缘击穿后。
（3）绝缘故障
变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力
变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝
缘和绕组端部主绝缘以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘
等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位
梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘
和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，
这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐
劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。
3、变压器常见故障的处理措施
（1）经常检查变压器的油质
一般情况下如果是新近投运的变压器，其油色会呈浅黄
色，在使用一段时间以后，油色将会变成浅红色。当发现油色
开始变黑时，为了防止外壳与绕组之间或线圈绕组间发生电流
击穿，就必须立刻进行取样化验。经化验，若油质合格则可继
续使用，若不合格就需要将绝缘油进行过滤和再生处理，让油
质达到合格要求和再进行使用。
（2）针对变压器过热根据引起故障的不同原因采取不同的
处理对策
①由于绕组结构原因引起的低压绕组过热，宜将变压器的
低压绕组改为双螺旋结构。②因引线和套管铜管靠接后出现的
过热，可采取：在每台产品试装时，准确裁截引线电缆的长
度，做到引线长度和套管准确的配装，消除电缆太长而与铜管
内壁靠接的不良后果；或改变引线电缆的绝缘包扎方式保持引
线电缆绝缘的完整，不允许有绝缘松脱露铜的现象。③因滑磁
引起的过热故障，可在变压器油格内壁及绕组钢托板上加装磁
屏蔽。④加强管理，对强油循环的冷却系统必须有两个可靠的
电源，应有自动的切换装置，并定期进行切换试验，信号装置
齐全、可靠。
（3）对于变压器冷却装置常见故障的处理方法通常采取以
下措施
①冷却装置常见的故障就是电源故障，如熔丝熔断、导线
接触不良或断线等。当发现冷却装置整组停运或个别风扇停转
以及潜油泵停运时，应检查电源，查找故障点，迅速处理。若
电源已恢复正常，风扇或潜油泵仍不能运转，则可按动热继电
器复归按钮试一下。若电源故障一时来不及恢复，且变压器负
荷又很大，可采用临时电源，使冷却装置先运行起来，再去检
查和处理电源故障。②冷却装置的机械故障包括电动机轴承损
坏、电动机绕组损坏、风扇扇叶变形及潜油泵轴承损坏等。这
时需尽快更换或检修。③对于控制回路故障，发现小控制回路
中的各元件损坏、引线接触不良或断线、接点接触不良时，应
查明原因迅速处理。
（4）出现变压器内部声音异常现象有几种主要原因，可以
根据具体状况采取相应的处理措施
变压器内部发出沉重的声音，这一般是由于变压器过载运
行造成的，要注意调节变压器的承载；变压器在运行时发出强
烈而不均匀的噪声，这就需要坚持变压器中的零件可能有的产
生了松动；变压器运行时产生震动，同样会产生噪音，是由变
压器的铁芯最外层硅钢片未夹紧引起的；变压器顶盖的螺丝产
生松动，也会导致变压器在运行时发出异响；变压器的内部电
压如果太高时，铁芯接地线会出现断路或外壳闪络，导致外壳
和铁芯感应出高电压，会引起变压器内部同样会发出噪音。
4、变压器的监测技术
通常情况下，变压器的在线监测目的，即经对变压器的一
般特征信号实施的采集及分析，有效的辨别出变压器应有的状
态，及时的在初始阶段检测出变压器故障，且密切的观测其故
障状态运行、发展的趋势。在现今阶段，变压器的在线检测作
第4卷 第12期
2014年4月
CONSTRUCTION
水利水电工程
为国际研究最为普遍的对象之一，进而已归纳总结出许多的实
践经验，通过总结分析提出了若干种有效方法。
（1）油中溶解性的气体检测技术
在线检测技术变压器在实际的运用过程中，由于其内部结
构发生了变化，其引发的故障产生的气体也会所不同。因而运
用对比研究分析油中气体自身具备的含量、成分、产气率及相
对的百分比，便可有效的实现对变压器绝缘诊断的目的。而典
型的油中溶解性气体，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及
C2H2，均是在通常应用于验证分析的特征气体。在具体的检测
出各项气体的成分与其含量后，借助特征气体方法及比值法等
手段来有效辨别变压器的内部故障。
（2）局部放电的在线检测技术
一般情况下，变压器运转的内部在出现故障或操作条件不
适时，会导致局部放电。经大量的实践研究表明，PD的应用水
平及其增长速率若出现明显的转化，可认为变压器的内部发生
的转化及反馈至绝缘中，因一些缺陷导致的固体绝缘空洞、气
泡及金属粒子等。
而变压器若在内部发生故障及运转不通畅时，将会从局部
场强的过高度量引发局部放电。其放电的水平与增长率如果显
示明显的变化，则表明所指示的变压器内部可能正在出现变
化。但若变压器在正常、顺利的运行时，会因电网的影响，导
致内部的局部放电很难被验查到，这就需在其内部装置传感器
实施检测。
传感器装置原理一般是借助变压器的绕组运行在特定的频
率范围内显现的等值电路特征，被导出的变压器绕组在其内部
激发局部放电时，其首末端的电压比值及放电点关系，检测出
故障点的位置。而变压器得局部放电实施在线测量及定位时，
需收集每一项绕组的首末端信号实施放大、滤波与数据处理。
应用多路的模拟开关准确的接入接口的电路，借助单片机实施
控制及运行数据的处理，可实行依次测量定位其每个实施操作
的变压器绕组中。
（3）红外线测温技术的运用
红外线测温技术是借助红外线探测器全面的感应检测目标
的红外辐射讯息，通过放大处理手段，进而反馈为标准化的视
频信号，再借助电视屏及相对应的监视器等介质显示出红外线
热的像图。若变压器出现接触不良或过负荷操作的现象，均会
导致导电的局部回路显示过热，其铁芯的多点接地也会致使铁
芯出现过热的现象。
（4）其他监测措施的运用
低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态
的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试
验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻
验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用
方案。
5、结束语
变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济
运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事
故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完
全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。如外力的
破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在
的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是电力
变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影
响，已成为发生故障的主要因素。同时，部分工作人员业务素
质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事
故的扩大。
参考文献：
[1]许坤，周建华，茹秋实，周茁.变压器油中溶解气体在
线监测技术发展与展望[J].高电压技术.2005（08）
[2]王亚辉，钱东平，王希望，杨世凤.变压器油温在线监
测系统[J].测控技术.2005（07）
[3]张川，王辅.光声光谱技术在变压器油气分析中的应用
[J].高电压技术.2005（02）
[4]李万全，孙宝元，戴恒震.变压器绝缘纸板微水分在线
检测研究[J].仪表技术与传感器.2005（05）
