匝间短路

变压器绕组匝间短路的简单判断

评审工种：电气试验

评审等级：技

****

单位：青铜峡铝业发电有限公司

日期：

师

**

2013年04月

摘要：

通过对电力变压器预防性试验，如绝缘、直流电阻测量、介质损耗因数、直流泄露、交流耐压、

局部放电试验、线圈变形、油中溶解气体分析、油中含水量等等，探讨电力变压器预防性试验的检测方法。

在进行变压器的故障检查试验时，怀疑存在匝间短路在进行直流电阻和变比测量不能判断时可用此方法进

行简单判断，首先应在怀疑的电压等级侧进行加压试验。根据变压器的相数选择相应的单相或三相调压器

进行变压器的空载接线试验，缓慢增压的同时观察电流变化，若电流变化很大远远超出额定空载电流则为

存在非金属性匝间短路。如果选用单相或三相调压器不方便时也可直接用220V或380V电源直接合闸冲击

监看电流进行判断，其效果相同。（注意：选用的合闸电源电压必须低于加压侧的额定电压。）这种方法的

优点是：试验方法简单试验仪器少，效果明显同时花费时间少。

关键词：电力变压器预防性试验分析匝间短路空升

电力变压器是电力系统的重要设备，它承担着电压变换、电能分配和传输，并

提供电力服务。它的安全运行具有极其重要意义，预防性试验是保证其安全运

行的重要措施,对变压器故障诊断具有确定性影响，通过各种试验项目，获取准

确可靠的试验结果是正确诊断变压器故障的基本前提。电力设备预防性试验规

程规定的试验项目，主要包括绕组绝缘电阻的测量、绕组直流电阻的测量、油

中溶解气体分析、介质损耗因数tg检测、直流泄露、交流耐压试验、线圈变

形检测、局部放电测量等。一般的常规试验对于检查变压器的接触不良、绕组

断股、绝缘（整体、局部）受潮、绝缘（整体、局部）老化等灵敏度很高。但

这些试验项目对检查变压器绕组匝间短路（非金属性）可以说是个盲区，只用

变压器的特性（空载、短路）试验才能对其作出准确判断。但进行变压器的特

性（空载、短路）试验所需试验设备多且各种试验设备体积容量大，试验电源

容量要求也很大，因此做起来也很不方便。下面将介绍一种既简单又行耒阳一中 之有效

的方法。具体情况作一下分析：

首先简单介绍一下变压器的绝缘结构：变压器的绝缘分为主绝缘和纵绝缘

两部分。主绝缘分是指绕组对地和绕组之间的绝缘；纵绝缘是指线饼间、层间

和匝间的绝缘。

接下来针对变压器常规检测绝缘的试验能够鉴定的各种缺陷的具体情况进行一

下对比：

一、绕组绝缘电阻的测量：

绕组连同套管一起的绝缘电阻和吸收比或极化指数，对检查变压器整体的绝缘

状况具有较高灵敏度，它能有效检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或

脏污以及贯穿性的集中缺陷，如各种贯穿性短路、瓷件破裂、引线接壳、器身

内有铜线搭桥等现象引起的半贯通性或金属性短路等。相对来讲，单纯依靠绝

缘电阻绝对值大小对绕组绝缘作判断，其灵敏度、有效性较低。一方面是由于

测量时试验电压太低，难以暴露缺陷，另一方面也因为绝缘电阻值与绕组绝缘

结构尺寸、绝缘材料的品种、绕组温度等有关，但对于铁心夹件、穿心螺栓等

部件，测量绝缘电阻往往能反映故障，这是因为这些部件绝缘结构较简单，绝

缘介质单一，正常情况下基本不承受电压，绝缘更多的是起隔离作用，而不像

绕组绝缘要承受高电压，比如我们预试中曾多次通过绝缘摇表发现变压器铁芯

一点或多点接地的情况，也曾通过绝缘电阻的测量发现变压器套管瓷件破裂、

有裂纹现象。但是对于纵绝缘中出现的各种缺陷不容易发现。

二、绕组直流电阻的测量：

它是一项方便而有效的能反应绕组焊接质量、绕组匝间短路（金属性）、绕组断

股或引出线折断、分接开关及导线接触不良等故障,实际上它也是判断各相绕

组直流电阻是否平衡、调压开关档是否正确的有效手段。长期以来,绕组直流

电阻测量一直被认为是考察变压器绝缘的主要手段之一,有时甚至是判断电

流回路连接状况的唯一办法。但是对于纵绝缘中出现的非金属性匝间短路则不

容易发现。

三、油中溶解气体分析：

目前，在变压器故障诊断中，单靠电气试验方法往往很难发现某些局部故障和

发热缺陷，而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，对发现变

压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效，这已为

大量故障诊断的实践所证明。油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气

体的产生速率随温度而变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出

现最大值；随着温度升高，产气率最大的气体依次为氢H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、

乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体)。值得注意的

是，由于故障产气与正常运行产生的非故障气体在技术上不可分离，在某些情

况下有些气体可能不是设备故障造成，如油中含水可与铁作用生成氢气，过热

时铁心层间油膜裂解也可生成氢，新的不锈钢中也可能在加工过程中或焊接时

吸附氢而运行后又缓慢释放，另外，某些操作也可生成故障气体，如有载调压

变压器中切换开关油向变压器主油箱渗漏或选择开关在某个位置动作时悬浮电

位放电的影响，设备油箱带油补焊，原注入油含有某些气体成份大修后滤油不

彻底留有残气等。运行中排除其他原因，根据气体可以分析看看色 出来变压器内部短

路，但是是什么地方短路则很难判断。

四、测量介质损耗因数tg：

它主要用来检查变压器整体受潮油质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷。

介损测量常受94年的属什么 表面泄露和外界条件(如干扰电场和大气条件的影响)，因而要采

取措施减少和消除影响。现场我们一般测量的是连同套管一起的tg，但为了

提高测量的准确性和检出缺陷的灵敏度，有时也进行分解试验，以判别缺陷所

在位置。测量泄漏电流作用和测量绝缘电阻相似，只是其灵敏度较高，能有效发现有些其他试验项目所不能发现的变压器局部缺陷。泄漏电流值与变压器的

绝缘结构、温度等因素有关，在《电力设备预防性试验规程》中不作规定，只

在判断时强调比较，与历年数据相比，与同类型变压器数据相比，与经验数据

相比等。介质损耗因数tg和泄漏电流试验的有效性正随着变压器电压等级的

提高、容量和体积的增大而下降，因此单纯靠tg和泄漏电流来正确判断绕组

绝缘状况的可能性也较小，这主要也是因为两项试验的试验电压太低，绝缘缺

陷难以充分暴露。对于电容性设备，实践证明如电容性套管、电容式电压互感

器、耦合电容器等，测量tg和电容量Cx仍是故障诊断的有效手段。对于变

压器纵绝缘中出现的各种非金属性短路缺陷也一样很难发现。

五、测量绕组连同套管的直流泄漏电流：

当用直流电压作用下，任何电介质上流过它的电流随时间的增加而降

低的、在一定的时间后趋于稳定，这个稳定电流就叫做直流泄露电流。

大型变压器体积较大，绝缘材料有油、纸、棉纱等。其绕组对绕组、绕组

对铁芯、套管导电芯对外壳，组成多个并联支路。当测量绕组的直流泄漏

电流时，能将各个并联支路的直流泄漏电流值反映出来，所以容易发现局

部缺陷。但是对于纵绝缘中的非金属性接地或者短路也很难发现。

六、交流耐压试验：

它是鉴定设备绝缘强度最有效和最直接的方法,特别是对考核主绝缘的局部

缺陷,。交流耐压试验符合电力设备在运行中所承受的电气状况，同时交流耐压

试验电压一般比运行电压高，通过试验后，设备有较大的安全裕度；但是由于

交流耐压试验所采用的试验电压比运行电压高得多，过高的电压会使绝缘介质

损失增大、发热、放电，会加速绝缘缺陷的发展，因此，从某种意义上讲，交

流耐压试验是一种破坏性试验。工频交流耐压试验只检查绕组主绝缘的电气强

度，即高压、中压、低压绕组间和对油箱、铁芯等接地部分的绝缘。而纵绝缘，

即绕组匝间、层间、段间的绝缘没有检验。对110KV及以上的变压器要进行交流感应耐压试验，特别是对中性点分级绝缘的变压器，由于不能采用外施高压

进行工频交流耐压试验，其主绝缘和纵绝缘均由感应耐压试验来考核。交流感

应耐压试验就是在变压器的低压侧施加比额定电压高一定倍数的电压，靠变压

器自身的电磁感应在高压绕组上得到所需的试验电压来检验变压器的主绝缘和

纵绝缘对地。但是对于匝间也一样很难发现。

七、线圈变形检测：

一般用频率响应发检测：当在变压器绕组一段加入扫频信号，输出不同频率的

正弦波电压，通过数字化记录装置同时检测出不同扫描频率下绕组两端的对地

电压信号信号V，（N）和V（n），并对数据进行处理，得到变压器的传递函数，

有装置分析出检测结果。

八、局部放电试验：

许多变压器的损坏，不仅是由于大气过电压和操作过电压作用的结果，也是由

于多次短路冲击的积累效应和长期工频电压下局部放电造成的。绝缘介质的局

部放电虽然放电能量小，但由于它长时间存在，对绝缘材料产生破坏进士 作用，最

终会导致绝缘击穿。为了能使110KV级以上电压等级的变压器安全运行，进行

局部放电试验是必要的。

九、有载调压切换装置的检查和试验：

（1）检查操作机构与分接开关必须整定在工作位置上，即操作机构上的位置指

示应与分接开关位置指示相符合。

（2）用变压器有载分接开关测试仪测试分接开关的波形及过渡电阻的电阻值，

测的值与产品出厂值相比应无明显差别。

十、额定电压下的冲击合闸试验：

冲击合闸试验应在变压器其它试验做完，其所属继电保护，测量仪表、控制信

号，周围环境等均具备投运条件时，才可进行该项试验。变压器冲击合闸试验

为5次，每次间隔时间宜为5min，应无异常现象，冲击合闸应在变压器高压侧

进行。

序

常规试验方法

号

能发现的绝缘缺陷

不能发现的绝

缘缺陷

所需试验设备

情况

绝缘电阻、吸收比主绝缘贯通的集中纵绝缘中出现各种绝缘电阻

1及极化指数

性缺陷，整体受潮的各种缺陷；

及局部缺陷；

直流泄露电流

测试仪；体积

小、携带方便；

主绝缘贯通的集中纵绝缘中出现直流高压发生

性缺陷，整体受潮的各种缺陷；

器；体积小、携

带方便；

2及局部缺陷，及一

些未完全贯通的集

中性缺陷。

介质损耗的测量

主绝缘整体受潮、纵绝缘中出现各种介损测试

劣化；

的各种缺陷；

仪；体积适中、

携带比较方便；

3

交流耐压4

缺陷是主绝缘强度纵绝缘中出现各种交流耐压

下降到低于试验电的各种缺陷；

压；

发生器；体积适

中、携带比较方

便；

直流电阻绕组接头的焊接质纵绝缘中出现各种直流电阻

量；严重金属性匝的非金属性匝测试仪；体积

间短路；检查分接间短路

小、携带方便；

5

开关的档位；绕组

有无断线和接触不

良；

6变压比测量

绕组匝数比的正确纵绝缘中出现各种变比电桥；

性；检查分接开关的非金属性匝体积小、携带方

的档位；严重金属间短路；

性匝间短路；

感应耐压试验

检查变压器的纵绝缺陷未达到使各种感应耐压

缘和主绝缘的绝缘绝缘强度下降装置；体积较

7

强度；

至试验电压以大、携带不方

下；

便，试验步骤复

杂；

特性试验8

强薄饼的做法 度；

和各种表计；试

验步骤复杂；

由以上对比结果可以看出，前四种试验根本无法测出纵绝缘中出现的各种缺陷；

第五、六种试验仅能够对绕组的严重金属性匝间短路缺陷做出判断，但有些绕

组的匝间短路缺陷是非金属性匝间短路，它们对此则无能为力了。后两种试验

能够准确的检测出所有的绕组的匝间短路缺陷，但要进行这些大型试验对于一

些大型变压器来说是有价值的，可是对较小型变压器来说则费时费力所需成本

也太高了。下面就根据现场的实际经验介绍一个简单有效的方法来判断变压器

绕组的非金属性匝间短路。

2007年05月2专业技术工作小结 4日武电多经碳素公司#3电炉变故障过流速断表示人多的词语 跳闸，变压器

本体有烧焦气味放出。拆线后对本体进行试验。进行的试验项目有：1、绝缘电

阻；2、所有档的直流电阻；3、所有档的电压比消防主题 ；4、交流耐压；以上所有试验

均合格。再次投变压器过流速断仍跳闸，吊芯检查仍未发现故障点。组装后再

次投运，过流速断再次跳闸。在此情况下采用了这个简单的方法进行检测，发现高压侧绕组存在非金属性匝间短路。此台变压器为太原变压器厂制造（型号：

测量本身的损耗、主绝缘非严重大容量电源、高

参数检查纵绝缘的性缺陷；

精度的PT、CT

便；

HKD7—1350/6；额定容量：1350KVA；额定电压：6000V/50~100V，额定电流：

140.7~225A/16880~13500A；空载电流：一档：0.05%、九档：0.145%、十四档：

1.35%）返厂后经证实确实为高压侧绕组非金属性匝间短路故障。具体测试方法

如同做变压器的空载试验，其具体过程如下：此变压器为单相变压器，在变压

器满档时（一档）高压侧线间接一（0—250V）调压器并串量程相当的电流表一

块并接入监视电压的（0—300V）电压表一块柳宗元的诗 ，缓慢升压的同时检测电流表的指

示，当电压升至200V左右时电流已经到了200A，远远高于额定空载电流0.05%

（0.1125A），同理在低压侧加压进行此项试验电流有所增加但不明显；故判断

为高压侧存在非金属性匝间短路。

将此测量方法归纳如下：在进行变压器的故障检查试验时，怀疑存在匝间

短路在进行直流电阻和变比测量不能判断时可用此方法进行简单判断，首先应

在怀疑的电压等级侧进行加压试验。根据变压器的相数选择相应的单相或三相

调压器进行变压器的空载接线试验，缓慢增压的同时观察电流变化，若电流变

化很大远远超出额定空载电流则为存在非金属性匝间短路。如果选用单相或三

相调压器不方便时也可直接用220V或380V电源直接合闸冲击监看电流进行判

断，其效果相同。（注意：选用的合闸电源电压必须低于加压侧的额定电压。）

这种方法的优点是：试验方法简单试验仪器少，效果明显同时花费时间少。

随着国家经济的高速发展，电力建设的超规模扩展。变压器在各行各业中

的使用也越来越多，在使用的同时也会发生各式各样的缺陷，我们只有努力学

习认真观察不断的积累经验才能跟上时代的脚步。

结束语：电力变压器是电力系统的大型设备。任何试验后的误判断都会造

成很大的经济损失。在电力变压器事故后的试验，每个试验项目不能孤立的去

看，应将几个项目的试验结果结合起来去分析，与以前的试验结果相比较，求

助兄弟单位的技术人员共同探讨和研究，最后确定故障原因。由此减少由于误

判断给单位带来的经济损失。

参考文献：《电气试验基础》李一星编著

《高电压技术》常虞生编著

《电气试验》陈天翔王寅仲编著

《电气试验及故障处理实例》单文培编著

《变压器试验技术》保定天威保定电气公司

致谢：在此论文完成之际，首先感谢在我参加工作以来，在专业技术上帮

助我的老师傅们，是他们的无私奉献指导才使我有机会参加技师的评定。另外

还要感谢各位评审的点拨和指导，向所有的老师傅和评审们学习，学习你们严

肃认真、实事求是的工作作风，学习你们对电气试验技术的专研和实干精神。

知识是无止境的，我将在以后的工作和学习中谦虚谨慎、坚持试验工的职

业道德。实事求是、努力学习、精益求精，用专业技术知识不断武装自己的头

脑，增强自己的专业技术能力，做一名合格的试验工。

青铝发电

周晓勇

2013-7-13