变压器作为电力系统中不可或缺的核心设备，其稳定运行直接关系到电网安全与供电可靠性。然而，由于长期承受电磁、机械、热负荷等多重应力，变压器难免会出现各类故障。本文将系统梳理变压器常见故障类型、诊断方法及应对策略，为电力从业人员提供实用参考指南。

一、绕组类故障诊断与处理
绕组故障约占变压器总故障的70%，主要表现为匝间短路、绕组接地和断线三类。**匝间短路**早期可通过油色谱分析发现，当乙炔（C₂H₂）含量超过5μL/L且氢气（H₂）显著增长时需高度警惕。某220kV变电站案例显示，绕组轻微变形导致匝间绝缘劣化时，局部放电量会从50pC骤增至800pC以上。建议采用频率响应分析法（FRA）检测绕组变形，当相关系数低于0.9时需立即停运检修。

绕组接地故障：往往伴随铁芯接地电流异常，正常值应小于100mA。某电厂曾因绝缘受潮导致绕组对地放电，油中糠醛含量飙升至3.5mg/dL（新油标准＜0.1mg/dL）。此时需测量绝缘电阻极化指数，若60s/15s比值＜1.3则证实绝缘劣化。处理时可采用热油循环脱水，控制油温在65±5℃为宜。

 二、铁芯异常诊断要点
铁芯多点接地是典型故障，表现为接地电流超标和铁芯温度异常。某500kV变压器因金属异物造成铁芯两点接地，接地电流达12A（正常＜0.1A），油温上升15K。诊断时可施加10V交流电压测量铁芯对地电流，若阻值＜100Ω即可确认故障。临时处理可采用电容隔直法，但需在3个月内彻底检修。

铁芯硅钢片短路：会导致空载损耗增加20%以上。某检修案例显示，当短路点超过3处时，空载电流谐波分量THD会从2%升至8%。建议采用红外热像仪扫描，温差＞5K区域需重点检查。

三、绝缘系统故障特征
油纸绝缘劣化是老化类故障主因。当油中溶解气体分析（DGA）出现CO＞350μL/L且CO₂/CO＜3时，表明固体绝缘加速分解。某运行15年的变压器因绝缘老化引发局部放电，油中呋喃化合物含量达1.8mg/kg（警戒值0.5mg/kg）。此时介质损耗因数tanδ若超过0.7%（新油标准≤0.5%），应考虑绝缘更换。

油质异常：包含含水量超标（＞15ppm）和颗粒污染（NAS等级＞7级）。某沿海变电站因呼吸器失效导致油中水分达28ppm，击穿电压降至30kV（新油≥40kV）。处理时需配合真空滤油机，控制残压＜133Pa可有效脱水。

四、分接开关典型故障
有载分接开关故障占机械类故障的45%。某换流站统计显示，切换次数超5万次后触头烧蚀概率增加3倍。关键预警信号包括：
1. 驱动电机电流波动＞15%
2. 过渡电阻值偏差＞10%
3. 油室乙炔浓度月增长＞2μL/L

建议每操作3000次后检查触头磨损量，钨铜合金触头剩余厚度＜3mm时必须更换。

五、套管缺陷诊断技术
套管末屏放电是常见隐患。某变电站110kV套管因密封不良导致末屏受潮，红外检测发现局部温升达8K。试验时应测量末屏对地绝缘电阻，若＜1000MΩ则存在受潮风险。电容型套管还需监测介质损耗变化，年增量＞0.2%即需重点关注。

六、冷却系统故障排查
强迫油循环冷却系统故障可能引发油温异常升高。某主变因潜油泵轴承卡涩导致流量下降40%，顶层油温超过85℃报警值。诊断要点包括：
- 油流继电器动作值偏差＞15%
- 冷却器进出口油温差＞25K
- 风扇电机三相电流不平衡度＞10%

七、综合诊断策略建议
1. 三级预警机制：
- 黄色预警：单项指标超注意值（如H₂＞150μL/L）
- 橙色预警：两项关联参数异常（如C₂H₂＞5μL/L伴局部放电＞500pC）
- 红色预警：多系统指标恶化（如油色谱异常+绕组变形+温升超标）

2. 检测周期优化：
- 330kV及以上：油色谱每月1次，FRA每年2次
- 110-220kV：油色谱每季1次，红外检测每半年1次
- 35kV及以下：年度综合检测

3. 智能诊断技术应用：
- 基于深度学习的DGA三比值法诊断准确率可达92%
- 超声定位技术可将局部放电点定位误差控制在±15cm内
- 在线监测系统应具备≥95%的数据传输完整率

‍八、典型故障处理时间窗
| 故障类型 | 允许继续运行时间 | 关键控制指标 |
|---------|----------------|-------------|
| 轻微放电 | ≤72小时 | 局放量＜1000pC |
| 中度过热 | ≤48小时 | 油温＜95℃ |
| 严重绝缘劣化 | 立即停运 | 击穿电压＜25kV |

预防性维护方面，推荐采用"3+2"检修模式：每3年进行油务处理+2年进行机械部件检查。对于运行超20年的老旧变压器，应缩短试验周期至标准值的50%，并建立绝缘寿命评估模型，当聚合度DP值＜250时建议更换绕组。

通过系统掌握这些诊断方法和技术要点，可显著提升变压器故障预判准确率，将非计划停运率降低60%以上。建议建立设备专属健康档案，整合历史试验数据、检修记录和在线监测信息，为状态检修决策提供数据支撑。