大型电力变压器是电网传输电能的枢纽，是电网运行的主设备，其安全可靠性是保障电力系统可靠运行的必备条件，随着电力系统规模和变压器单机容量的不断增大，其故障对国民经济造成的损失也愈来愈大，因而对变压器作可靠性分析与风险评价是日益重要的课题。
1 变压器故障分类
根据统计分析工作的需要，变压器故障可进行相应的分类。
1.1 变压器故障按部位分类
变压器故障按部位通常可分为绕组故障，铁心故障，分接开关故障，引线故障，套管故障，绝缘故障和密封故障等。
1.2 变压器故障按原因分类
对变压器故障的原因，基本上可以做如下分类：
（1）制造：制造工艺不良、设计不合理、材料质量不良、异物进入、杂质；
（2）维护：维护不当、受潮、操作失误、振动；
（3）环境：外部短路、雷电侵袭、自然损坏；
（4）其它。
1.3 变压器故障按严酷程度分类
根据变压器故障程度不同，对不同故障模式进行严酷程度分类：
（1）Ⅰ类灾难性：变压器爆炸或完全损坏；
（2）Ⅱ类致命性：变压器性能严重下降或严重受损，必须立即停运；
（3）Ⅲ类临界性：变压器性能轻度下降或轻度受损；
（4）Ⅳ类轻度性：不甚影响变压器运行但要进行非计划检修。
2 变压器故障按部位分类分析
2.1 绕组故障
变压器绕组是变压器的心脏，构成变压器输入、输出电能的电气回路，其故障模式可分为：绕组短路、绕组断路、绕组松动、变形、位移、绕组烧损。其中绕组短路又可分为：层间短路、匝间短路、相间短路、股间短路。
变压器绕组故障除外在因素外，大部分是由于绕组本身结构及绝缘不合理所引起，以绕组短路出现率最高，它不仅影响到绕组本身，而且对铁心、引线、绝缘屏等都有极大的影响。这种故障属致命性的，此时变压器内部可能出现局部高温或局部高能量放电现象，如不及时处理会导致变压器绕组完全损坏，严重时其油温迅速升高，体积膨胀，甚至导致变压器爆炸，升级为灾难性故障。
对于变压器绕组松动、 变形、失稳，绝缘损伤现象，变压器在这种情况下虽能运行，但实质上内部已受损，抗短路能力差，若外部短路或受到雷击的影响会进一步使绕组松散，内部场强分布不均，极易导致局部放电进而损伤导线。另外松散导线也易在电磁力作用下产生振动，互相磨擦而划破绝缘。绕组烧损是指绕组绝缘部分碳化，最终形成绕组短路，发展为致命性故障，因而这类故障属于临界性故障。
绕组断路，当高压侧一相断路时，变压器将在非全相状态下运行，变压器低压三相电压、电流呈现不平衡，三相直流电阻也不平衡；两相断路变压器则不能运行；当低压侧两相断路时，变压器单相负载运行，断路的两相低压无电压、电流，因而变压器断路属于致命性故障。
2.2 铁心故障
变压器铁心和绕组是传递、交换电磁能量主要部件，要使变压器可靠运行，除绕组质量合格外，铁心质量好坏是决定正常运行的关键。铁心的故障模式可分为：铁心多点接地、铁心接地不良、铁心片间短路。其中铁心多点接地可分为：铁心动态性多点接地和牢靠性多点接地。
变压器铁心故障以铁心多点接地出现较多，伴随有铁心局部过热，运行时间过长将会使油纸绝缘老化、绝缘垫块碳化、铁心片绝缘层老化，甚至使铁心接地引线烧断，这类故障属临界性故障。铁心片间短路将会在强磁场中形成涡流使铁心局部过热，铁心接地不良也会使铁心局部过热，同时出现介损超标现象，局部过热现象易烧坏铁心片间绝缘，扩大铁心故障，因而它们也属临界性故障。而铁心动态性接地情况将有所不同，主要是由杂质在电场力作用下形成导电小桥，是由一些杂质纤维与金属粉末形成，有时在大电流的冲击下而摧毁，出现情况不稳定，一般不影响变压器运行，但不定期的局部过热会使内部绝缘受伤，属轻度性故障。
2.3 分接开关故障
有载分接开关内部传动结构较为复杂，而且经常操作切换，它的故障直接影响到变压器的正常运行。分接开关由于受高温和绝缘油影响， 极易使触头表面氧化，生产氧化膜，使触头间接触不良电阻增大，引起局部高温，破坏接触表面。其故障模式主要有筒体爆炸、触头烧损、档序错乱、齿轮损坏。筒体爆炸甚至会导致变压器着火，属致命性故障。开关档序错乱、齿轮损坏、触头烧损在故障状态下运行将会扩大故障属临界性故障。
2.4 引线故障
引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环接，其接头是通过焊接而成，因而焊接质量直接影响到引线的故障发生。其主要故障模式有：引线短路、引线断路、引线接触不良。
引线相间短路如不及时处理会导致绕组相间短路，属致命性故障，事故扩大会发展成为灾难性故障。引线对地短路、接触不良会产生局部高温烧断引线而使变压器停运，属于临界性故障。
2.5 套管故障
套管是变压器内绕组与油箱外联结引线的重要保护装置。它长期遭受电场、风雨、污染等影响，易使瓷釉龟裂绝缘老化，是变压器故障多发部位。其故障模式主要有：套管炸裂、套管位移、开焊、局部放电。套管爆炸致使变压器停运甚至烧毁，故属于致命性故障；套管位移、开焊将会有水顺着套管进入变压器本体内，极易导致变压器绕组短路或相间短路，局部放电或局部过热，易使套管内部绝缘击穿，属临界性故障。
2.6 绝缘故障
变压器内部绝缘是变压器质量优劣的关键，大部分故障都是因绝缘性能不佳引起，因而绝缘的好坏是变压器能否长期、安全可靠运行的基本保证。绝缘故障模式可分为：绝缘损伤、介损超标。
绝缘损伤与介损超标在短期内变压器仍能正常运行，但这些故障会使变压器内部产生局部放电或局部轻度过热现象，进一步损伤绝缘导致变压器内绕组局部短路、绝缘件碳化等故障，属轻度性故障。
2.7 密封不良
变压器密封不良主要是接头处处理不好，如焊接质量不良、螺栓乱扣以及法兰不平等原因造成。其后果是漏油、漏气，故障时不易发现，影响范围大。故障模式有密封圈老化、瓷套脱落或破裂、箱体焊点裂纹、潜油泵处漏气等。
3 变压器故障分类统计
3.1 变压器故障按部位分类统计
通过对1990-2000年110 kV及以上电压等级电力变压器故障实例进行随机抽样整理分析，其故障按部位分类统计如表1所示。
表1 故障按部位分类统计表
3.2 变压器故障按原因分类统计
对上述299次变压器故障按故障原因来分，其统计结果如表2所示。
表2 变压器故障按原因分布
1 变压器故障分类
根据统计分析工作的需要，变压器故障可进行相应的分类。
1.1 变压器故障按部位分类
变压器故障按部位通常可分为绕组故障，铁心故障，分接开关故障，引线故障，套管故障，绝缘故障和密封故障等。
1.2 变压器故障按原因分类
对变压器故障的原因，基本上可以做如下分类：
（1）制造：制造工艺不良、设计不合理、材料质量不良、异物进入、杂质；
（2）维护：维护不当、受潮、操作失误、振动；
（3）环境：外部短路、雷电侵袭、自然损坏；
（4）其它。
1.3 变压器故障按严酷程度分类
根据变压器故障程度不同，对不同故障模式进行严酷程度分类：
（1）Ⅰ类灾难性：变压器爆炸或完全损坏；
（2）Ⅱ类致命性：变压器性能严重下降或严重受损，必须立即停运；
（3）Ⅲ类临界性：变压器性能轻度下降或轻度受损；
（4）Ⅳ类轻度性：不甚影响变压器运行但要进行非计划检修。
2 变压器故障按部位分类分析
2.1 绕组故障
变压器绕组是变压器的心脏，构成变压器输入、输出电能的电气回路，其故障模式可分为：绕组短路、绕组断路、绕组松动、变形、位移、绕组烧损。其中绕组短路又可分为：层间短路、匝间短路、相间短路、股间短路。
变压器绕组故障除外在因素外，大部分是由于绕组本身结构及绝缘不合理所引起，以绕组短路出现率最高，它不仅影响到绕组本身，而且对铁心、引线、绝缘屏等都有极大的影响。这种故障属致命性的，此时变压器内部可能出现局部高温或局部高能量放电现象，如不及时处理会导致变压器绕组完全损坏，严重时其油温迅速升高，体积膨胀，甚至导致变压器爆炸，升级为灾难性故障。
对于变压器绕组松动、 变形、失稳，绝缘损伤现象，变压器在这种情况下虽能运行，但实质上内部已受损，抗短路能力差，若外部短路或受到雷击的影响会进一步使绕组松散，内部场强分布不均，极易导致局部放电进而损伤导线。另外松散导线也易在电磁力作用下产生振动，互相磨擦而划破绝缘。绕组烧损是指绕组绝缘部分碳化，最终形成绕组短路，发展为致命性故障，因而这类故障属于临界性故障。
绕组断路，当高压侧一相断路时，变压器将在非全相状态下运行，变压器低压三相电压、电流呈现不平衡，三相直流电阻也不平衡；两相断路变压器则不能运行；当低压侧两相断路时，变压器单相负载运行，断路的两相低压无电压、电流，因而变压器断路属于致命性故障。
2.2 铁心故障
变压器铁心和绕组是传递、交换电磁能量主要部件，要使变压器可靠运行，除绕组质量合格外，铁心质量好坏是决定正常运行的关键。铁心的故障模式可分为：铁心多点接地、铁心接地不良、铁心片间短路。其中铁心多点接地可分为：铁心动态性多点接地和牢靠性多点接地。
变压器铁心故障以铁心多点接地出现较多，伴随有铁心局部过热，运行时间过长将会使油纸绝缘老化、绝缘垫块碳化、铁心片绝缘层老化，甚至使铁心接地引线烧断，这类故障属临界性故障。铁心片间短路将会在强磁场中形成涡流使铁心局部过热，铁心接地不良也会使铁心局部过热，同时出现介损超标现象，局部过热现象易烧坏铁心片间绝缘，扩大铁心故障，因而它们也属临界性故障。而铁心动态性接地情况将有所不同，主要是由杂质在电场力作用下形成导电小桥，是由一些杂质纤维与金属粉末形成，有时在大电流的冲击下而摧毁，出现情况不稳定，一般不影响变压器运行，但不定期的局部过热会使内部绝缘受伤，属轻度性故障。
2.3 分接开关故障
有载分接开关内部传动结构较为复杂，而且经常操作切换，它的故障直接影响到变压器的正常运行。分接开关由于受高温和绝缘油影响， 极易使触头表面氧化，生产氧化膜，使触头间接触不良电阻增大，引起局部高温，破坏接触表面。其故障模式主要有筒体爆炸、触头烧损、档序错乱、齿轮损坏。筒体爆炸甚至会导致变压器着火，属致命性故障。开关档序错乱、齿轮损坏、触头烧损在故障状态下运行将会扩大故障属临界性故障。
2.4 引线故障
引线是变压器内部绕组出线与外部接线的中间环接，其接头是通过焊接而成，因而焊接质量直接影响到引线的故障发生。其主要故障模式有：引线短路、引线断路、引线接触不良。
引线相间短路如不及时处理会导致绕组相间短路，属致命性故障，事故扩大会发展成为灾难性故障。引线对地短路、接触不良会产生局部高温烧断引线而使变压器停运，属于临界性故障。
2.5 套管故障
套管是变压器内绕组与油箱外联结引线的重要保护装置。它长期遭受电场、风雨、污染等影响，易使瓷釉龟裂绝缘老化，是变压器故障多发部位。其故障模式主要有：套管炸裂、套管位移、开焊、局部放电。套管爆炸致使变压器停运甚至烧毁，故属于致命性故障；套管位移、开焊将会有水顺着套管进入变压器本体内，极易导致变压器绕组短路或相间短路，局部放电或局部过热，易使套管内部绝缘击穿，属临界性故障。
2.6 绝缘故障
变压器内部绝缘是变压器质量优劣的关键，大部分故障都是因绝缘性能不佳引起，因而绝缘的好坏是变压器能否长期、安全可靠运行的基本保证。绝缘故障模式可分为：绝缘损伤、介损超标。
绝缘损伤与介损超标在短期内变压器仍能正常运行，但这些故障会使变压器内部产生局部放电或局部轻度过热现象，进一步损伤绝缘导致变压器内绕组局部短路、绝缘件碳化等故障，属轻度性故障。
2.7 密封不良
变压器密封不良主要是接头处处理不好，如焊接质量不良、螺栓乱扣以及法兰不平等原因造成。其后果是漏油、漏气，故障时不易发现，影响范围大。故障模式有密封圈老化、瓷套脱落或破裂、箱体焊点裂纹、潜油泵处漏气等。
3 变压器故障分类统计
3.1 变压器故障按部位分类统计
通过对1990-2000年110 kV及以上电压等级电力变压器故障实例进行随机抽样整理分析，其故障按部位分类统计如表1所示。
表1 故障按部位分类统计表
故障部位 绕组铁心分接开关引线套管绝缘密封其它总计<?namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" ?>
故障次数 112 65 37 25 29 15 7 9 299
百分比／% 37.5 21.7 12.4 8.4 9.7 5 2.3 3 100
3.2 变压器故障按原因分类统计
对上述299次变压器故障按故障原因来分，其统计结果如表2所示。
表2 变压器故障按原因分布
故障原因制造维护环境其它合计
故障次数 162 72