变压器是电力系统的核心设备，其运行可靠性直接关系到电网的安全与稳定。绕组主绝缘是变压器最重要的绝缘部分，它承担着绕组对地（铁芯、油箱）以及不同电压等级绕组之间的绝缘作用。一旦主绝缘发生击穿，往往会造成严重的设备损坏和电网事故。因此，深入分析其击穿原因并掌握正确的处理方法至关重要。
一、 变压器绕组主绝缘击穿的主要原因
导致变压器绕组主绝缘击穿的原因复杂多样，通常是多种因素长期共同作用的结果，主要可分为以下几类：
1. 电气原因
过电压冲击：
雷电过电压： 直击雷或感应雷产生的极高电压波侵入变压器，其陡峭的波前易在绕组首端附近造成电位分布不均，导致主绝缘被击穿。
操作过电压： 系统中断路器分合闸、发生短路故障等操作会引起电磁能量剧烈振荡，产生数倍于额定电压的操作过电压，可能超过主绝缘的耐受极限。
绝缘老化：
长期电老化： 在长期工作电压下，绝缘材料中的局部放电（电晕）会持续不断地侵蚀绝缘纤维和纸板，使其机械和电气强度逐渐下降，最终导致击穿。
局部放电： 由于设计、制造或装配缺陷，在绝缘内部、表面或电场集中处可能产生局部放电，它虽不立即形成贯穿性通道，但会缓慢而持续地破坏绝缘结构。
2. 热原因
长期过热： 变压器长期过负荷运行、冷却系统故障（如油泵、风扇停转）、油路堵塞等会导致绕组和绝缘油温度过高。高温会加速绝缘纸和纸板的老化（遵循“6-8℃法则”，即温度每升高6-8℃，绝缘寿命减半），使其变脆、丧失韧性，电气强度大幅下降。
局部过热： 由于涡流损耗、连接点接触不良、漏磁通集中等原因造成的局部过热，会使其周围的绝缘材料率先劣化，形成绝缘薄弱点。
3. 机械原因
绕组变形与位移： 变压器在经历出口短路时，绕组会受到巨大的电动力冲击。多次冲击后，绕组可能发生松动、扭曲、鼓包或位移。这会导致主绝缘距离改变、绝缘件受损或压紧力丧失，从而在正常运行电压或过电压下发生击穿。
制造与安装缺陷： 在制造或检修过程中，绝缘件安装不到位、存在尖角毛刺、绝缘距离设计不当等，都会在运行时引发局部电场集中，诱发绝缘故障。
4. 环境与化学原因
绝缘受潮： 这是最常见的原因之一。密封件老化、呼吸器失效、套管将军帽密封不严等都可能使空气中的水分进入变压器。水分会急剧降低绝缘纸和绝缘油的电气强度，并加速其老化。
绝缘油劣化： 绝缘油在氧气、高温和电弧的作用下会氧化，产生酸性物质和油泥。酸性物质会腐蚀固体绝缘材料和金属部件，油泥则会沉积在绕组和绝缘件表面，影响散热并降低绝缘性能。
油中杂质： 金属颗粒、纤维等杂质在电场作用下会沿电场方向排列，形成“小桥”，大大降低油的击穿电压，并可能引发局部放电。
二、 变压器绕组主绝缘击穿的处理方法
一旦通过电气试验、油色谱分析（DGA）等诊断方法确认或高度怀疑主绝缘存在严重劣化或击穿，必须立即停运并进行处理。
1. 应急处理与诊断
立即停运： 发生内部故障（如瓦斯保护、差动保护动作）或试验数据严重超标时，应立即将变压器退出运行，防止事故扩大。
精确诊断：
电气试验： 测量绕组直流电阻、绕组变形（频响法或低电压阻抗法）、绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗因数（tanδ）等，以判断故障性质和位置。
油色谱分析（DGA）： 这是诊断潜伏性故障最有效的手段。若氢气（H?）、乙炔（C?H?）、总烃含量急剧增长，通常意味着涉及放电或过热性故障。
吊罩检查： 在初步诊断后，进行吊罩或进入油箱内部检查，这是最直观、最准确的确认方法。
2. 修复与处理措施
根据损坏程度，处理措施可分为现场修复和返厂大修。
现场修复（适用于轻微或局部损伤）：
更换局部绝缘： 如果击穿点明确且范围较小，可以现场剥除受损的绝缘纸、纸板、角环等，更换为新的同规格绝缘件。
绕组紧固： 若检查发现绕组松动但未变形，可使用绝缘垫块和压紧装置重新对绕组进行紧固，恢复其压紧力。
干燥处理： 如果主要问题是受潮，则需要对变压器器身进行真空热油循环干燥，彻底去除水分。
油处理： 对绝缘油进行真空滤油、脱气处理，去除水分、气体和杂质，恢复其电气和化学性能。
返厂大修（适用于严重损坏）：
绕组重绕： 当绕组本身已严重变形、烧毁或主绝缘大面积碳化时，必须将旧绕组拆除，使用新的电磁线和绝缘材料重新绕制。
全面绝缘恢复： 在工厂环境下，可以对铁芯进行彻底检查和处理，更换所有主绝缘件（如纸筒、角环、端圈等），并按照新产品的标准进行真空干燥、浸油和装配，确保绝缘性能恢复到出厂水平。
3. 预防性措施与日常维护
“预防为主”是避免主绝缘击穿的根本策略。
加强运行监视： 严格控制负载率和顶层油温，避免长期过负荷运行。定期检查冷却系统，确保其正常运行。
严格执行预防性试验规程： 按规程定期进行绝缘电阻、tanδ、油色谱等试验，建立设备状态档案，及时发现绝缘劣化趋势。
防止过电压： 确保避雷器等过电压保护设备完好并定期试验，性能合格。
保持密封良好： 定期更换老化的密封件，维护呼吸器硅胶的正常工作状态。
防止短路冲击： 加强继电保护管理，减少变压器出口短路的机会。定期进行绕组变形测试，评估其机械稳定性。
加强油务监督： 定期对绝缘油进行化验分析，按规定周期进行滤油或换油。
三、 总结
变压器绕组主绝缘的完好是保障其安全运行的基石。其击穿是电气、热、机械、化学等多因素综合作用的结果。处理此类故障时，必须遵循“准确诊断、科学决策、彻底修复”的原则。更重要的是，应建立和完善以状态监测和预防性试验为基础的预测性维护体系，从源头上消除隐患，最大限度地延长变压器的使用寿命，确保电网的安全、稳定、经济运行。
