電力變壓器常見故障識別與診斷分析

張文輝

(平頂山姚孟電力工程有限責任公司，河南 平頂山 467099)

進入21世紀之后，我國的電力行業(yè)得到了前所未有的快速發(fā)展，無論是對電力的使用規(guī)模還是對電力的使用類別，都是以往任何時期都無法比擬的。而為了保證電力的安全有效供應，需要對電力系統(tǒng)的各個方面、各個環(huán)節(jié)、各個資源進行綜合的把控和監(jiān)督［1］。在電能的傳輸與配送的過程中，電力變壓器在能量轉換和傳輸中扮演著重要的角色，在電網(wǎng)中也是最為重要與最為關鍵的設備，在保證電力設備的安全運行，避免電網(wǎng)重大事故方面起著關鍵的作用。因此，保證電力變壓器的順利運行，防止電力中斷，具有積極的現(xiàn)實意義。本文以此為基礎，對電力變壓器常見故障進行了識別，并對其進行了診斷分析。希望通過本文的工作，為電力系統(tǒng)的順利運行提供可供借鑒的信息。

1 電力變壓器主要故障解析

1．1 分接開關故障

電力變壓器調(diào)壓有無載調(diào)壓與有載調(diào)壓兩種不同的方式。其中，無載調(diào)壓需要把電力變壓器停電之后才能夠安全的進行，因此，其調(diào)壓的級數(shù)相對較小，往往會將其用在電源電壓相對穩(wěn)定，或者用電負荷對電壓要求相對較低的領域;而與此相對應，有載調(diào)壓能夠在調(diào)壓時帶負荷進行，而不必采取停電措施，更為重要的是，這種調(diào)壓方式能夠隨時進行。

1．2 絕緣故障

大量的事實表明，在電力變壓器所產(chǎn)生的大多數(shù)事故中，絕緣系統(tǒng)的損壞是造成事故的作為主要的原因。據(jù)權威統(tǒng)計，在各類電力變壓器的故障中，因絕緣故障造成的事故一般會占到全部變壓器事故的90%左右?？梢?，電力變壓器的絕緣問題在變壓器的質量管理中是極為關鍵的一環(huán)。所以，電力變壓器的絕緣效果或者絕緣質量的優(yōu)劣將直接關系到電力變壓器的長期使用以及安全可靠的運行［2］。在絕緣故障中，絕緣損傷與介損超標是最為主要的兩種表現(xiàn)形式，兩者都能夠在短期內(nèi)使變壓器保持正常的工作狀態(tài)，可是，這些故障的長期存在，將會導致電力變壓器的局部放電或者局部過熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，造成更為嚴重的故障或者事故。

1．3 繞組故障

在對發(fā)生故障的電力變壓器進行分析后發(fā)現(xiàn)，該類變壓器的繞組變形能夠引起多種故障和事故，可將此看做是其產(chǎn)生故障的直接原因。這是因為，當變壓器繞組出現(xiàn)嚴重變形時，那些未被診斷出來的部分還在繼續(xù)運行，這樣一來，產(chǎn)生故障也就不足為奇了［3］。在電力變壓器中，繞組變形的原因是多方面的，一些屬于外部原因，而更為重要的便是繞組機械的強度不夠，或者繞組工藝設計粗糙，加之在承受正常容許的短路電流沖擊時承載的能力與外部機械能力相對較差。所以，電力變壓器繞組變形主要是通過內(nèi)部電動力與外部機械力的共同作用引起的，而尤以電動力的影響最為突出。

1．4 鐵芯故障

要想使電力變壓器能夠安全可靠的運行，一般要對繞組的質量進行嚴格的把關，此外，同樣重要的是，鐵芯的質量也會影響到電力變壓器的運行效果。在電力變壓器中，鐵芯故障主要表現(xiàn)在:鐵芯多點接地或者鐵芯接地不良，或者是鐵芯片間的短路。進一步的，鐵芯多點接地又能夠繼續(xù)分為鐵芯動態(tài)性多點接地與牢靠性多點接地兩大類［4］。其中，電力變壓器鐵芯故障多以鐵芯多點接地的情況出現(xiàn)，有時會同時出現(xiàn)鐵芯局部過熱的情況，而長時間的運行之后，將會導致油紙絕緣老化或者絕緣墊塊炭化甚至是鐵芯片絕緣層的老化，嚴重時，會燒斷鐵芯接地引線，從而引發(fā)嚴重的電力事故。

2 電力變壓器的故障識別與主要技術

2．1 紅外線測溫技術

紅外熱像技術也被稱作紅外線測溫技術，這一技術的關鍵在于通過紅外線探測器對被測目標的紅外輻射信號進行接收，并且在對信號進行放大、處理之后，能夠將其轉換成標準的視頻信號，再經(jīng)由電視屏或者監(jiān)視器將紅外熱像圖顯示出來，以此對電力變壓器的故障進行識別和檢測。比如，如果電力變壓器的引線接觸不良或者過負荷運行，將會引起導電回路的局部過熱，也可能使得鐵芯多點接地時鐵芯過熱的情況出現(xiàn)［5］。

2．2 繞組溫度指示技術

在對電力變壓器的常見故障進行檢測時，繞組溫度指示器往往會發(fā)揮重要的作用，這一儀器能夠對電力變壓器繞組的溫度進行檢測，當檢測結果超過了警戒線，系統(tǒng)會自動報警，甚至會在必要的時候自動啟動保護跳閘行為［6］。截止到目前，我國已經(jīng)開發(fā)出了能夠應用于大型變壓器繞組溫度監(jiān)測的新技術，通過將光纖嵌入到電力變壓器繞組的形式，完成對繞組實時溫度的直接測量，它實際上改進了電力變壓器的預測建模過程，實現(xiàn)了更好的故障檢測效果。

2．3 油中溶解性氣體分析技術

在電力變壓器內(nèi)部，由于不同的故障不會產(chǎn)生相同的氣體。所以，通過對油中氣體的成分、含量以及產(chǎn)氣率和相對百分比的分析之后，就能夠得出導致變壓器故障的原因，達到診斷的目的［7］。這種技術便是油中溶解性氣體分析技術，其中典型的油中溶解氣體經(jīng)常被用作進行故障分析的典型氣體。而當檢測出不同氣體的成分和含量之后，還可以通過特征氣體法或者比值法對電力變壓器的內(nèi)部故障進行識別和檢測。

3 電力變壓器故障診斷與預防

3．1 變壓器的日常運行維護管理

在變壓器日常運行維護管理方面，需要完成以下幾個方面的工作:(1)保證接地的可靠性，引線的長度要控制在某個允許的范圍之內(nèi)，堅持一年一度的預防試驗，及時更換不合格的避雷器，最大限度的減少雷擊過電對電力變壓器的損壞;(2)保持絕緣部分的清潔。定期或者不定期的對電力變壓器上的污垢進行清潔，同時檢查其接地是否良好，防止出現(xiàn)斷線、脫焊和斷裂的現(xiàn)象;(3)通過技術手段，對散熱器進行檢測，保證其不出現(xiàn)滲漏、生銹或者污垢淤積的情況，此外，該應該對電力變壓器的油位和油色進行例行價差，保證其不出現(xiàn)滲漏或者缺陷的情況，如果出現(xiàn)要能夠對其進行及時的處理。

3.2 善于把握變壓器的無功功率經(jīng)濟運行

在分析電力變壓器的經(jīng)濟運行時，不但需要考慮有功功率損耗的最小，還要考慮到無功功率損耗的最小，這樣依賴，電力變壓器的經(jīng)濟運行不但能夠實現(xiàn)節(jié)能的效果，還能提高運行的效率［8］。而為了做到這一點，可以通過并聯(lián)電容器對電力系統(tǒng)中感性負荷的無功功率進行補償，提高系統(tǒng)的功率。

3.3 電力變壓器的預防管理要點

在電力變壓器的預防管理方面，需要同時在以下方面做出努力:(1)防止變壓器絕緣油劣化。通過氣相色譜對電力變壓器的潛伏故障進行預測和分析，這一方法的靈敏度相對較高，還能夠為充油設備運行進行檢測;(2)防止變壓器引線的絕緣故障。在電力變壓器運行之前，需要對其所有的高、低壓樁頭進行重復檢測，目的在于找到接觸不良的位置，完成對其絕緣油位的監(jiān)視;(3)防止變壓器絕緣老化。需要通過兆歐表對電力變壓器進行絕緣檢測，通過變壓器繞組的平衡系數(shù)及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在必要的情況下，還需要測量變壓器的直流泄漏電流值，并將其與往年的數(shù)據(jù)進行比對。

4 結束語

電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要設備，其運行的正常、安全、可靠、連續(xù)是供電系統(tǒng)的重關鍵所在。因此，對于電力系統(tǒng)中變壓器的故障要做到預防為主，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早處理，最大限度的消除安全隱患，只有這樣，才能保證電力變壓器的長期可靠的運行，在最佳的工作狀態(tài)上為社會提供不竭的電力供應。本文以此為視角，通過對電力變壓器常見故障的識別和診斷分析，為電力系統(tǒng)的順利運行提供一定的可供借鑒的信息，希望這些信息能夠在一定程度上指導實踐。

［1］蔣媛.電力變壓器的故障分析與診斷［J］.云南電力技術，2006(1):37-38.

［2］高應權.淺談電力變壓器故障預防措施［J］.華商，2009(4):80.

［3］張占，程坤，王榮.電力變壓器的故障分析與診斷［J］.水利電力機械，2007(11):106-107.

［4］陳繼紅.電力變壓器常見故障及診斷技術［J］.中國新技術新產(chǎn)品，2008(9):86.

［5］顏湘蓮，文遠芳.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡在變壓器故障診斷中的研究［J］.變壓器，2002(7):41-43.

［6］徐文，王大忠，周澤存.電氣設備故障診斷中模糊性處理方法的探討［J］.高電壓技術，2005(3):46-48.

［7］王有元，廖瑞金，孫才新.變壓器油中溶解氣體濃度灰色預測模型的改進［J］.高電壓技術，2003(4):24-26.

［8］電力工業(yè)部科學技術委員會.用氣相色譜法檢測充油電氣設備內(nèi)部故障的試行導則(試驗)［M］.北京:電力工業(yè)出版社，2010.