電力變壓器故障分析及診斷技術(shù)研究

汪康 程方曉

摘 要：電力變壓器作為一種重要的機器，其故障機理具有一定的復(fù)雜性，故障原因多樣。因此，為故障診斷帶來諸多挑戰(zhàn)和困境。準確判斷電力變壓器的故障，并進行故障診斷，有助于降低檢修人員的工作壓力，并快速找到故障隱患，便于及時采取科學(xué)、有效的措施，降低大型故障發(fā)生率，充分提高配電網(wǎng)運行的安全性。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;故障分析;診斷技術(shù)

1 變壓器常見故障類型

1.1 按故障發(fā)生部位劃分

繞組故障：指的是各個繞組之間存在短路，繞組線匝之間發(fā)生匝間短路。

引線故障：引出線之間存在的相間故障。

套管故障：指的是絕緣套管出現(xiàn)閃絡(luò)或者因為破損而產(chǎn)生接地短路。

絕緣故障：主要是固體絕緣故障與液體絕緣故障兩種。

1.2 按故障現(xiàn)象劃分

根據(jù)故障嚴性，在熱性故障劃分析中，可以分為輕度、低溫、中溫、高溫等過熱類型。當(dāng)過熱故障發(fā)生時，通過會釋放出氫氣、甲烷、乙烷等的各種氣體，在故障發(fā)生中，甲烷、乙烷為重要氣體。當(dāng)過熱故障發(fā)生中與絕緣材料發(fā)生關(guān)聯(lián)性時，又會促進一氧化碳、二氧化碳等氣體的產(chǎn)生。

1.3 按回路劃分

按照回路對電力變壓器故障進行劃分，常見的電力變壓器故障為磁路故障、電路故障、油路故障等，在這三種常見故障中，有熱故障和電故障之分，而有的故障同時屬于電故障和熱故障[1]。

2變壓器故障診斷技術(shù)分析

2.1變壓器油中溶解氣體分析

根據(jù)有關(guān)標準，在電力變壓器油中中會溶解一定含量的氣體，這些氣體的正常值與注意值需要滿足一定的標準。在電力變壓器油的特定溶解氣體中，將具體的測定值與標準數(shù)值進行一定的比較。有助于準確判定變壓器故障，另外，結(jié)合總烴氣體產(chǎn)生的速率，也可以判斷電力變壓器的故障。在電力變壓器診斷出現(xiàn)故障后，需要對相關(guān)故障類型進行準確的定位，在判定中，常常應(yīng)用DGA來進行分析。根據(jù)電力變壓器油中特定溶解氣體的相關(guān)特征，有助于檢測人員更好地區(qū)別變壓器故障范圍。對于特定的故障類型，其產(chǎn)生的烴類氣體，常常和故障部位的能量密度存在密切的關(guān)系。在電力變壓器故障診斷技術(shù)中，當(dāng)確定其故障種類、故障性質(zhì)后，還需要進一步確定故障的內(nèi)在特性。同時，在診斷中，需要對不同故障的溫度變化進行判定和預(yù)測，計算故障部位產(chǎn)生的主要氣體成分比值，并研究成分因素的相關(guān)性。在研究中經(jīng)常應(yīng)用三比值法，判斷氣體的比值范圍，有助于準確判斷電力變壓器的故障，并有助于處理電力變壓器故障[2]。

2.2變壓器故障紅外診斷方法

在現(xiàn)代光電技術(shù)的不斷發(fā)展下，對于電力變壓器故障的診斷，變壓器紅外診斷技術(shù)在其中得以廣泛的應(yīng)用。所謂的變壓器紅外診斷技術(shù)，其主要通過對紅外線原理的應(yīng)用，并在專業(yè)儀器下，在電力變壓器中進行紅外探測。并根據(jù)探測結(jié)果，實施相關(guān)性分析，進而確定電力變壓器地故障類型。在診斷中形成的紅外波長，可以感應(yīng)變壓器的溫度，進而判斷電力變壓器故障。紅外診斷技術(shù)涉及的內(nèi)容比較廣泛，常見的方法主要有相對溫差法、溫差判斷法、圖像特征分析法等，一般而言，在電力變壓器地?zé)峁收显\斷中常常應(yīng)用紅外診斷技術(shù)。在這種故障診斷中，常常存在著內(nèi)部故障與外部故障的區(qū)別，在檢測中可以看到故障設(shè)備暴露在空氣中。對于該故障的原因，主要有外部接頭接觸不良、絕緣層老化、絕緣層被損壞等引起的故障。對于這些常見故障的診斷，都可以應(yīng)用紅外熱成像，來進一步檢測。并有助于準確定位故障發(fā)生的位置。另外，對于內(nèi)部熱故障，該故障常常出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部，在紅外診斷技術(shù)的使用中，雖然可以應(yīng)用熱成像來實施故障診斷，但是想要更加精準找到故障位置，還存在著許多困難。關(guān)于變壓器內(nèi)部的熱故障，常常在開關(guān)、線圈、一些常見電路元件等中發(fā)生，在產(chǎn)生過熱故障后，具有很強的擴散性，并迅速傳播到電力變壓器的其他位置。電力變壓器存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，在熱成像形成后，還要實施其他檢測試驗，以便于更加精準的判斷故障位置，區(qū)別故障種類[3]。

2.3變壓器繞組變形故障的診斷及分析

電力變壓器存在著多樣性故障，其中，短路故障的比重比較大，大多數(shù)故障都與短路故障密切相關(guān)。在發(fā)生短路故障后，容易對電力變壓器帶來很大的傷害，還有可能導(dǎo)致電力變壓器的燒壞，為相關(guān)電力企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。繞組變形作為短路故障發(fā)生的重要影響因素，所謂的繞組變形，主要是在繞組受力后，軸向與輻向在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，這種變化具有不可逆性。繞組變形的出現(xiàn)，容易誘導(dǎo)變壓器結(jié)構(gòu)的變化，嚴重影響電力變壓器的絕緣性能，這種故障具有一定的潛伏性。在對故障診斷中，通過繞組變形測試法，有助于準確判定電力變壓器內(nèi)部的繞組變形程度。

3結(jié)束語

隨著電力變壓器故障診斷工作的發(fā)展，在近年來的研究中發(fā)現(xiàn)，電力變壓器故障存在著多樣性和復(fù)雜性，且發(fā)生頻率比較高，特別是在雷雨頻發(fā)區(qū)域，要提前做好一定的工作準備，確保電力變壓器故障得到確診，并實施科學(xué)、有效的維修方法，最大限度降低電力變壓器發(fā)生嚴重故障的可能性，避免大型故障的發(fā)生，有助于維護配電網(wǎng)絡(luò)的安全性與穩(wěn)定性。在電力變壓器故障診斷中，需要電力變壓器相關(guān)人員準確掌握一定的故障診斷方法與技術(shù)，做好定期維護與檢測，盡可能提高電力變壓器工作性能，讓電力變壓器得到長久使用。

參考文獻：

[1]向凱.電力變壓器故障分析及診斷技術(shù)研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版.2015

[2]劉世鑫.電力變壓器故障分析及診斷技術(shù)研究[J].中小企業(yè)管理與科技. 2017 （11） ：147-148

[3]趙華鑫.電力變壓器狀態(tài)評估及故障診斷方法研究[J].電子測試.2016 （21）

作者簡介：

第一作者：汪康，吉林（1993-）男，漢族，吉林松原，電氣工程及其自動化專業(yè)。

第二作者：程方曉，電氣與電子工程學(xué)院 ，副教授。