【摘要】:本文針對實際工作中常遇到的問題，介紹了電力變壓器的常見缺陷和故障，并分析了這些故障對變壓器的危害，制定出防范措施。并對消除故障的方法進行了歸納總結，此外還分析了變壓器常用的在線監(jiān)測技術，因此，具有一定的工程實用價值。

　　【關鍵詞】: 變壓器,故障分析,檢測技術

　　前言

　　變壓器是一種用于交流電能轉換的電氣設備。它可以把一種交流電壓、交流電流的電能轉換成相同頻率的另一種交流電壓、交流電流的電能。變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓,以利于電能的傳輸。在電能的傳輸和配送過程中，電力變壓器是能量轉換、傳輸?shù)暮诵模�是國民�?jīng)濟各行各業(yè)和千家萬戶能量來源的必經(jīng)之路，是電網(wǎng)中最重要和最關鍵的設備。電力設備的安全運行是避免電網(wǎng)重大事故的第一道防御系統(tǒng)，而電力變壓器是這道防御系統(tǒng)中最關鍵的設備。變壓器一旦遭遇嚴重事故不但會導致自身的損壞，還會中斷電力供應，給社會造成巨大的經(jīng)濟損失。

　　一、電力變壓器概述

　　現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)廣泛采用電力作為能源，而發(fā)電廠發(fā)出的電力往往需經(jīng)遠距離傳輸才能到達用電地區(qū)。在傳輸?shù)墓β屎愣〞r，傳輸電壓越高，則所需的電流越小，因為電壓將正比于電流。線損正比于電流的平方，所以用較高的輸電電壓可以獲得較低的線路壓降和線路損耗，要制造電壓很高的發(fā)電機，目前技術很困難，所以要用專門的設備將發(fā)電機端的電壓升高以后再輸送出去，這種專門的設備就是變壓器。另一方面，在受電端又必須用降壓變壓器將高壓降低到配電系統(tǒng)的電壓，故要經(jīng)過一系列配電變壓器將高壓降低到合適的值以供使用。在電力系統(tǒng)中，變壓器的地位十分重要，不僅所需數(shù)量多，而且性能好，運行安全可靠。

　　二、常見故障及其診斷措施

　　2.1繞組故障

　　主要有匝間短路、繞組接地、相間短路、斷線及接頭開焊等。產生這些故障的原因有以下幾點：①在制造或檢修時，局部絕緣受到損害，遺留下缺陷;②在運行中因散熱不良或長期過載，繞組內有雜物落入，使溫度過高絕緣老化;③制造工藝不良，壓制不緊，機械強度不能經(jīng)受短路沖擊，使繞組變形絕緣損壞;④繞組受潮，絕緣膨脹堵塞油道，引起局部過熱;⑤絕緣油內混入水分而劣化，或與空氣接觸面積過大，使油的酸價過高絕緣水平下降或油面太低，部分繞組露在空氣中未能及時處理。

　　由于上述種種原因，在運行中一經(jīng)發(fā)生絕緣擊穿，就會造成繞組的短路或接地故障。匝間短路時的故障現(xiàn)象使變壓器過熱油溫增高，電源側電流略有增大，各相直流電阻不平衡，有時油中有吱吱聲和咕嘟咕嘟的冒泡聲。輕微的匝間短路可以引起瓦斯保護動作;嚴重時差動保護或電源側的過流保護也會動作。發(fā)現(xiàn)匝間短路應及時處理，因為繞組匝間短路常常會引起更為嚴重的單相接地或相間短路等故障。

　　2.2套管故障

　　這種故障常見的是炸毀、閃落和漏油，其原因有：①密封不良，絕緣受潮劣比，或有漏油現(xiàn)象;②呼吸器配置不當或者吸入水分未及時處理;③變壓器高壓側(110kV及以上)一般使用電容套管，由于瓷質不良故而有沙眼或裂紋;④電容芯子制造上有缺陷，內部有游離放電;⑤套管積垢嚴重。

　　2.3鐵芯故障

　　①硅鋼片間絕緣損壞，引起鐵芯局部過熱而熔化;②夾緊鐵芯的穿心螺栓絕緣損壞，使鐵芯硅鋼片與穿心螺栓形成短路;③殘留焊渣形成鐵芯兩點接地;④變壓器油箱的頂部及中部，油箱上部套管法蘭、桶皮及套管之間。內部鐵芯、繞組夾件等因局部漏磁而發(fā)熱，引起絕緣損壞。

　　運行中變壓器發(fā)生故障后，如判明是繞組或鐵芯故障應吊芯檢查。首先測量各相繞組的直流電阻并進行比較，如差別較大，則為繞組故障。然后進行鐵芯外觀檢查，再用直流電壓、電流表法測量片間絕緣電阻。如損壞不大，在損壞處涂漆即可。

　　2.4瓦斯保護故障

　　瓦斯保護是變壓器的主保護，輕瓦斯作用于信號，重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護動作的原因及處理方法：①瓦斯保護動作的原因可能是因濾油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴密，致使空氣進入變壓器;②因溫度下降和漏油致使油位緩慢降低;或是因變壓器故障而產生少量氣體;③由于發(fā)生穿越性短路故障而引起;④由于保護裝置的二次回路故障所引起。

　　2.5變壓器自動跳閘的處理

　　當運行中的變壓器自動跳閘時，運行人員應迅速作出如下處理：①當變壓器各側斷路器自動跳閘后，將跳閘斷路器的控制開關操作至跳閘后的位置，并迅速投入備用變壓器，調整運行方式和負荷分配，維持運行系統(tǒng)及其設備處于正常狀態(tài);②檢查掉牌屬何種保護動作及動作是否正確;③了解系統(tǒng)有無故障及故障性質;④若屬以下情況并經(jīng)領導同意，可不經(jīng)檢查試送電：人為誤碰保護使斷路器跳閘;保護明顯誤動作跳閘;變壓器僅低壓過流或限時過流保護動作，同時跳閘變壓器下一級設備故障而其保護卻未動作，且故障已切除，但試送電只允許一次;⑤如屬差動、重瓦斯或電流速斷等主保護動作，故障時有沖擊現(xiàn)象，則需對變壓器及其系統(tǒng)進行詳細檢查，停電并測量絕緣。在未查清原因之前，禁止將變壓器投入運行。必須指出，不管系統(tǒng)有無備用電源，也絕對不準強送變壓器。

　　三、 變壓器在線監(jiān)測技術

　　變壓器在線監(jiān)測的目的，就是通過對變壓器特征信號的采集和分析，判別出變壓器的狀態(tài)，以期檢測出變壓器的初期故障，并監(jiān)測故障狀態(tài)的發(fā)展趨勢。目前，電力變壓器的在線監(jiān)測是國際上研究最多的對象之一，提出了很多不同的方法。

　　油中溶解性氣體分析技術。由于變壓器內部不同的故障會產生不同的氣體，因此通過分析油中氣體的成分、含量、產氣率和相對百分比，就可達到對變壓器絕緣診斷的目的。幾種典型的油中溶解氣體，如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2，常被用作分析的特征氣體。在檢測出各氣體成分及含量后，用特征氣體法或比值法等方法判斷變壓器的內部故障。

　　局部放電在線監(jiān)測技術。變壓器在內部出現(xiàn)故障或運行條件惡劣時，會由于局部場強過高而產生局部放電(PD)。PD水平及其增長速率的明顯變化，能夠指示變壓器內部正在發(fā)生的變化或反映絕緣中由于某些缺陷狀態(tài)而產生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡等。

　　振動分析法。振動分析法就是一種廣泛用于監(jiān)測這種變壓器故障的有效方法。通過對變壓器振動信號的監(jiān)測和分析，從而達到對變壓器狀態(tài)監(jiān)測的目的。

　　紅外測溫技術。紅外熱像技術是利用紅外探測器接受被測目標的紅外輻射信號，經(jīng)放大處理，轉換成標準視頻信號，然后通過電視屏或監(jiān)視器顯示紅外熱像圖。當變壓器引線接觸不良、過負荷運行等情況時都會引起導電回路局部過熱，鐵芯多點接地也會引起鐵芯過熱。

　　頻率響應分析法。頻率響應分析法是一種用于判斷變壓器繞組或引線結構是否偏移的有效方法。繞組機械位移會產生細微的電感或電容的改變，而頻率響應法正是通過測量這種細微的改變來達到監(jiān)測變壓器繞組狀態(tài)的目的。

　　繞組溫度指示。繞組溫度指示器就是用于監(jiān)測變壓器繞組的溫度，給出越限報警，并在需要時啟動保護跳閘。目前已開發(fā)出一種用于大型變壓器繞組溫度監(jiān)測的新技術，即將一條光纖嵌入變壓器繞組以便直接測量繞組的實時溫度，從而改進變壓器的預測建模技術，并達到實時監(jiān)測變壓器繞組溫度狀態(tài)的目的。

　　其他狀態(tài)監(jiān)測方法。低壓脈沖響應測試(Low Voltage Impulse Response，LVIR)也是一種有效的變壓器狀態(tài)監(jiān)測測方法，并且已經(jīng)是一種用于確定變壓器是否能通過短路試驗的公認方法。此外，繞組間的漏感測試、油的相對濕度測試、絕緣電阻測試等也是變壓器狀態(tài)監(jiān)測的常用方法。

　　總結

　　任何一種方法都有一定的應用范圍，有些問題它可以解決，有一些則不能解決。當前通信技術的發(fā)展使人們充分認識到，在線監(jiān)測是個跨學科、綜合性的研究領域，多種方法相結合，綜合運行目前各種技術和知識，構建統(tǒng)一的、綜合的在線監(jiān)測平臺，將是未來局放在線監(jiān)測的發(fā)展方向。