變壓器故障分析診斷

朱日成

摘要：本文首先分析了變壓器的幾種常見故障，然后根據這些故障闡述了變壓器的檢測手法，這些手法各不相同，檢測的針對性也不同。最后本文詳細分析了故障的處理措施和故障的判斷步驟。

關鍵詞：出口短路 放電故障 電阻檢測

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0131-01

電力系統中最基礎的設備之一就是變壓器。變壓器可以提供電力服務，變換電壓，并傳輸分配電能。如果變壓器出現故障，電力系統就無法安全可靠的運行。對變壓器故障的診斷和分析，可以幫助消除故障。

1 分析變壓器的故障

比較普通常見的變壓器故障有這么幾條。首先是短路故障。變壓器出口短路稱之為變壓器短路故障。主要是由于內部引線短路，相與相之間短路或繞組間對地短路造成的。據有關數據顯示，變壓器短路造成的事故占全部事故的一半以上。出口短路對變壓器的影響主要以下兩個方面：第一個方面是短路造成絕緣過熱故障，這主要是由于短路電流產生的熱能造成的。如果變壓器承受不了這么高的電流熱能，就會嚴重損害變壓器的絕緣材料。第二方面是短路電動力使得繞組嚴重變形的故障。繞組變形損壞的程度取決于電路電流的大小。如果電流大，損壞就會很嚴重。

其次是放電故障。放電故障有以下幾種類型：第一種類型是局部放電故障，變壓器出現局部放電的情況比較復雜。有可能是氣泡局部放電和油中局部放電這兩種不同絕緣介質的放電。也有可能是不同絕緣部分發生的局部放電。第二種是放電火花故障，雖然火花放電不會擊穿絕緣，處理起來也很簡單，但需要得到足夠的重視。第三種是電弧放電故障。這種放電的能量高，通常會擊穿絕緣或者使引線斷裂等等。這三種放電是有聯系的，一種放電可能引起另外兩種的放電。

最后是絕緣故障。絕緣材料決定著變壓器的壽命。影響絕緣故障的因素很多，據統計主要有這么幾條。首先是溫度，在不同的溫度下，油、紙絕緣材料會受影響。溫度高的時候，紙內的水分會增多，溫度低的時候，油中的水分會被紙所吸收。所以變壓器的絕緣油的含水量會隨溫度升高而增多。其次是濕度，如果水分多的話，紙纖維素為下降，二氧化碳會增多，水分少的話，一氧化碳會增多。最后是過電壓影響。

2 變壓器故障的檢測

變壓器故障的檢測可以準確判斷故障。這世界不可能存在一種全面的檢測方法，也不可能有照顧到各個角度的檢測儀器。有效的途徑和科學的檢測技術才能夠準確測出故障。這些檢測方法包括，油中氣體色譜檢測，線組直流電阻檢測，絕緣電阻檢測。油中氣體色譜檢測，可檢測出那些潛伏在變壓器內部的故障。上文提到的電力變壓器的內部故障很多，有放電故障，絕緣故障，還有過熱故障。這些故障都可以通過色譜分析進行診斷。比如可以分析氣體產生的原因，分析氣體的變化，判斷故障類型和故障的狀況。最后提出處理措施。如果故障不影響機器的運行，就要加強監視，為維修做準備。

繞組直流電阻檢測，這種檢測方法一般在變壓器需要大規模維修時使用。它能夠判斷出繞組匝間短路，繞組斷股，導線電阻差異與接頭接觸不良等故障。繞組直流電阻測量是判斷電流回路連接狀況的唯一方法。雖然明文規定，繞組直流電阻檢測是1～3年檢測一次，但是如果遇到特殊情況就要破例了。比如檢測變換分接位置的無勵磁調壓變壓器。但檢修完有載調壓變壓器的分接開關后，就必須檢測所有分接。如果變壓器出現故障需要大規模檢修，就必須對其進行檢測。還有一種情況就是變壓器出口短路，也是必須要對其進行檢測的。

絕緣電阻檢測就是檢測變壓器的絕緣性能。如果變壓器絕緣體受潮，絕緣的貫穿性有問題或者出現整體問題，絕緣電阻檢測都能檢測出來。這種檢測方法檢測的部位分別是雙繞組變壓器和三繞組變壓器。當檢測三繞組變壓器的時候應至少檢測七次。如果測量不同絕緣電阻接線的時候有一定順序的話，就會消除測量上的誤差，以及合理比較測驗結果。

3 故障處理

如果變壓器出現以下情況，就要對其進行綜合處理。首先是停電時的指標不符合標準。其次是不正常運行或者停電等突發情況。這些情況出現后，就要先進行檢測，確定故障的位置，故障的程度等等。要結合變壓器的運行情況和故障數據，運用上文提到的檢測方法對故障進行判斷。

如果變壓器是中小型的，那么就要先檢測變壓器的直流電阻，主要測量的是電阻值的平衡，并且比較測量的數據與廠商原始數據，如果不相符就說明有問題。短路斷路情況和直流電阻值的完整度可以從直流電阻值上判斷。另外，分接開關觸電上的問題也可以從直流電阻值上判斷。如果電阻的變化異常，就可以說明問題不出在繞組上。當然如果引線和繞組的連接不良也會導致故障的發生。其次要檢測絕緣電阻，通過用兆歐表檢測絕緣電阻值和吸收比，如果測得的數值出現異常，那么很有可能是繞組的絕緣受潮了。另外也可以檢測介質損耗因數，繞組絕緣的受潮情況和損害情況都可以根據檢測的結果反應出來。再次是檢測絕緣油樣，如果絕緣油中的閃點降低，并且有炭粒和紙屑或焦臭味的話，說明已經出現故障了，至于故障的種類和性質可以通過油中的氣體含量來判斷。最后是空載測驗，這個測驗主要是檢測三相空載電流和空載損耗值，根據這些數值來判斷磁路和繞組有無短路情況，變壓器內的鐵心硅鋼片是否有問題等。

至于判斷故障的步驟大體是這樣的。首先判斷是顯形故障還是隱性故障。然后判斷故障的性質，再來判斷故障的狀況。這些狀況包括故障的溫度，故障的損壞程度，油中氣體的飽和度，以及繼電器在飽和后啟動所需要的時間等等。最后要對故障做出相應的措施。

判斷故障類型的主要方法有上文提到的氣體法和三比值法。運用三比值法的時候要注意一些問題。故障應符合一些條件才能用三比值法來判斷。如果氣體濃度是靈敏度極限的10倍或者以上的，可以采用三比法。如果有些數值不是故障原因引起的應排除在外，如果三個月內的產氣速率大于10%應該用三比法進行判斷。要分解處理和分析三比法以外的比值組合。另外對于含氣成分的變化規律要仔細分析，監測故障類型的發展過程。為了做出正確的判斷，要結合設備的歷史，檢修情況和測試情況進行比值組合的分析。

如果低溫或者過熱，固體絕緣體都會出現老化的現象。比如絕緣紙會在150℃的溫度下，產生一氧化碳，二氧化碳以及乙烯和甲烷等氣體。這個時候運用三比值法會出現誤判斷。這個時候應考慮各種氣體的產氣速率。如果二氧化碳的比重較大，就可以判斷出是絕緣體老化的問題了。運用三比值法是檢測不出設備的保護措施和運行情況的。如果變壓器是開放式的，甲烷和氫氣有可能逸散損失，所以要修正這些氣體的比值。三比值法不適用于成分比值發生變化的情況，比如設備停運，油中氣體散失，停止產氣等。

總之，變壓器出現故障的時候，要運用上述的科學合理的檢測手法對其進行檢測，從而判斷出故障的類型和位置，才能對癥下藥，制定出切實可行的有效措施。

參考文獻

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