變壓器類電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

羅守根

[摘 要]：變壓器類電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展對(duì)于相關(guān)電力設(shè)備的安全、穩(wěn)定、有效的運(yùn)行是很有幫助的，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，技術(shù)水平日趨成熟，這讓電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也得到了保障。然而，基于相關(guān)電力設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的不確定性與無(wú)規(guī)律性，也給這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展留下障礙，本文將對(duì)這幾個(gè)方面展開(kāi)具體探討。

[關(guān)鍵詞]：變壓器 電力設(shè)備 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 故障診斷

一、發(fā)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的意義

變壓器的結(jié)構(gòu)：信號(hào)溫度計(jì)、銘牌、吸濕器、儲(chǔ)油柜、油表、安全氣道、氣體繼電器、高壓套管、低壓套管、分接開(kāi)關(guān)、油箱、鐵心、線圈、放油閥。變壓器最主要的用途是在輸電配電技術(shù)領(lǐng)域，電力系統(tǒng)中變壓器是容量最大的電氣設(shè)備。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理對(duì)交流電壓，交流電流等進(jìn)行數(shù)值變換的一種常用電氣設(shè)備，它主要用于輸配電方面，稱為電力變壓器。除此之外，變壓器也被廣泛地用于電工測(cè)量，電焊，電子技術(shù)領(lǐng)域中。鐵心和繞組是變壓器最基本的組成部分，鐵心構(gòu)成變壓器的磁路系統(tǒng)，一般均用0.35mm冷軋硅鋼片疊裝環(huán)繞組成變壓器的系統(tǒng)，繞組一般均用銅或鋁線制成，繞組套裝在鐵心上，鐵心與繞組之間必須有良好的絕緣。變壓器最新發(fā)展趨勢(shì)是采用鐵基，鈷基等晶臺(tái)材料代替硅鋼。

變壓器類電力設(shè)備已經(jīng)被越來(lái)越多的應(yīng)用到各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域中，正是基于其使用的普遍性，維護(hù)好其運(yùn)行性能是很有必要的。變壓器類電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷已經(jīng)越來(lái)越被人們重視，越來(lái)越多的部門(mén)和研發(fā)機(jī)構(gòu)在嘗試開(kāi)發(fā)出與之關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目。只有做好電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，才能讓這些設(shè)備更好的發(fā)揮它的功效，安全可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。

二、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展

輸配電系統(tǒng)中的變壓器一般均為三相電力變壓器，且結(jié)構(gòu)型式目前主要為油浸式，它除了鐵心及繞組外還有油箱、變壓器油、散熱裝置及保護(hù)裝置等部分。在變電站中負(fù)載經(jīng)常由兩臺(tái)或多臺(tái)三相電力變壓器并聯(lián)供電，其原因?yàn)椋海?）變電站所供的負(fù)載一般來(lái)講總是在若干年內(nèi)不斷發(fā)展不斷增加的，隨著負(fù)載的不斷增加可以相應(yīng)的增加變壓器的臺(tái)數(shù)，這樣做可以減少建站安裝時(shí)的一次投入。（2）當(dāng)變電站所供的負(fù)載有較大的晝夜變化或季節(jié)波動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)負(fù)載的變動(dòng)情況，隨時(shí)調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺(tái)數(shù)，以提高變壓器的運(yùn)行效率。（3）當(dāng)某臺(tái)變壓器要檢修時(shí)，可以切換下來(lái)，而用備用變壓器投入并聯(lián)運(yùn)行以提高供電的可靠性。為了使變壓器能正常地投入并聯(lián)運(yùn)行，各并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下條件：（1）一二次繞組電壓應(yīng)相等，即變比應(yīng)相等；（2）連接組別應(yīng)相同；（3）短路阻抗應(yīng)相等。注：有關(guān)變壓器的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其短路電壓比誤差應(yīng)控制在正負(fù)0.5%的范圍內(nèi)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其短路變壓比不應(yīng)超過(guò)10%。投入并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器中，最大容量與最小容量之比不易超過(guò)三分之一。

變電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的研究最早始于西方工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，因當(dāng)時(shí)整體技術(shù)水平相對(duì)還較為落后，人們對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有深刻而全面的認(rèn)識(shí)，變電站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障檢驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展一度受到阻礙。然而，隨著20世紀(jì)80年代到90年代間，計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等高新科技的產(chǎn)生，這使得電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化，很多發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本、德國(guó)，它們先后研發(fā)出了油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、泄露電流的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等高新技術(shù)手段，這讓狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)有了很大提升。

三、變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷

1）變壓器的日常維護(hù)

2）運(yùn)行聲音是否正常；

3）油位、油色、油溫是否正常；

4）各處有無(wú)滲漏油現(xiàn)象；

5）干燥器硅膠是否該更換；

6）散熱器有無(wú)冷熱不勻現(xiàn)象；

7）金屬外殼接地線是否牢靠；

8）變壓器室門(mén)窗是否齊全、通風(fēng)是否良好；

9）絕緣套管有無(wú)裂紋、放電痕跡及其他異常現(xiàn)象；防爆膜應(yīng)完整無(wú)裂紋、無(wú)存油；

10）中性線端子有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象；

11）瓦斯繼電器是否動(dòng)作；

12）控制、保護(hù)、檢測(cè)裝置是否正常，三相電壓是否平衡；

13）運(yùn)行電流是否在額定范圍內(nèi)。

四、變壓器的常見(jiàn)故障及處理方法

故障現(xiàn)象 可能原因 處理方法

聲音異常 過(guò)負(fù)荷 壓負(fù)荷或更換大容量變壓器

鐵芯緊固件松動(dòng) 緊固

大容量設(shè)備起動(dòng)時(shí) 限制起動(dòng)電流

系統(tǒng)短路或接地 排除故障點(diǎn)

滲漏油 焊縫有裂紋 補(bǔ)焊

密封墊老化 更換

三相電壓

不平衡 密封墊壓力不正 將各處壓力調(diào)整均勻

三相負(fù)載不平衡 降低接地電阻值

繞組局部發(fā)生匝間或?qū)娱g短路 停機(jī)檢查處理

正常負(fù)荷和正常冷卻方式下，變壓器油溫不斷升高 穿芯螺絲絕緣損壞 吊芯檢查

硅鋼片間絕緣破壞

繞組局部或?qū)娱g短路

內(nèi)部接點(diǎn)有故障

繼電保護(hù)動(dòng)作 重瓦斯動(dòng)作 停機(jī)檢查

過(guò)流跳閘 校驗(yàn)整定值、了解負(fù)荷量

速斷跳閘 排除大電流故障點(diǎn)

電力變壓器是用來(lái)改變交流電壓大小的電氣設(shè)備，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，把某一等級(jí)的交流電壓變換成另一等級(jí)的交流電壓，以滿足不同負(fù)荷的需要，變壓器的電力系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)中占有很重要的地位。因此，變壓器在運(yùn)行中，值班人員應(yīng)進(jìn)行巡視檢查，了解和掌握變壓器的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，力爭(zhēng)把故障消除在萌芽狀態(tài)。

五、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)存在的問(wèn)題

基于變壓器類電力設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)仍然存在相應(yīng)的問(wèn)題。在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)間并沒(méi)有必然的邏輯關(guān)系和連接，一旦產(chǎn)生故障，可能起因與很多不同的方面有關(guān)，有時(shí)多個(gè)故障又可能是由同一個(gè)原因造成的。這種運(yùn)行過(guò)程中的不確定性和無(wú)規(guī)律性給變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)帶來(lái)很大障礙，這也是阻礙這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的最主要原因。

結(jié) 語(yǔ)：變壓器類電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷直接關(guān)系到設(shè)備運(yùn)行的安全與穩(wěn)定性，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于相關(guān)電力設(shè)備的有效運(yùn)行無(wú)疑是一個(gè)保障。然而，變壓器類電力設(shè)備本身的復(fù)雜性讓對(duì)其的檢查與診斷工作變的障礙重重。隨著現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，這能夠很大程度為電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)提供更好的基礎(chǔ)，并且不斷推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與革新。

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