分析變壓器常見故障及方法檢修

【摘要】近年來由于國內經濟飛速發展，加上居民生活用電需求的增加，電力系統負荷量隨之俱增，然而電力系統的發展在一定程度上落后與上述兩者的發展。在此背景下，電力系統中變壓器的負載率也逐漸上升，某些變壓器甚至處于滿負荷運行的狀態，有關變壓器運行方面的故障問題也因此突顯出來。變壓器故障往往導致電力系統的大范圍停電事故，為了減少變壓器故障對系統造成的危害，提高電力系統運行的安全穩定性，筆者就針對電力系統中變壓器的主要常見故障進行了研究與分析，并且提出了相應的狀態檢修以及整改意見。

【關鍵詞】電力系統；狀態檢修；常見故障；整改意見

0.前言

伴隨著我國社會用電量的飛劇增長，而電力系統發展相對滯后的情況下，導致變壓器運行環境相對惡劣，其運行過程中經常出現一系列的故障與問題。同時，由于變壓器檢修周期較長，一般為10年以上。在變壓器長期的運行過程中，有一些設備在運行中的安全隱患問題在還沒有到規定檢修的時間就已凸顯出來了。如不能夠及時、有效地運用一定的手段對變壓器進行檢修與維護，不僅嚴重縮短變壓器的使用壽命，同時嚴重影響變壓器的正常運行，降低電力系統運行的安全穩定性，對社會造成不必要的經濟損失與社會影響。文中先分析變壓器常見故障類型，得出變壓器故障類型判斷方法，并就該故障類型給出檢修策略。

1變壓器常見故障類型

在電力系統當中，變壓器主要負責電能分配、輸送以及變換電壓，變壓器的正常與否直接決定著電力系統運轉的可靠性。因此，需要對變壓器實時地進行檢測和維修，并要及時了解變壓器的運轉狀態，對出現的故障實施科學的措施，盡早地把故障排除掉，以使變壓器能夠正常地運轉[1]。在電力系統中，常見的故障類型主要有熱性故障、電性故障兩類。

1.1熱性故障

熱性故障是由熱應力造成的絕緣加速劣化現象。依據統計，在過熱性質的故障中，大約有 50%的故障是由于分接開關位置存在接觸不良現象所引起的，約 33%的故障原因是鐵芯的多點接地以及局部的短路問題或者漏磁環流問題，而由于緊固零部件松動、導線過熱以及接頭接觸不良所引起的故障大約占到了14.4%，剩下的 2.6%屬于局部油路堵塞引發散熱失調而引起了故障。發熱溫度小于 300攝氏度的稱為低溫過熱，發熱溫度介于300到700攝氏度之間的稱為中溫過熱，發熱溫度大于 700 攝氏度的稱為高溫過熱。

1.2電性故障

電性故障是由電應力引起的絕緣加速劣化現象，通常依據放電過程產生的能量密度大小的不同而將變壓器的放電類故障分成局部放電、低能放電以及高能放電三類。局部放電一般被看成是引起低能放電以及高能放電的先兆。在變壓器的制造或者運行過程中，如果存在變壓器油中有氣泡，固體的絕緣類材料中含有空腔，內部的某些部位存在毛刺或者尖角，上漆不暈造成的漆瘤，金屬或導體零件之間接觸不良等情況都有可能引起局部放電。一般發生放電的位置是在內部空腔，電極或導體的前端，油和絕緣紙板中的空隙等部位。局部放電產生的能量密度一般并不大，但如果任其發展將可能形成高能放電，并最終導致絕緣部位被擊穿或器件損壞。低能放電也被稱為火花放電，是間隙性的放電現象。當變壓器內部的某個金屬零件發生接觸不良并處于電壓不同的電極之間時，會由于阻抗的分壓作用在這個金屬零件上產生對地的懸浮電位。比如說調壓繞組在分接開關進行極性轉換的瞬間、機體緊固螺栓等低電位處的金屬與大地連接發生松動或者脫落，高壓套管接觸不良等情況均會形成懸浮電位進而引發低能放電。另外如果絕緣油中的水分偏多或者纖維受潮等也將形成雜質橋接而引發低能放電。而對于高能放電，高能放電也被稱為電弧放電，放電時產生的能量密度很大，產生氣體的反應急劇而且量多，很容易導致絕緣紙發生穿孔燒焦炭化甚至發生金屬材料的變形或熔化。變壓器繞組匝間的絕緣擊穿，分接開關飛弧，引線斷裂或對地閃絡等都將引發高能放電[2]。

2變壓器故障類型判定方法

在明確了絕緣油中的特征氣體組分與故障類型的對應關系之后，人們陸續提出了幾種利用 DGA 方法判斷故障類型的方法，目前主要的方法有特征氣體判別法，比值法和其他輔助方法。

2.1特征氣體判別法

特征氣體判別法是一種利用熱性故障、電性故障和氣體成分的關系而設計出的故障診斷方法，診斷過程簡單而且針對性較強，但是不夠細致，也不能對故障的情況做進一步的判斷。這里給出兩種不同的特征氣體判別法。

2.2比值法

特征氣體判別法主要是利用油中溶解氣體的含量來判斷故障的類型。但是實踐表明各種特征氣體的相對含量更利于反映故障的類型，隨之誕生了利用氣體濃度的壁紙來進行診斷的比值法。

2.3其它輔助方法

對于涉及到固體絕緣材料的故障，一般可以檢出CO2和CO的顯著增長。實踐證明如果固體絕緣材料發生老化那么的 CO2與 CO 的比值一般會大于 7。而如果 200℃以上的故障影響到了固體絕緣材料，則可能有 CO2與 CO 之比小于 3。在確定故障是否與固體絕緣材料有關時如果有必要最好在后一次的測試結果中將前一次的數據減掉，并對比值重新進行計算。另外檢測絕緣油中的糖醛含量有助于確定絕緣紙或者紙板是否發生了過度老化，也可以測試紙樣的聚合度。

3變壓器的檢修策略

3.1溫度不正常檢修

3.1.1指示出現誤報的情況

在變壓器運轉的時候，雖然遠設備的溫度指示出現不正常的現象，但是，在實際當中的溫度不存在異常的情況，并且變壓器不存在其它故障，這證實了遠設備的測溫系統發生了故障，致使系統出現危險的警告，這種故障應當實施必要的檢查。

3.1.2絕緣油的顏色出現明顯的改變現象

絕緣油使用的時候，會接觸到空氣，并且把空氣當中的水分吸收進來，進而降低絕緣性。絕緣油跟空氣接觸之后，因為油會常常在溫度較高的環境當中使用，跟氧接觸之后生成酸性的氧化物，進而會使得絕緣材料和金屬被腐蝕，降低絕緣性能，導致閃絡，輕易地擊穿繞組和外殼。

3.1.3冷設備出現故障

倘若冷設備還未投入使用，需要馬上投入使用。冷卻的設備出現故障，應當實時地進行排查，及時有效地把故障處理掉。如果不能夠有效地把故障處理掉，就應當對油的溫度與變壓器的負荷進行監視，實時地告知上級部門，使變壓器的負荷減輕，根據負荷的值和相關冷卻設備的性能運轉。

3.2聲音不正常檢修

（1）當所運用的動力裝置的容量較大的過程中，它的負荷能夠出現比較大的改變，變壓器的聲響也變得很大，比如，裝有電弧爐這種大負荷的裝置等，變壓器能夠在一瞬之間發出哇哇或咯咯的不連續的響聲，此時，需要暫停使用變壓器，實施維修。

（2）變壓器的分接開關接觸不好或者是在匝間出現短路，并且在局部的一些位置溫度比較高。通常的故障原因為繞組出現問題了，致使附近的零部件出現過熱進而使使油出現氣化的情況。這種響聲當中夾雜著咕嚕的動靜。這個時候，應當馬上使變壓器暫停使用，檢查變壓器的使用情況，排查故障產生的原因。

4結束語

變壓器作為電力系統的“心臟”，其安全穩定運行決定了電力系統的穩定性。文中介紹的檢修方法在一定程度上提高了變壓器運行的可靠性。然而，一般只能在故障出現后才采取相對應的措施，并未能做到防范于未然。在今后的研究方向中，將重點對變壓器的狀態檢修進行深入研究。狀態檢修區別于傳統的預防性試驗與定期檢修，是現代變電檢修發展的必然趨勢。它利用先進的監測手段，例如局放在線監測、紅外在線監測、油色普在線監測及圖像識別技術，及時判斷出變壓器運行狀態，并采用專家系統、模糊控制或者神經網絡進行判斷分析，及時得出檢修策略，防范于未然，極大程度地提高變壓器的運行可靠性。

【參考文獻】：

[1]曹倩，袁焜. 淺談變電運行中的狀態檢修[J]. 科技創新與應用，2013，31：152.

[2]顏湘蓮.模糊神經網絡在變壓器故障診斷中的研究[J].變壓器，2008，39（7）：41-42.