電力變壓器的故障診斷與分析

摘要：電力變壓器的缺陷和故障給變壓器的運行造成了很大的破壞，文章對常見的電力變壓器的故障進行了闡述，對幾類變壓器運行中的狀態判斷方法進行了分析，并探討了電力變壓器故障的綜合診斷與分析，供同行參考。

關鍵詞：電力變壓器；故障；狀態評估；綜合診斷

中圖分類號：TM412文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）18-0103-02

在經濟發展的推動之下，我國電力系統仍然處在快速發展之中，規模也在不斷擴大。作為電力系統的重要部位，電力變壓器的穩定可靠的運行對電力系統的正常運作有著不可替代的作用。因此對于電力變壓器的運行狀態檢測和故障的診斷工作就變得無比重要，關系著社會生產和生活的用電安全。

1電力變壓器的常見故障及危害

電力變壓器在運行的時候，受到高電壓、高電流以及其他環境中的不可抗力的影響，在變壓器內部線路和結構上很容易發生故障。了解變壓器常見的一些故障的成因和特點，對故障診斷有著重要作用。

1.1電力變壓器的常見故障分類

電力變壓器結構的復雜，使得發生相同的原因導致的故障可能發生在不同部位，而同一部位也可能發生不同的故障，根據不同的角度，可以將常見變壓器的故障劃分如下。

①按故障性質分。主要分成熱故障和電故障兩類。熱故障的一個主要表現就是電力變壓器的內部溫度升高，使得變壓器過熱而運行受阻，從而發生熱故障。電故障則一般為變壓器內部線路的絕緣性能在外力作用或者高電壓下遭到破壞，從而出現放電現象，進而破壞電力變壓器的故障。

②按發展過程分。根據故障發展和特征出現的時間性，可以分成突發性和潛伏性兩類故障。突發性故障主要由環境中的不可控因素或者操作上的失誤造成，偶然性比較高，難以控制，只可采用避雷器等手段進行一定程度的保護；潛伏性故障在平時難以發現，一旦受到特定因素誘導則會發生故障，比如變壓器內部絕緣故障，平時不注意會很難發現，但是一旦受到較高電壓沖擊，則易導致內部放電，給變壓器造成損害。

1.2故障對電力變壓器的危害

電力變壓器出現故障不光對變壓器本身造成損害，導致經濟上的損失，最重要的是會影響電網運作，破壞正常的供電秩序，甚至給周圍居民群眾的人身安全造成威脅。電力變壓器較常見的故障有油箱漏油、短路等。對于油浸式變壓器來說，如果出現漏油情況，那么油量變少直接導致變壓器的絕緣和冷卻性能下降，這樣受到外界因素影響比如雷擊等就很容易發生次生事故，給變壓器造成致命的破壞，漏油也會給周圍環境帶來一些污染；出口短路也是危害很大的一個故障，出口短路對變壓器的破壞表現為繞組變形、內部絕緣被擊穿等很多嚴重問題，而且還會產生過熱，破壞變壓器正常運行甚至燒毀變壓器；電力變壓器危害性最大的故障就是套管炸裂了，這不僅會徹底損壞變壓器，還有可能導致火災的發生。因此，及時分析診斷出電力變壓器的故障，是保護變壓器、保障用電安全、減少經濟損失的有效手段。

2電力變壓器故障診斷和分析方法

對電力變壓器運行狀態進行評估是故障診斷的一項重要工作，變壓器的狀態判斷有很多方法，傳統的主要有油中溶解氣體分析、紅外診斷等方法，如今也出現了很多智能診斷方法比如基于遺傳小波神經網絡和量子神經網絡的變壓器故障診斷方法。下面主要對三種常見的故障診斷分析方法進行闡述。

2.1變壓器油中溶解氣體分析

根據《規程》的指導，變壓器油中溶解氣體的主要特征氣體的注意值及正常值分別見表1、2。通過油中特定溶解氣體測定值和表中數據的對比，可以初步判斷電力變壓器的內部是否發生了故障，此外還可以根據總烴產氣速率來進行判斷，這里不進行細述。

了解變壓器是否發生故障后，就需要對故障類型進行定型，主要采用DGA來進行初步的判斷，根據油中溶解氣體的特征，可以大致推斷變壓器故障部位周圍發生的變化，故障部位產生的烴類氣體和故障源頭能量密度的高低有著很大的聯系，變壓器故障的一般定性分析見表3。

在對故障的性質和類型有了大致的了解后，還要進一步分析故障的內在性質，對故障發生部位的溫度進行預測，測出故障處產生氣體成分之間的相對比值，并找到各種因素之間的關系，這里主要采用《導則》提出的特征氣體三比值法，根據表4中五種主要氣體之間的比值范圍，能夠對故障的性質做出較為可靠的判定，對故障狀態的分析和處理有很大幫助。

2.2變壓器故障紅外診斷方法

在光電技術高速發展推動下，紅外診斷技術在電力變壓器的故障診斷中得到了越來越多的運用，紅外診斷技術依據紅外線這一電磁波的原理，利用專業儀器對變壓器內部進行紅外探測，然后根據探測結果作相應的分析，對變壓器內部故障進行科學判斷。通過測得的紅外波長可以對變壓器內部部位的溫度進行判斷，紅外線波長和物體溫度有著表5所示的關系。

紅外診斷的分析方法主要有溫差判斷法、相對溫差法以及圖像特征判斷法等眾多方法，紅外診斷主要應用在變壓器的熱故障診斷上，主要分成外部和內部兩種部位的熱故障。

①外部熱故障。外部的熱故障暴露在設備外面，能夠直接觀察到，包括由于外部接頭由于接觸不良導致的故障、絕緣層被污穢或者破壞性能下降導致的故障，以及漏磁導致的渦流或者冷卻系統出現問題而導致的過熱故障。這些故障都可以從紅外線熱成像來判斷并找出故障發生的部位。

②內部熱故障。這類熱故障發生在變壓器的內部，紅外檢測技術雖然能夠進行熱成像并作出大致的判斷，但想要明確地找到故障發生的部位還是很難的。變壓器內部的熱故障一般在內部線圈、開關以及其他電路元件上發生，在發生過熱后也很容易擴散到其他部位，對設備其他部分造成影響，由于變壓器內部結構的復雜性，利用紅外技術得到熱成像后，還要和其他很多檢測數據進行統一分析，才能對故障類型和性質進一步判斷。

2.3變壓器繞組變形故障的診斷及分析

電力變壓器發生的眾多類型的故障中，短路故障占了很大一部分，也是人們最想避開的故障，短路故障對變壓器的損害非常大，有的情況下甚至直接就能燒毀一臺變壓器，造成很大的經濟損失。繞組變形故障是造成短路的重要原因之一，主要指繞組在受力之后，其軸向和輻向在結構上發生變化，而且這種變化不可逆轉，比如位移、扭曲和線匝短路等，繞組變形改變了變壓器內部結構，影響了絕緣性能，是潛伏性故障的一種，給變壓器的運行帶來了很大的安全隱患。通過對繞組變形故障進行測試能夠了解變壓器內部繞組變形的情況，主要采用的方法有短路阻抗法、低壓脈沖法等。

①短路阻抗法。在較低的電流之下對變壓器的單相工頻短路阻抗進行測量，把變壓器不同時期、不同相的短路阻抗放在一起進行比較，根據其變化情況和規律來對繞組是否變形進行判斷。

②低壓脈沖法。通過在變壓器繞組一端施加一個標準的脈沖電壓信號，記下這個端子以及其他端子的電壓信號，然后把時域中的激勵和響應進行比較和分析，可以判斷出繞組的變形狀態。

3結語

在我國的電力建設中，保障電力系統的正常運行對于人民的生活生產有著重要的意義。當前需要大力加強變壓器故障診斷人力隊伍的建設，多開展培訓提高相關人員的專業能力，提高電力變壓器故障診斷的效率和可靠性。建立電力變壓器運作狀態監測機制，做到變壓器故障在第一時間發現并得到處理，排查隱蔽性故障，保障變壓器和電力系統的正常運作。

參考文獻：

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