試析電力變壓器的常見故障診斷技術(shù)

劉朝華

摘 要：變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓等。本文以電力變壓器的故障診斷為研究對象，主要探討了電力變壓器的故障及處理方法，并介紹了電力變壓器故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)，然后基于模糊理論對電力變壓器的故障診斷方法進行分析。

關(guān)鍵詞：電力；變壓器；故障；診斷

前言：變電器故障的處理人員可以隨時通過對聲音、振動、氣味、變色、溫度及其它現(xiàn)象的變化來判斷變壓器的運行狀態(tài)，分析事故發(fā)生的原因、部位及程度。從而根據(jù)所掌握的情況進行綜合分析，結(jié)合各種檢測結(jié)果對變壓器的運行狀態(tài)做出最后判斷。

1 電力變壓器的常見故障及處理

1.1變壓器油質(zhì)變壞

變壓器中的油，由于長時間使用而沒有更換，其中漏進了雨水和浸入了一些潮氣，再加上其中的油溫經(jīng)常過熱，這就容易造成油質(zhì)的變壞。而油質(zhì)變壞則導致變壓器的絕緣性能受到了很大的影響，這種情況就非常容易引起變壓器的故障產(chǎn)生。如果是新近投運的變壓器，它的油色會呈淺黃色，在使用一段時間以后，油色將會變成淺紅色。而如果發(fā)現(xiàn)油色開始變黑，這種情況下為了防止外殼與繞組之間或線圈繞組間發(fā)生電流擊穿，就要立刻進行取樣化驗。經(jīng)化驗后，若油質(zhì)合格則繼續(xù)使用，若不合格就對絕緣油進行過濾和再生處理，讓油質(zhì)達到合格要求和再進行使用[1]。

1.2內(nèi)部聲音異常

變壓器如果運行正常，其中產(chǎn)生的電磁交流聲的頻率會相當穩(wěn)定，而如果變壓器的運行出現(xiàn)問題，在變壓器中就會偶爾產(chǎn)生不規(guī)律的聲音，表現(xiàn)出異常現(xiàn)象。這種情況產(chǎn)生的幾種主要原因是：變壓器進行過載運行，這種情況變壓器內(nèi)部就會有沉重的聲音產(chǎn)生；變壓器中的零件產(chǎn)生松動時，在變壓器運行時就會產(chǎn)生強烈而不均勻的噪聲；變壓器的鐵芯最外層硅鋼片未夾緊，在變壓器運行時就會產(chǎn)生震動，同樣會產(chǎn)生噪音；變壓器頂蓋的螺絲產(chǎn)生松動，變壓器在運行時也發(fā)出異響；變壓器的內(nèi)部電壓如果太高時，鐵芯接地線會出現(xiàn)斷路或外殼閃絡，外殼和鐵芯感應出高電壓，變壓器內(nèi)部同樣會發(fā)出噪音；變壓器內(nèi)部產(chǎn)生接觸不良和擊穿，會因為放電而發(fā)出異響；變壓器中出現(xiàn)短路和接地時，繞組中出現(xiàn)較大的短路電流，會發(fā)出異常的聲音；變壓器產(chǎn)生諧波和連接了大容量的用電設備時，由于產(chǎn)生的啟動電流較大，以后造成異響[2]。

1.3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：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；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(chǎn)生少量氣體；由于由于內(nèi)部絕緣損壞造成短路故障而引起；由于保護裝置的二次回路故障所引起。輕瓦斯保護動作后發(fā)出信號。其原因是：變壓器內(nèi)部有輕微故障；變壓器內(nèi)部存在空氣；二次回路故障等。運行人員應立即檢查，如未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應進行氣體取樣分析[3]。瓦斯保護動作跳閘時，可能變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障，引起油分解出大量氣體，也可能二次回路故障等。出現(xiàn)瓦斯保護動作跳閘，應先投入備用變壓器，然后進行外部檢查。檢查油枕防爆門，各焊接縫是否裂開，變壓器外殼是否變形；最后檢查氣體的可燃性。

1.4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：當變壓器各側(cè)斷路器自動跳閘后，將跳閘斷路器的控制開關(guān)操作至跳閘后的位置，并迅速投入備用變壓器，調(diào)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)；檢查掉牌屬何種保護動作及動作是否正確；了解系統(tǒng)有無故障及故障性質(zhì)；若屬以下情況并經(jīng)領(lǐng)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；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，也絕對不準強送電。

2 變壓器在線監(jiān)測技術(shù)

變壓器在線監(jiān)測的目的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。

2.1油中溶解性氣體分析技術(shù)

由于變壓器內(nèi)部不同的故障會產(chǎn)生不同的氣體，因此通過分析油中氣體的成分、含量、產(chǎn)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(nèi)部故障[4]。

2.2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(shù)，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(shù)，并達到實時監(jiān)測變壓器繞組溫度狀態(tài)的目的。

2.3局部放電在線監(jiān)測技術(shù)

變壓器在內(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡等。

2.4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(jié)構(gòu)是否偏移的有效方法。繞組機械位移會產(chǎn)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[5]。

2.5紅外測溫技術(shù)

紅外熱像技術(shù)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(zhuǎn)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。

2.6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。其他狀態(tài)監(jiān)測方法。低壓脈沖響應測試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，油的相對濕度測試、繞組間的漏感測試、絕緣電阻測試等也是變壓器狀態(tài)監(jiān)測的常用方法。

結(jié)語：綜上所述，變壓器發(fā)生故障時，只要根據(jù)故障顯現(xiàn)的狀態(tài)進行科學細致地分析，就能準確地判斷出故障產(chǎn)生的原因，為故障的處理提供準確的依據(jù)，保證在最短的時間內(nèi)恢復運行。同時，在日常運行中加強對變壓器狀態(tài)的檢查，也能預防故障的發(fā)生，提高供電的可靠性。

參考文獻：

[1]宋文英.電力變壓器故障分析與技術(shù)改進[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（22）：238.

[2]苗青. 電力變壓器鐵心線圈組松動的振動監(jiān)測方法研究[D].華北電力大學，2015.

[3]賈邊成.電力變壓器常見故障診斷及分析[J].技術(shù)與市場，2014，21（11）：100+102.

[4]馬崔. 電力變壓器的故障組合診斷技術(shù)[D].華北電力大學，2014.

[5]伍席文. 基于粗糙集理論的變壓器故障診斷與檢修決策方法[D].石河子大學，2013.