試析電力變壓器的常見故障診斷技術

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鍵技術，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、溫度及其它現象的變化來判斷變壓器的運行狀態，分析事故發生的原因、部位及程度。從而根據所掌握的情況進行綜合分析，結合各種檢測結果對變壓器的運行狀態做出最后判斷。

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常過熱，這就容易造成油質的變壞。而油質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。而如果發現油色開始變黑，這種情況下為了防止外殼與繞組之間或線圈繞組間發生電流擊穿，就要立刻進行取樣化驗。經化驗后，若油質合格則繼續使用，若不合格就對絕緣油進行過濾和再生處理，讓油質達到合格要求和再進行使用[1]。

1.2內部聲音異常

變壓器如果運行正常，其中產生的電磁交流聲的頻率會相當穩定，而如果變壓器的運行出現問題，在變壓器中就會偶爾產生不規律的聲音，表現出異常現象。這種情況產生的幾種主要原因是：變壓器進行過載運行，這種情況變壓器內部就會有沉重的聲音產生；變壓器中的零件產生松動時，在變壓器運行時就會產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生震動，同樣會產生噪音；變壓器頂蓋的螺絲產生松動，變壓器在運行時也發出異響；變壓器的內部電壓如果太高時，鐵芯接地線會出現斷路或外殼閃絡，外殼和鐵芯感應出高電壓，變壓器內部同樣會發出噪音；變壓器內部產生接觸不良和擊穿，會因為放電而發出異響；變壓器中出現短路和接地時，繞組中出現較大的短路電流，會發出異常的聲音；變壓器產生諧波和連接了大容量的用電設備時，由于產生的啟動電流較大，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生少量氣體；由于由于內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出信號。其原因是：變壓器內部有輕微故障；變壓器內部存在空氣；二次回路故障等。運行人員應立即檢查，如未發現異常現象，應進行氣體取樣分析[3]。瓦斯保護動作跳閘時，可能變壓器內部發生嚴重故障，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：當變壓器各側斷路器自動跳閘后，將跳閘斷路器的控制開關操作至跳閘后的位置，并迅速投入備用變壓器，調整運行方式和負荷分配，維持運行系統及其設備處于正常狀態；檢查掉牌屬何種保護動作及動作是否正確；了解系統有無故障及故障性質；若屬以下情況并經領導同意，可不經檢查試送電：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，故障時有沖擊現象，則需對變壓器及其系統進行詳細檢查，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，不管系統有無備用電源，也絕對不準強送電。

2 變壓器在線監測技術

變壓器在線監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，以期檢測出變壓器的初期故障，并監測故障狀態的發展趨勢。目前，電力變壓器的在線監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

由于變壓器內部不同的故障會產生不同的氣體，因此通過分析油中氣體的成分、含量、產氣率和相對百分比，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部故障[4]。

2.2繞組溫度指示

繞組溫度指示器就是用于監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。目前已開發出一種用于大型變壓器繞組溫度監測的新技術，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，并達到實時監測變壓器繞組溫度狀態的目的。

2.3局部放電在線監測技術

變壓器在內部出現故障或運行條件惡劣時，會由于局部場強過高而產生局部放電（PD）。PD水平及其增長速率的明顯變化，能夠指示變壓器內部正在發生的變化或反映絕緣中由于某些缺陷狀態而產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構是否偏移的有效方法。繞組機械位移會產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測變壓器繞組狀態的目的[5]。

2.5紅外測溫技術

紅外熱像技術是利用紅外探測器接受被測目標的紅外輻射信號，經放大處理，轉換成標準視頻信號，然后通過電視屏或監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測和分析，從而達到對變壓器狀態監測的目的。其他狀態監測方法。低壓脈沖響應測試也是一種有效的變壓器狀態監測測方法，并且已經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監測的常用方法。

結語：綜上所述，變壓器發生故障時，只要根據故障顯現的狀態進行科學細致地分析，就能準確地判斷出故障產生的原因，為故障的處理提供準確的依據，保證在最短的時間內恢復運行。同時，在日常運行中加強對變壓器狀態的檢查，也能預防故障的發生，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改進[J].電子技術與軟件工程，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[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.