電力變壓器內絕緣故障檢測技術分析

蔣剛

摘要：伴隨著中國經濟和社會的飛速發展，電力系統在這些年得到了快速發展，預計到2020年，將會大幅提升整個電網容量和電壓等級。中國超高壓輸變電網絡的主干主要是以500千伏線路為主，有些特高壓興旺的地區已經開始采用超過750千伏和1000千伏級，變壓器是重要的能源傳輸裝置，其內部故障檢測技術更是重中之重，未來整個電力工業的發展和電力建設將來的目標方向都會受到電力設備的影響。

關鍵詞：電力;變壓器;絕緣故障;檢測技術

1變壓器故障分析

1.1抗缺乏短路能力

因為不存在絕對較緊的一般主體結構，變壓器主要有較小的容量裕度和不能承受大電流的能力，這些不足的地方需要進行補償，而這些補償器需要獨立的反應器。其中負荷管理能力程度較低的是緊湊型變壓器，這種變壓器有時可能會產生環境保護技術動作，這是因為變壓器溫度過高而引起的，而變壓器的過高溫度又受到超載負荷程度的影響。

1.2絕緣容易失效

因為繞組緊固結構，不僅減少了匝間距離和相位，還減弱絕緣，導致局部加熱嚴重，特別是在局部缺陷的存在范圍內的絕緣變得更脆弱，降低其抵御陡波能力過電壓的浪涌。中國發生外絕緣閃絡的主要問題原因包含污穢、海拔和潮濕天氣等社會因素;在干燥的戶外環境下，外絕緣的材料強度一般是很高的，不會隨便損壞，但外絕緣技術同樣也因為外絕緣閃絡的主要原因而被影響。

1.3附件質量（外殼，抽頭，冷卻器等）

由于套管本身的絕緣缺陷、引線接觸社會不良發熱、運輸設備裝置中的機械結構損傷等原因，變壓器的套管出現了一些損傷。

1.4安裝、檢修、運行管理維護中存在的問題，如生產過程中質量的不確定性導致了安全問題;這些質量問題會引起變壓器局部溫度過高、運行過程中可能會產生振動和噪聲、還會導致色譜不良、介損增大、滲漏油等。

2變壓器檢測技術現狀

電力變壓器是國網電力系統中十分重要的電氣設施，因而對變壓器內部的檢測和保護就顯得非常重要。傳統的變壓器繼電保護包含主保護、后備保護和附加保護等。變壓器的安全運行取決于保護力度大小，特別是與相關的電氣和物理化學試驗相結合，本質上是保證變壓器的正常運行。但有些缺陷在設備運行狀態下容易發現，不運行時則很難發現。變壓器一旦出現一些異常狀態，就說明設備發生故障之前，通過傳統的保護檢測，沒有檢測到這些狀態或者是檢測到的狀態不準確，但是通過檢查變壓器內部故障時，這些問題就能夠得到很好地解決辦法。電力工作人員能夠及時得到最新和最準確的變壓器運行狀態，還可以在第一時間想到應對的辦法。這個設備狀態檢測得到了國內外研究專家的共同認同。近年來對電信號和聲信號的結合檢測技術獲得理想的發現，在定量和定位的檢測中成果明顯，個別的按照視在放電量、分布圖譜和放電源的定位，來判別變壓器故障情況。

2.1變壓器內部油色譜檢測

離線采樣分析是一種油色譜檢測法，主要通過在油中溶解的氣體成分含量的變化，用電氣測試設備內部的故障診斷組合取樣和分析，多年來，被廣泛認為是效果十分明顯的手段，在貢獻方面主要是設備的安全操作。但是，局限性還是存在的，如現在試行的檢測信息技術。通過多年的理論聯系實際，獲得了油中溶解氣體內部檢測的特點。

（1）測試儀器應具有較高的可靠性和長時間穩定運行的能力;

（2）檢測器要及時和準確檢測油的流動;

（3）檢測診斷方法;

（4）自動化檢測技術;

（5）低價檢測儀。

薄膜滲透法是當前對氣體進行采樣的主要方法，氣體的檢測方法也是有各種各樣的，傳感器是更先進的用色譜柱載氣分離法與相應的診斷方法結合，還有很多種方法也都在理論和實踐結合的應用中取得了很好的成績。

國內外研究和制造油色譜技術設備的廠家很多，各個廠家對于設備的檢測方法以及取樣側重點都有自己公司的特點，比如：加拿大的中能公司，該公司的設計上主打簡易，其設備只是檢測變壓器中的單氫和總烴兩種物質，在需要復雜檢測條件時明顯不夠用;但是重慶海吉公司在中能公司的基礎上對氣體進行神經信息網絡結構學習，并且請專家管理系統對故障進行診斷;而河南中分及寧波理工兩家公司采用在線色譜柱分離油中溶解氣體，能夠定性和定量測出很多種氣體，這些氣體是之前的幾家企業都不能完全檢測出的，檢測得出結果之后通過檢測現場MIS系統整理能力得到提高現場施工測量的第一部分數據，之后我們迅速的傳輸到后方的工作站和電網管理者聯網的計算機中，為變壓器準確計算得出一個比較安全可靠的數據統計分析問題做了重要貢獻，進一步提升運行狀態。

盡管油色譜檢測技術存在弊端，如安裝位置受變壓器本身條件的限制，載氣是測量的必要條件，無法完全取代目前的氣相色譜分析。未來期望變壓器內部檢測系統能夠同時檢測出幾種形式的故障，比如：溫度過高引起的，機械故障引起的，介質故障等。這涉及化工、冶金、材料、半導體、通訊、計算機等多個科學研究和生產部門的交叉融合。但到目前，現存的系統提高程度還不夠完善，不夠先進，它不能被應用于滿足各種目的，為進一步研討和開發將要需要的技術和經濟要求的新的，可靠的和通用的電器檢測設備。

2.2變壓器內部故障紅外檢測

紅外信息技術主要工作原理：任何一個高于絕對零度（-273.15℃）的物體都會因自身分子進行運動而輻射出紅外線。IR是一種電磁波，0.75～1000微米的波長范圍內，由所述波長范圍的近紅外（0.75～3μm）的劃分，中紅外（3～6微米），遠紅外（6～15微米），一個遠紅外線（15～1000微米）。物體表面由單元組合形成，存在一個熱輻射能量場，能量場有一個環境溫度數據分布場。已知是利用表面的紅外輻射強度的紅外照相機的檢測形狀并表現出溫度分布，紅外圖像呈現出亮暗的區別是反映物體外表工作溫度的高低，對物體表面溫度及溫度場的檢測便可作為判別設施管理能否可能存在一些故障。

電力管理系統各單位近年來我國大力發展推廣應用的新技術———紅外檢測，一種先進檢測手段。在熱型紅外線檢測器的設備中運行的電氣故障，不具有功率的優點，可以遠程的，準確和高效的發現由于溫度過高引起故障的設備，同時可以檢測變壓器的充電狀態，這樣可以完美的有效地對變壓器進行運行維護和保養。當設備正常運行時，不是高壓電氣工程設施的所有電能都能有效地轉化為需要的能量，其中有部分電能會轉化為熱能，在運行過程中損耗，損耗的熱能會使得在工作中的變壓器溫度升高;損耗電能產生的原因有很多，最常見的是電阻的電流效應;絕緣介質的溫度過高;鐵芯的磁滯、渦流等電磁環境效應引起的溫度過高。電力變壓器的故障用紅外技術檢測，可以發現主要的故障如下：a.箱體渦流損耗發熱。b.異常發熱的變壓器內。c.冷卻系統裝置及油回路進行異常。d.高壓套管缺陷。e.鐵芯絕緣性能差。

3 結束語

隨著時代的進步，電力變壓器作為發變電系統中的重要設備，內部安裝檢測系統的必要性已漸漸成為電力行業的共識，電力變壓器的工作效率代表了電力部門的經濟效益，電力變壓器出現了內部檢測技術，這在運行的很大程度上使得可靠性提高，投入的維護費用延緩，檢修周期延長，最終使得電力變壓器的使用壽命變長。正因為這樣，為國家帶了非常可觀的的財政收益。電力變壓器設備的內部檢測技術是今后的發展方向，具有廣闊的前景。

參考文獻

【1】王超.變壓器故障檢測技術[J].山東工業技術，2015（08）：192.

【2】翟季青，劉志清.變壓器故障診斷的綜述[J].電力設備，2003（06）：60-61.