電力變壓器故障檢測技術的現狀和發展趨勢分析

鮮開強

（國網江蘇省電力有限公司營銷服務中心，江蘇 南京 210019）

0 引 言

電力變壓器出現故障將導致作用區域停電，無法滿足穩定供電的要求，甚至造成設備運行失效，因此重視故障分析十分必要。通過研究近幾年電力變壓器出現的故障種類發現，產生不利后果的源頭與設備自動化程度息息相關。面對日益提升的技術，檢修人員應當積極研究技術應用于實際作業間的聯系，優化檢測的手段和方法，選擇適合的檢修技術，解決電力供應方面的問題。同時注重汲取先進的成功經驗，研究更為節能環保的檢測方法，提升其檢測的可靠程度，保證在同一時間內能夠檢測大量的樣品，縮短作業的時間。就目前技術發展來看，仍需要繼續立足于常見故障，了解其發生的原因，針對源頭問題完善故障檢測技術內涵，提升變電器故障檢修的效率，快速定位故障位置，滿足經濟型和資源型社會構建的要求。

1 電力變壓器常見故障

1.1 滲 油

常見電力變壓器的種類是油浸式。此種變壓器的優點是絕緣性能良好，造價相對低廉，能夠起到很好的導熱作用，基本上滿足散熱和絕緣方面的要求，對于提升操作人員的安全有著促進作用。類變壓器很容易出現滲油的情況，滲出的油分不僅浪費資源，而且會產生污染，影響設備周圍的大氣環境，不符合資源利用的要求。因此檢修人員應當充分研究故障可能出現的位置，在實際檢修中重復多次作業，在保證檢驗精度的基礎上，引入多種先進的檢測技術，提升作業有效性。

1.2 繞 組

繞組現象發生的原因是有雜物進入到變壓器工作設備內。有些設備使用的年限較長，容易出現老化情況，當繞組中出現其他影響工作的物質則很可能降低絕緣效果，導致繞組故障。該故障很容易造成漏電，嚴重時可產生火災，帶來不可挽回的損失。一般繞組故障需要直接更換組件，降低對電力變壓器的損害程度。

1.3 接頭過熱

接頭主要指變壓器與其他重要組件間的連通裝置，起到載流的作用，正常工作下的接頭可提升整體運行的效率。若出現接頭故障，則應當關注接頭連接的穩定程度，檢驗其接口處是否出現松動或出現雜物等情況，檢查導電薄膜層，從多個角度現場檢驗接頭處狀況。檢修人員要重視其檢修工作，接頭過熱將直接作用于電路導致短路，電路功率過大將熔斷電線形成斷路，變電器難以正常運行。在帶來經濟損失的同時，不利于提升人民的生活水平。

1.4 受 潮

受潮是由于周圍環境含水量過高，部分水蒸氣或小水滴滲透到內部組件，改變絕緣狀態，使得整體結構的絕緣效果大幅降低，不利于設備的穩定運行。技術人員要選擇合適的檢測工具和技術，合理分析水分進入的原因并加以解決，提升運行的安全性能。

1.5 多點接地

多點接地是常見的連接方式之一，對電力變壓器的安全運行有著促進作用。而在實際作業中，變壓器容易產生電流回路，鐵芯線圈受此影響出現故障，造成鐵芯發熱的問題，嚴重時變壓器油逐漸裂解成其他物質，使整體結構變形。結構形態出現偏差將無法保障后期的運行效果，降低安全性能。

1.6 電路故障

電力變壓器的核心結構是電路，電路短路和斷路所對用的原因不同。電路短路是由于組件工作功率提升，分線路的電壓增加。也正是此種特殊性決定了短路判定的難度。檢修人員利用萬用表無法準確了解電路的基本情況，需要高層次專業素養的支持，但在實際情況下無法滿足這一需求，因此技術人員要積極尋找可行的技術手段，切不可依靠自身經驗確定電路故障的具體原因。

2 電力變壓器故障檢測技術

2.1 油氣分析與油化檢驗技術

油氣分析所使用的儀器是氣象色譜儀。檢測流程是先確定樣品來源，然后利用儀器自帶的分析功能找出隱形的內部故障，有助于提升早期檢驗效果。使用油氣分析技術的基本原理是溫度與烴類反應息息相關，通過儀器上顯示的產生速率判定基本材料中所含有的烴類種類。由于在一定的溫度區間內變化活躍，且在此區間可能存在物質共存的情況，因而檢測精度較低。使用氣象色譜儀需要較高的專業技能，而且整個流程較為復雜，需要操作多個環節，整體耗費的時間較長，總體上說優勢和缺點共存。為提升儀器的檢驗效果，技術人員需重點研究消除缺陷的辦法，優化現有檢驗原理，避免由于檢驗周期的增加提高成本[1]。

油化檢驗技術是判定變壓器純凈度的重要方法。通過油擊穿電壓測試確定純凈度，與優質變壓器相比對，分別從純凈度、透明程度以及雜質含量等方面研究其顯現的顏色。一般優質的變壓器所顯示的顏色是透明的黃色和淡藍色，若有雜質或受潮，整個顏色呈現出渾濁的特點，改變了原來透明的特征。有些試驗還能夠顯示出絮狀物，說明變壓器上存在油泥，不利于延長使用壽命，降低了設備的運行效率。利用油化檢驗技術將直接觀測到變壓器的使用狀況，研究人員可針對具體的表現形式研究改進意見，以檢驗結果作為出發點，切實保證變壓器整體的潔凈程度[2]。

2.2 紅外光譜檢測技術

該技術可實現定量檢測，通過發射紅外線，檢驗變壓器中的氣體含量。結合儀器給出的能量變化曲線如圖1所示，與幅度標準進行對比，從而得到氣體的具體含量。運用此項技術可縮短檢測的時間，設備具備高度的靈敏性和準確性，并且可長期作用于檢測工作中，延長設備和技術的使用壽命，無需必要維修環節即可完成多次檢測任務[3]。紅外光譜檢測技術的缺點是相較于其他氣體，對于氫氣的敏感度低，無法準確測定氫氣的含量。

圖1 紅外線檢測報告圖

氫氣檢測有一種特殊的方法，能夠彌補紅外線光譜檢測技術的不足，其作用原理是利用聲光譜。聲效應和光效應的共同作用下，氣體將吸收一部分的聲光，通過檢測聲光被吸收的含量，確定氣體的吸收能力，從而判定是否為氫氣[4]。氫氣的濃度和含量的改變將直接影響光譜信息數據的變化，因此對于測量氫氣的具體數值有著積極作用。運用該項技術將解決紅外光譜檢測技術無法準確明晰反射光與散射光的種類問題，并且不受兩種光型的影響，提升了檢測的精確程度，對全面掌握變壓器內部氣體起到輔助作用[5]。

2.3 火災檢測技術

電氣設備發生火災將嚴重影響設備。由于電力變壓器的特殊性，因此需要重點考慮火災隱患檢測的技術和手段，結合其設備運行所需的必要物質，分析可燃氣體在變壓器油中的溶解效果，一般可采用以下幾種檢測方法。

2.3.1 點型電子定溫測量器

通過使用熱敏元件，利用溫度對阻值的影響，當溫度達到預警信號臨界值時，電阻值驟降，電路電流逐漸提升為預警系統提供信號，從而保證預防的效果。

2.3.2 線型纜式感溫探測器

與點型電子定溫測量器作用機理相似，通過改變導線內部結構，完成火災預警的任務。在原有導線結構的基礎上，將兩根導線間用熱敏材料包覆，并在纏繞的外邊包裹一層絕緣皮套，正常工作下兩根線間形成絕緣結構，在溫度突破極值的情況下，熱敏材料失去阻隔的作用，兩根銅線直接相連，整體電路阻值減小，基本可看做短路。探測器感知到電路的變化，發出預警信號，提升火災檢測防御力度。

2.3.3 可燃氣體探測器

利用此種火災預檢裝置能夠實現自動化微處理。檢測元件的形態屬于半導體結構，呈現自然擴散的態勢，通過設定報警濃度，提升響應和預熱的時間，可作用于油枕和器身，保證在高能放電的作用時間內即可掌握氣體的具體情況[6]。

2.4 電路故障分析技術

電路故障分析技術可解決鐵芯異常的問題。利用振動監測的辦法，在變壓器外實施相關作業內容，同時向機械設備內部發射信號，利用振動信號的變化曲線分析特征信息，了解現階段電力變壓器的工作狀態。使用此種技術的基本原理是利用振動與磁致伸縮的作用機理，通過在硅鋼片上施加不同的壓緊力改變原有狀態，提升電磁力，進而帶動鐵芯振動。振動的頻率與溫度聯系緊密，溫度升高，振動頻率加快。當變壓器內部多點接地出現故障后，會導致線路溫度上升，檢測效果明顯[7]。繞組出現故障也會導致鐵芯振動加快，變壓器負載提升將造成電流增大，電場力隨之提升，因而可通過振動頻率確定繞組和多點接地是否存在問題。繞組結構如圖2所示。

圖2 繞組結構示意圖

2.5 傳感器列陣技術

使用該檢測技術可直接提升檢測速度，縮短問題報告給出的時間，對檢測變壓器故障起到積極作用，保證在不影響變壓器正常運行狀態的情況下，顯示出運行的具體情況。利用此種技術，需要檢測人員精確地掌握半導體氣敏傳感器的作用原理，理解顯示報告所指引的內容，保證技術得以準確應用。

2.6 其他電氣故障檢測技術

除了上文敘述的檢測技術外，還有對絕緣電阻和介質損耗方面的檢測。絕緣電阻檢測可針對周圍環境的變化，測試變壓器中是否有水分滲入，準確反映出絕緣情況。同時研究人員可根據極化指數和吸收比確定變壓器的敏銳程度，判定是否可以正常工作。介質一般指的是變壓器中的油質，有水分進入介質中將導致受潮現象，根據介質損耗檢測報告能夠清楚了解到局部組件的工作狀態，并確定油污的位置，為后續整修提供原始材料[8]。

2.7 技術準確應用的前提

技術得以準確應用要從人員素質和定期檢修的角度出發。對于人員素質，檢測人員首先要具備高度的責任意識，明確自身職責對于電力變壓器正常運行的積極意義，了解不同變壓器的工作原理，細化每種故障檢測技術所適用的現實條件。管理人員要秉持著人本管理的原則，針對人員現階段的基本情況和技術的發展現狀制定符合發展要義的管理條例，定期開展技術交流活動，提升人員對技術的認知水平，同時建立考核制度，經過周期考核的人員才能夠在現場發揮作用[9]。引導檢測人員從自身技術應用水平出發，擴展技術應用的廣度，了解最新故障檢測技術，并能夠融入到現實作業中，達到多方面發展的效用。定期開展檢修工作有利于及時發現電力變壓器運行的不良因素，在尚未影響設備運行的情況下，將其控制在抑制前端，提升定期維護的質量，保證在后續的運行中能夠準確作用，將功效發揮到最大。

3 電力變壓器故障檢測技術的發展趨勢

隨著經濟的不斷發展，技術人員在研發新技術和升級原有技術的道路上從未停止，面對信息化時代的不斷深入，技術人員將立足于現階段變壓器故障檢測方法與工藝，融入其他方面的技術，在提升檢測效率的基礎上，簡化作用流程，保證整體過程的安全性。信息技術所衍生的其他先進技術內涵，對于實現自動化檢測起到促進作用。由于人工智能技術所作用的范圍符合創新的要求，因此許多專家嘗試引入專家系統，理順故障產生的原因，并設置判斷規則，直接定位產生的原因，幫助檢測人員直接分析故障部位的具體情況，縮短問題處理的時間，提升資源的利用率，保證檢測工作的科學性和精準度[10]。

技術發展的同時也為技術人員帶來了挑戰，發展智能技術要與人工作業相結合，并通過其他技術彌補智能化技術應用的缺陷，刺激其不斷進步和擴充技術的作用深度，優化現有檢測技術，提升故障檢測工作的效率和質量。

4 結 論

電力變壓故障檢測滿足安全作業的要求。通過提升故障檢測的精準度，逐步完善電力系統，保證各行各業能夠穩定運行，提升社會發展水平。面對技術發展的大趨勢，技術人員要認真研討智能化技術對優化現有檢測技術的作用，深入研究技術革新的方式，達到全方位融合的效果，提升檢測的效率，同時降低檢測誤差，盡可能降低電力變壓器的故障率。