【摘要】:本文針對(duì)實(shí)際工作中常遇到的問題，介紹了電力變壓器的常見缺陷和故障，并分析了這些故障對(duì)變壓器的危害，制定出防范措施。并對(duì)消除故障的方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，此外還分析了變壓器常用的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，因此，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

　　【關(guān)鍵詞】: 變壓器,故障分析,檢測(cè)技術(shù)

　　前言

　　變壓器是一種用于交流電能轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備。它可以把一種交流電壓、交流電流的電能轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓、交流電流的電能。變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓,以利于電能的傳輸。在電能的傳輸和配送過程中，電力變壓器是能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵模�是國民�?jīng)濟(jì)各行各業(yè)和千家萬戶能量來源的必經(jīng)之路，是電網(wǎng)中最重要和最關(guān)鍵的設(shè)備。電力設(shè)備的安全運(yùn)行是避免電網(wǎng)重大事故的第一道防御系統(tǒng)，而電力變壓器是這道防御系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備。變壓器一旦遭遇嚴(yán)重事故不但會(huì)導(dǎo)致自身的損壞，還會(huì)中斷電力供應(yīng)，給社會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

　　一、電力變壓器概述

　　現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)廣泛采用電力作為能源，而發(fā)電廠發(fā)出的電力往往需經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸才能到達(dá)用電地區(qū)。在傳輸?shù)墓β屎愣〞r(shí)，傳輸電壓越高，則所需的電流越小，因?yàn)殡妷簩⒄�比于電流。線損正比于電流的平方，所以用較高的輸電電壓可以獲得較低的線路壓降和線路損耗，要制造電壓很高的發(fā)電機(jī)，目前技術(shù)很困難，所以要用專門的設(shè)備將發(fā)電機(jī)端的電壓升高以后再輸送出去，這種專門的設(shè)備就是變壓器。另一方面，在受電端又必須用降壓變壓器將高壓降低到配電系統(tǒng)的電壓，故要經(jīng)過一系列配電變壓器將高壓降低到合適的值以供使用。在電力系統(tǒng)中，變壓器的地位十分重要，不僅所需數(shù)量多，而且性能好，運(yùn)行安全可靠。

　　二、常見故障及其診斷措施

　　2.1繞組故障

　　主要有匝間短路、繞組接地、相間短路、斷線及接頭開焊等。產(chǎn)生這些故障的原因有以下幾點(diǎn)：①在制造或檢修時(shí)，局部絕緣受到損害，遺留下缺陷;②在運(yùn)行中因散熱不良或長(zhǎng)期過載，繞組內(nèi)有雜物落入，使溫度過高絕緣老化;③制造工藝不良，壓制不緊，機(jī)械強(qiáng)度不能經(jīng)受短路沖擊，使繞組變形絕緣損壞;④繞組受潮，絕緣膨脹堵塞油道，引起局部過熱;⑤絕緣油內(nèi)混入水分而劣化，或與空氣接觸面積過大，使油的酸價(jià)過高絕緣水平下降或油面太低，部分繞組露在空氣中未能及時(shí)處理。

　　由于上述種種原因，在運(yùn)行中一經(jīng)發(fā)生絕緣擊穿，就會(huì)造成繞組的短路或接地故障。匝間短路時(shí)的故障現(xiàn)象使變壓器過熱油溫增高，電源側(cè)電流略有增大，各相直流電阻不平衡，有時(shí)油中有吱吱聲和咕嘟咕嘟的冒泡聲。輕微的匝間短路可以引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作;嚴(yán)重時(shí)差動(dòng)保護(hù)或電源側(cè)的過流保護(hù)也會(huì)動(dòng)作。發(fā)現(xiàn)匝間短路應(yīng)及時(shí)處理，因?yàn)槔@組匝間短路常常會(huì)引起更為嚴(yán)重的單相接地或相間短路等故障。

　　2.2套管故障

　　這種故障常見的是炸毀、閃落和漏油，其原因有：①密封不良，絕緣受潮劣比，或有漏油現(xiàn)象;②呼吸器配置不當(dāng)或者吸入水分未及時(shí)處理;③變壓器高壓側(cè)(110kV及以上)一般使用電容套管，由于瓷質(zhì)不良故而有沙眼或裂紋;④電容芯子制造上有缺陷，內(nèi)部有游離放電;⑤套管積垢嚴(yán)重。

　　2.3鐵芯故障

　�、俟桎撈�間絕緣損壞，引起鐵芯局部過熱而熔化;②夾緊鐵芯的穿心螺栓絕緣損壞，使鐵芯硅鋼片與穿心螺栓形成短路;③殘留焊渣形成鐵芯兩點(diǎn)接地;④變壓器油箱的頂部及中部，油箱上部套管法蘭、桶皮及套管之間。內(nèi)部鐵芯、繞組夾件等因局部漏磁而發(fā)熱，引起絕緣損壞。

　　運(yùn)行中變壓器發(fā)生故障后，如判明是繞組或鐵芯故障應(yīng)吊芯檢查。首先測(cè)量各相繞組的直流電阻并進(jìn)行比較，如差別較大，則為繞組故障。然后進(jìn)行鐵芯外觀檢查，再用直流電壓、電流表法測(cè)量片間絕緣電阻。如損壞不大，在損壞處涂漆即可。

　　2.4瓦斯保護(hù)故障

　　瓦斯保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，輕瓦斯作用于信號(hào)，重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因及處理方法：①瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原因可能是因?yàn)V油、加油和冷卻系統(tǒng)不嚴(yán)密，致使空氣進(jìn)入變壓器;②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;③由于發(fā)生穿越性短路故障而引起;④由于保護(hù)裝置的二次回路故障所引起。

　　2.5變壓器自動(dòng)跳閘的處理

　　當(dāng)運(yùn)行中的變壓器自動(dòng)跳閘時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)迅速作出如下處理：①當(dāng)變壓器各側(cè)斷路器自動(dòng)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(yùn)行方式和負(fù)荷分配，維持運(yùn)行系統(tǒng)及其設(shè)備處于正常狀態(tài);②檢查掉牌屬何種保護(hù)動(dòng)作及動(dòng)作是否正確;③了解系統(tǒng)有無故障及故障性質(zhì);④若屬以下情況并經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)同意，可不經(jīng)檢查試送電：人為誤碰保護(hù)使斷路器跳閘;保護(hù)明顯誤動(dòng)作跳閘;變壓器僅低壓過流或限時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)跳閘變壓器下一級(jí)設(shè)備故障而其保護(hù)卻未動(dòng)作，且故障已切除，但試送電只允許一次;⑤如屬差動(dòng)、重瓦斯或電流速斷等主保護(hù)動(dòng)作，故障時(shí)有沖擊現(xiàn)象，則需對(duì)變壓器及其系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，停電并測(cè)量絕緣。在未查清原因之前，禁止將變壓器投入運(yùn)行。必須指出，不管系統(tǒng)有無備用電源，也絕對(duì)不準(zhǔn)強(qiáng)送變壓器。

　　三、 變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

　　變壓器在線監(jiān)測(cè)的目的，就是通過對(duì)變壓器特征信號(hào)的采集和分析，判別出變壓器的狀態(tài)，以期檢測(cè)出變壓器的初期故障，并監(jiān)測(cè)故障狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，電力變壓器的在線監(jiān)測(cè)是國際上研究最多的對(duì)象之一，提出了很多不同的方法。

　　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(huì)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(duì)百分比，就可達(dá)到對(duì)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(cè)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。

　　局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。變壓器在內(nèi)部出現(xiàn)故障或運(yùn)行條件惡劣時(shí)，會(huì)由于局部場(chǎng)強(qiáng)過高而產(chǎn)生局部放電(PD)。PD水平及其增長(zhǎng)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。

　　振動(dòng)分析法。振動(dòng)分析法就是一種廣泛用于監(jiān)測(cè)這種變壓器故障的有效方法。通過對(duì)變壓器振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和分析，從而達(dá)到對(duì)變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的。

　　紅外測(cè)溫技術(shù)。紅外熱像技術(shù)是利用紅外探測(cè)器接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射信號(hào)，經(jīng)放大處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，然后通過電視屏或監(jiān)視器顯示紅外熱像圖。當(dāng)變壓器引線接觸不良、過負(fù)荷運(yùn)行等情況時(shí)都會(huì)引起導(dǎo)電回路局部過熱，鐵芯多點(diǎn)接地也會(huì)引起鐵芯過熱。

　　頻率響應(yīng)分析法。頻率響應(yīng)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(jī)械位移會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的電感或電容的改變，而頻率響應(yīng)法正是通過測(cè)量這種細(xì)微的改變來達(dá)到監(jiān)測(cè)變壓器繞組狀態(tài)的目的。

　　繞組溫度指示。繞組溫度指示器就是用于監(jiān)測(cè)變壓器繞組的溫度，給出越限報(bào)警，并在需要時(shí)啟動(dòng)保護(hù)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(cè)的新技術(shù)，即將一條光纖嵌入變壓器繞組以便直接測(cè)量繞組的實(shí)時(shí)溫度，從而改進(jìn)變壓器的預(yù)測(cè)建模技術(shù)，并達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器繞組溫度狀態(tài)的目的。

　　其他狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。低壓脈沖響應(yīng)測(cè)試(Low Voltage Impulse Response，LVIR)也是一種有效的變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)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(yàn)的公認(rèn)方法。此外，繞組間的漏感測(cè)試、油的相對(duì)濕度測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試等也是變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的常用方法。

　　總結(jié)

　　任何一種方法都有一定的應(yīng)用范圍，有些問題它可以解決，有一些則不能解決。當(dāng)前通信技術(shù)的發(fā)展使人們充分認(rèn)識(shí)到，在線監(jiān)測(cè)是個(gè)跨學(xué)科、綜合性的研究領(lǐng)域，多種方法相結(jié)合，綜合運(yùn)行目前各種技術(shù)和知識(shí)，構(gòu)建統(tǒng)一的、綜合的在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，將是未來局放在線監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向。