解析油浸式電力變壓器故障診斷技術(shù)

董璠

摘要：油浸式電力變壓器是變電系統(tǒng)中的重要的組成部分之一，變壓器的運(yùn)行狀況正常與否直接關(guān)系到配電網(wǎng)的安全。變電運(yùn)維人員通過定期對油浸式電力變壓器進(jìn)行相應(yīng)的一系列檢查，可以及時有效地發(fā)現(xiàn)變壓器故障，從而采取有針對性的措施進(jìn)行維護(hù)，確保變壓器的正常運(yùn)行。本文主要闡述了油浸式電力變壓器故障問題，并提出在線故障以及離線故障的有針對性的診斷技術(shù)及解決措施，取得較好的診斷效果，有效解決了油浸式變壓器多種故障問題，與同行交流學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：油浸式變壓器；診斷技術(shù)；在線故障；離線故障

中圖分類號：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

引言

油浸式電力變壓器是變電系統(tǒng)設(shè)備中非常重要的部分，用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或者幾種數(shù)值不同的電壓（電流），其運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全。特別是大型電力變壓器要是發(fā)生運(yùn)行故障，有可能造成較大面積的停電事故，檢修周期也較長（大約要半年時間），將造成重大的影響。所以，積極發(fā)展油浸式變壓器的故障監(jiān)督工作，快速及時的發(fā)現(xiàn)其存在的故障，除了可以降低運(yùn)行成本，提升設(shè)備的使用壽命之外，還可以防止突發(fā)事故的發(fā)生，為變壓器相關(guān)方帶來較為良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。下文分析了油浸式電力變壓器常見的內(nèi)部故障與外部故障問題，提出了離線故障診斷與在線診斷的多種方法，非常有利于檢測到變壓器內(nèi)部隱蔽性的故障。

1油浸式電力變壓器常見故障問題

當(dāng)前油浸式電力變壓器故障一般有內(nèi)部和外部之分。

內(nèi)部故障即變壓器油箱內(nèi)的故障，如不同相繞組間發(fā)生的相間短路、繞組之間發(fā)生的匝間短路以及繞組或者引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等問題；對于內(nèi)部故障從性質(zhì)上看可以分為熱故障以及電故障兩種。

外部故障即變壓器油箱外部絕緣套管和引出線上的故障問題，如由于絕緣套管出現(xiàn)閃絡(luò)或者破裂造成的接地短路、由于引出線間出現(xiàn)故障而造成的變壓器內(nèi)部相關(guān)故障等。

2油浸式電力變壓器離線故障診斷方法

（1）油色譜分析出現(xiàn)異常情況

如果變壓器油色譜分析出現(xiàn)異常情況，可對變壓器繞組的直流電阻進(jìn)行檢測、對變壓器鐵芯的接地電流以及絕緣電阻進(jìn)行檢測、對空載電流以及控制損耗進(jìn)行檢測等?？稍谧儔浩鬟\(yùn)行過程中進(jìn)行油色譜以及局部放電監(jiān)測，檢查變壓器潛油泵實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，通過紅外線測溫儀對油箱的表面溫度和套管端部的溫度進(jìn)行檢測等等。

（2）絕緣老化情況

變壓器的絕緣老化，通常要進(jìn)行一氧化碳以及二氧化碳含量色譜分析，進(jìn)行油中糖醛含量檢測、酸值檢測、含水量檢測以及絕緣紙聚合度檢測。

（3）變壓器絕緣受潮情況

變壓器受潮時，應(yīng)進(jìn)行絕緣特性實(shí)驗(yàn)，包括絕緣電阻、介質(zhì)損耗、泄露電流、計(jì)劃指數(shù)以及吸收比等，以及油介質(zhì)損耗、擊穿電壓、含水量以及含氣量等，同時還要進(jìn)行絕緣紙含水量檢測。

（4）變壓器出口短路情況

變壓器出口短路的檢測應(yīng)包括：空載電流以及空載損耗檢驗(yàn)、對于繞組的直流電阻進(jìn)行檢測、油色譜的分析、短路阻抗試驗(yàn)、繞組的頻率響應(yīng)試驗(yàn)等。

（5）變壓器振動及噪聲異常

變壓器振動及噪聲異常情況，則需進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)如噪聲檢測、振動檢測、變壓器阻抗電壓測量以及油色譜分析等等。

3油浸式電力變壓器在線故障診斷方法

（1）電檢測法

通過相關(guān)設(shè)備來查找放電波形或查看無線電干擾程度。電檢測法靈敏度高，所檢測到的為視在放電量，分辨率較高。

（2）超聲波檢測法

將檢測中的超聲波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒂涗浀捷d體上分析。超聲波檢測方法可以避免電磁的干擾，方便在線檢測，但靈敏度相對較低。另外超聲信號易受多種因素（例如傳播的途徑、傳播的速度以及頻率等）影響而有所失真，所以此種方法一般作文輔助測量方面。

（3）紅外成像檢測方法

此種檢測方式不用接觸電氣設(shè)備，可以在設(shè)備正常運(yùn)行（不停電情況下）時進(jìn)行設(shè)備的絕緣故障檢測。此種檢測方法可以對電氣設(shè)備實(shí)行帶電檢測，可以發(fā)現(xiàn)一般實(shí)驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障。

（4）脈沖電流檢測方法

該方法利用檢測阻抗進(jìn)行局部放電造成的脈沖電流信號檢測來取得局部放電的相關(guān)信息。由于檢測阻抗以及放大器可以影響測量的參數(shù)，當(dāng)試樣具有較大電容量時，一定程度的限制測試儀器的靈敏度。

（5）光檢測法

此種檢測方法主要是利用局放產(chǎn)生的光輻射來實(shí)施檢測。雖然在實(shí)驗(yàn)室通過光測法進(jìn)行分析局放特性以及絕緣劣化取得了一定的成果，但由于光檢測法所用設(shè)備比較復(fù)雜且價格比較昂貴，并且靈敏度較低，還需要被檢測的物質(zhì)是對光透明的，所以無法在實(shí)際中使用。

（6）微水分析法

通過催化燃燒測試技術(shù)來對油中所處于游離狀態(tài)的氫含量以及微水含量進(jìn)行測試（處于游離狀態(tài)的氣泡中含有一定的水分以及雜質(zhì)等，比較容易產(chǎn)生懸浮電位，從而比較容易造成擊穿電壓降低，嚴(yán)重危害變壓器），從而得知變壓器內(nèi)部實(shí)際的絕緣情況。

（7）超高頻檢測法

此種檢測方法主要是通過羅果夫斯基線圈在變壓器的中性點(diǎn)獲得信號，此種信號頻率可以高達(dá)30000KHZ，很大程度上提升了局部放電測量頻率。另外測試系統(tǒng)安裝更加的便捷，相關(guān)的檢測設(shè)備不會改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。但從現(xiàn)階段的情況來看，超高頻檢測方法的研究還存在著一定的問題，此種測量方法的原理和脈沖電流法是不同的，所以不能標(biāo)定出視在放電量。另外，變壓器內(nèi)部的絕緣結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，由局部放電產(chǎn)生的電磁波在變壓器內(nèi)進(jìn)行傳播時會受到折射、反射以及散射等情況的影響而出現(xiàn)衰減的情況，所以對于傳播的特性研究以及局部放電源定位都是非常困難的。

（8）化學(xué)檢測法

此種方法簡稱為“色譜分析”，主要是檢測溶解油內(nèi)不同氣體含量以及其變化的規(guī)律，此種檢測方法可以很好的應(yīng)用到變壓器的運(yùn)行監(jiān)測中。從現(xiàn)在的情況來看，在對變壓器進(jìn)行故障診斷時，只依靠電氣試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測是不容易找到某些局部的故障以及發(fā)熱缺陷的，但是利用對變壓器油內(nèi)氣體色譜分析來探尋變壓器內(nèi)部的微小性、隱蔽性故障以及故障的進(jìn)展程度是非常靈敏而有效的，此種方法已經(jīng)大量的應(yīng)用在變壓器的故障診斷中，已被實(shí)踐證明是非常實(shí)用的方法。

對于變壓器中油溶解氣體的分析是現(xiàn)階段診斷油浸式變壓器故障非常重要的方法，已經(jīng)被列為診斷變壓器內(nèi)部隱蔽性故障的最主要實(shí)驗(yàn)，通過對溶解于油中氣體特性的分析，非常有利于檢測到變壓器內(nèi)部隱蔽性的故障。

4 結(jié)束語

隨著我國當(dāng)前電力建設(shè)的不斷擴(kuò)張，某些電網(wǎng)電壓等級不斷升高，容量也逐步增加，使得某些變壓器發(fā)生故障的機(jī)率變得越來越大。對此全面開展變壓器故障診斷相關(guān)研究，對及時掌握變壓器潛在故障并進(jìn)行狀態(tài)維護(hù)，提高電力系統(tǒng)的供電可靠率具有重大現(xiàn)實(shí)意義。油浸式電力變壓器作為電力系統(tǒng)中最為重要的變電設(shè)備之一，通過采取一系列的診斷方法對其運(yùn)行狀態(tài)以及故障情況的準(zhǔn)確掌握，可以及時準(zhǔn)確的采取針對性措施進(jìn)行處理，對于提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性具有非常重要的意義。

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