電力變壓器故障檢測探究

王克儉++潘志華

摘要：為了準(zhǔn)確分析電力變壓器的故障類型，本文分別從特征氣體法判斷技術(shù)、比值判斷技術(shù)、變壓器局部放電檢測技術(shù)和其他類型的變壓器故障檢測技術(shù)等角度出發(fā)，對現(xiàn)行的電力變壓器故障檢測技術(shù)進行了一些簡要的討論分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障檢測；特征氣體

一、電力變壓器概述

電力變壓器是輸配電系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備，運行狀況的好壞直接決定了整個電力輸變電系統(tǒng)的穩(wěn)定與否。按照變壓器運行維護管理技術(shù)規(guī)范的有關(guān)要求，必須對電力變壓器進行定期的技術(shù)檢查，以便及時了解、掌握變壓器的實時運行狀況，及時采取相應(yīng)的處理措施，消除變壓器的故障隱患，確保變壓器的穩(wěn)定運行。所謂電力變壓器，主要是指它能用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的功能，這是一種靜止的電氣設(shè)備。在工作中，當(dāng)一次繞組通以交流電時就能夠產(chǎn)生交變的磁通，二交變磁通通過鐵芯導(dǎo)磁作用可以在二次繞組中感應(yīng)出交流電動勢。二次感應(yīng)電動勢的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關(guān)，也就是說電壓的大小與匝數(shù)是成正比的。通常，額定容量是變壓器的主要參數(shù)，以KVA或MVA表示。目前常用的較為節(jié)能的電力變壓器一般都是非晶合金變壓器，這種變壓器的制造采用了先進的快速凝固技術(shù)，在制造過程中不但可以節(jié)約80%左右的能耗，而且還實現(xiàn)了制造過程的無污染排放，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。

二、電力變壓器的故障類型及主要原因

電力變壓器的主要故障類型及造成該故障的原因一般有：（一）電力變壓器在生產(chǎn)、出廠時就沒有控制好質(zhì)量；（二）使用不合理導(dǎo)致的電力變壓器加速老化，通常，變壓器的平均使用壽命在18年左右，遠(yuǎn)低于電壓器的標(biāo)準(zhǔn)年份（35-40年）；（三）線路設(shè)置不當(dāng)產(chǎn)生的干擾，線路干擾是導(dǎo)致變壓器故障的主要原因，其中以天氣造成的故障是最為常見的；（四）超負(fù)荷運行，變壓器在長時間內(nèi)以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常電壓的功率持續(xù)運行導(dǎo)致的變壓器壽命降低、變壓器元器件老化速度的加快；（五）沒有定期對變壓器開展相關(guān)的運行維護管理工作；（六）變壓器周圍環(huán)境的影響。

三、電力變壓器的故障檢測技術(shù)

（一）特征氣體法判斷技術(shù)

為了能夠判斷變壓器內(nèi)部可能存在的潛在故障，故障導(dǎo)致的產(chǎn)氣特征是判斷故障性質(zhì)的一個重要根據(jù)，根據(jù)產(chǎn)氣特征還能夠判斷故障的具體性質(zhì)。導(dǎo)致變壓器內(nèi)部產(chǎn)生氣體的故障主要包括過熱和放電兩種。其中，過熱又根據(jù)溫度的高低分為低、中、高溫三種，過熱故障產(chǎn)生的氣體主要是CH4和C2H4，一般來說兩者之和能占?xì)怏w總烴的80%以上，而且隨著故障位置溫度的升高，CH4、C2H4和H2所占比例依次增加。而根據(jù)變壓器放電的具體形式，又可以將之分為局部放電、火花放電與高能量放電三種基本形式，放電故障產(chǎn)生的特征氣主要是C2H2與H2，其次則是C2H4與CH4。另外，當(dāng)變壓器內(nèi)部由于受潮而產(chǎn)生故障時，主要產(chǎn)生的特征氣是H2。所以，當(dāng)某種氣體的單純產(chǎn)量較高時，據(jù)此就可以判斷主要的故障類型。

（二）比值判斷技術(shù)

在根據(jù)不同類型特征氣體含量值以及產(chǎn)氣速率來判斷故障時，可以使用比值法判斷故障的主要類型。例如，使用國際電工委員會（IEC）提出的特征氣體比值法能夠判斷變壓器等充油類電氣設(shè)備故障類型。根據(jù)這種故障判斷方法，任何一種故障都對應(yīng)著一組具體的氣體比值，當(dāng)出現(xiàn)故障聯(lián)合作用時，則可能會出現(xiàn)找不到對應(yīng)比值組合的情況，這時應(yīng)對該種非典型組合比值進行分析，從而可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這種非典型情況的主要原因，分析獲得變壓器的實際故障類型。

（三）變壓器局部放電檢測技術(shù)

當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，在內(nèi)部將產(chǎn)生與正常工作狀態(tài)不相同的聲音、狀況，而且可以根據(jù)這些變化判斷其具體故障類型。通常，變壓器局部放電是因為局部磁場強度迅速增強而產(chǎn)生的強瞬間電流。因此，局部放電強度以及增長速度可以有效的反映變壓器內(nèi)部發(fā)生的變化，即能夠反映絕緣體中因為某部分不到位而導(dǎo)致的變壓器固體絕緣失效的情況。

（四）其他類型故障檢測技術(shù)

1.振動分析技術(shù)

通過對電力變壓器的振動信號進行檢測與分析，能夠獲得變壓器出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的振動數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)變壓器的檢測提供參考數(shù)據(jù)。

2.紅外線熱像檢測技術(shù)

紅外線熱像檢測技術(shù)能夠接收到變壓器外部產(chǎn)生的紅外線信號，并通過相應(yīng)的放大處理之后，成為被人們所識別的圖像，據(jù)此再根據(jù)熱量分布實時狀況判斷變壓器的具體故障原因。

3.頻率響應(yīng)分析技術(shù)

頻率響應(yīng)分析技術(shù)屬于一種診斷變壓器繞組或者說接地線是否遷移的一種有效方法。利用這種技術(shù)進行檢測時，是在變壓器的排管上纏繞對應(yīng)圈數(shù)的磁場線圈，并分析變壓器運行過程中因為相互間磁場強度作用影響而產(chǎn)生的不同頻率，利用這些頻率就能夠獲得變壓器的具體故障類型。

4.巡檢與保養(yǎng)

在電力變壓器的運行中，除了掌握好故障檢測技術(shù)外，還要做好巡檢與保養(yǎng)工作，這是保障變壓器穩(wěn)定工作的重要前提條件。在巡檢工作中，當(dāng)變配電所有人值班時，要每班巡檢一次；當(dāng)變配電所無人值班時，可每周巡檢一次；當(dāng)遇到負(fù)荷變化激烈、天氣異?；蜃儔浩鞔笮薜忍厥馇闆r時，應(yīng)視情況增加巡視次數(shù)。巡檢內(nèi)容包括如：負(fù)荷電流是否在額定范圍之內(nèi)，有無劇烈的變化，運行電壓是否正常；油位、油色、油溫是否超過允許值，有無滲漏油現(xiàn)象；瓷套管是否清潔，有無裂紋、破損和污漬、放電現(xiàn)象，接觸端子有否變色、過熱現(xiàn)象；吸潮器中的硅膠變色程度是否已經(jīng)飽和，變壓器運行聲音是否正常；瓦斯繼電器內(nèi)有否空氣，是否充滿油，油位計玻璃有否破裂，防爆管的隔膜是否完整；變壓器外殼、避雷器、中性點接地是否良好，變壓器油閥門是否正常以及變壓器間的門窗、百葉窗鐵網(wǎng)護欄及消防器材是否完好，變壓器基礎(chǔ)有否變形等。定期保養(yǎng)的內(nèi)容包括油樣化驗——耐壓、雜質(zhì)等性能指標(biāo)每三年進行一次，若變壓器長期滿負(fù)荷或超負(fù)荷運行則可縮短周期；高、低壓絕緣電阻不低于原出廠值的70%（10MΩ），繞組的直流電阻在同一溫度下，三相平均值之差不應(yīng)大于2%，與上一次測量的結(jié)果比較也不應(yīng)大于2%；變壓器工作接地電阻值每二年測量一次；停電清掃和檢查的周期，根據(jù)周圍環(huán)境和負(fù)荷情況確定，一般半年至一年一次，主要內(nèi)容有清除巡視中發(fā)現(xiàn)的缺陷、瓷套管外殼清掃、破裂或老化的膠墊更換、連接點檢查擰緊、缺油補油以及呼吸器硅膠檢查更換等等。

總之，隨著電力市場需求的不斷增長，電力變壓器故障檢測技術(shù)也將在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮越來越重要的作用。

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