電力變壓器故障分析和診斷技術(shù)的研究

孫曉勇 韓志陽 丁晶

【摘 要】在電力系統(tǒng)之中，電力變壓器得到了普遍的應(yīng)用，電力變壓器主要在電力變換和電力以及供電和配電之間的變換中應(yīng)用，而目前，電力系統(tǒng)和人們的生活息息相關(guān)，對(duì)于人們生活而言意義重大。在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，電力變壓器也有了極其廣泛的應(yīng)用空間。當(dāng)下在我國科技不斷發(fā)展和進(jìn)步的過程中，電力變壓器生產(chǎn)技術(shù)也有了極大的改進(jìn)，它已經(jīng)成了最為重要的電氣設(shè)備之一。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器；故障分析；診斷技術(shù)

在電力供電和用電系統(tǒng)中，電力變壓器有著極其重要的作用，有不可取代性，在輸電和變電以及各項(xiàng)工程建設(shè)中，電力變壓器都得到了普遍的應(yīng)用。在當(dāng)今科技發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)的過程中，相關(guān)電力變壓器的生產(chǎn)技術(shù)也有了很大的提高，生產(chǎn)出了型號(hào)以及用途各異的變壓器，相應(yīng)地就帶來了電力變壓器故障問題，可能由于其型號(hào)及用途不同，安裝方式各異，進(jìn)而造成了工作人員對(duì)變壓球故障判斷錯(cuò)誤問題，這對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展極其不利。

一、電力變壓器出現(xiàn)故障的原因

1.絕緣老化

由于電力變壓器投入運(yùn)行的時(shí)間較長而產(chǎn)生了絕緣老化現(xiàn)象，很大的降低了其絕緣性能。電力變壓器要想正常穩(wěn)定的運(yùn)行，就必須要保障它具有良好的絕緣性，否則就會(huì)由于絕緣效果較差而出現(xiàn)各種問題。一般而言，必須要對(duì)變壓器承受運(yùn)載量的極限有一定的重視，保證其正常運(yùn)行，絕對(duì)杜絕變壓器超負(fù)荷工作，這較為容易導(dǎo)致電力變壓器絕緣材料絕緣性能降低，縮短了變壓器的壽命。

2.雷擊影響

由于電力變壓器具有特殊的功能性，因此很大一部分都是在室外露天環(huán)境中安裝使用，它的性能就極其容易受到周圍環(huán)境的影響。因此，必須要科學(xué)合理地對(duì)變壓器布好防雷設(shè)備，否則，一旦出現(xiàn)雷雨天氣就極容易造成電力變壓器出現(xiàn)故障。

3.維護(hù)不當(dāng)

對(duì)電力系統(tǒng)科學(xué)有效的管理以及維護(hù)是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，然而，作為電力系統(tǒng)中極其重要的設(shè)備，必須要對(duì)其檢查和維護(hù)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)。然而，事實(shí)上，在多種因素的影響下，一些地區(qū)對(duì)電力變壓器檢查和維護(hù)工作做的不到位，不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)老化的變壓器，或者是不能將其及時(shí)替換，進(jìn)而造成絕緣性能較差，引起故障發(fā)生。

二、電力變壓器故障診斷技術(shù)研究

1.對(duì)電力變壓器油中溶解氣體的研究

在對(duì)電力變壓器進(jìn)行檢測時(shí)，必須要注意變壓器油中溶解氣體，將測量的溶解氣體量和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表做比較，能夠?qū)﹄娏ψ儔浩鞴收线M(jìn)行判定。另外，也可以以總烴產(chǎn)生氣體的速率來判定變壓器故障。一旦檢測出變壓器有一定的故障，首先應(yīng)當(dāng)先判定其故障類型，通常應(yīng)用DGA進(jìn)行初步的分析。參照油中溶解氣體的特點(diǎn)對(duì)電力變壓器故障周邊的變化進(jìn)行判定，其周邊的烴類氣體和相應(yīng)的能量密度的大小有密切的聯(lián)系，對(duì)電力變壓器故障進(jìn)行詳細(xì)分析并記錄到表中，在對(duì)變壓器故障的性質(zhì)以及類型進(jìn)行鑒定以后，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步分析其內(nèi)部特性，預(yù)測由于產(chǎn)生故障而造成的溫度上的變化，充分了解故障部位產(chǎn)生氣體的重要成分及其比例，再分析各種成分間的關(guān)系，一般都是應(yīng)用三比值法，即依據(jù)5種氣體的比例，便可以對(duì)故障有及其準(zhǔn)確的判定。

2.電力變壓器故障紅外診斷方法

在這個(gè)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，光電技術(shù)也有了很大的發(fā)展，紅外診斷技術(shù)也越來越成熟，并且廣泛應(yīng)用在了變壓器故障分析中，相應(yīng)的故障紅外診斷實(shí)際上就是，通過紅外線的原理，使用一些專業(yè)儀器對(duì)變壓器進(jìn)行紅外檢測，得出檢測結(jié)果，然后在對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的分析，根據(jù)紅外儀器測出的紅外波長以及故障部位的溫度進(jìn)行分析，這樣能夠極其精確地判定出電力變壓器的故障。紅外診斷技術(shù)方法有很多，其中包括溫差法和圖像分析法以及相對(duì)溫度判定法等，一般而言，紅外診斷技術(shù)都是在電力變壓器熱故障中應(yīng)用，有內(nèi)部熱故障和外部熱故障這兩類。首先對(duì)外部熱故障進(jìn)行分析，該類故障一般都是在設(shè)備以外暴露著，能夠進(jìn)行直接的觀察，外熱故障主要有：絕緣層損壞和老化、外接頭接觸不良等引起的故障，還有可能是由于電磁效應(yīng)或者冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題而造成的熱故障。這類故障基本都可以利用紅外熱成像進(jìn)行分析，使得故障區(qū)域被準(zhǔn)確的找到。其次對(duì)內(nèi)部熱故障進(jìn)行分析，內(nèi)部熱故障一般在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生，這樣可以通過紅外診斷技術(shù)利用熱成像對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行分析和初步判斷，然后再進(jìn)行深入的研究判斷出故障的準(zhǔn)確位置。一般而言，在電路元件以及線圈和開關(guān)容易出現(xiàn)電力變壓器內(nèi)部熱故障，這些部件產(chǎn)熱之后極易擴(kuò)散到其他元件上，這對(duì)電力變壓器是極其不利的。由于電力變壓器有極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在通過紅外技術(shù)獲得熱成像以后，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)檢測其它部件，再進(jìn)行分析，這樣才能夠找出故障產(chǎn)生的具體區(qū)域，判斷出故障的類型。

3.對(duì)變壓器繞組變形故障診斷分析

在電力變壓器中極有可能會(huì)出現(xiàn)短路故障，短路故障是電力變壓器最常出現(xiàn)的故障，短路現(xiàn)象對(duì)于電力變壓器的影響極大，甚至可能使得變壓器被燒毀，這造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。其中，變壓器短路產(chǎn)生的因素眾多，其中最主要的就是繞組變形引起的短路。繞組變形，實(shí)際上就是指在繞組受到一定的力的影響后，軸向產(chǎn)生了明顯的結(jié)構(gòu)變化，這種變化具有不可逆轉(zhuǎn)性。繞組變形迫使電力變壓器的結(jié)構(gòu)有很大的變化，在很大程度上影響了絕緣材料的絕緣性能，這時(shí)一種潛在的有著安全隱患的變壓器故障，針對(duì)此故障，我們在分析變壓器繞組變形情況時(shí)，可以通過繞組變形測試進(jìn)行。

4.其他判斷方法

文中以上主要是對(duì)當(dāng)下最常用的浸式變壓器的故障分析以及診斷，另外還可以通過對(duì)溫度變化和油中溶解的氣體氣味對(duì)故障進(jìn)行檢查，還能保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。首先，對(duì)溫度變化進(jìn)行分析，依據(jù)溫度的變化來判斷，一般而言，電力設(shè)備在運(yùn)行過程中都會(huì)產(chǎn)熱散熱，電力變壓器同樣會(huì)產(chǎn)熱，如果是由于短路造成的變壓器故障，就會(huì)導(dǎo)致熱量增加程度較為劇烈，故障在溫度上有明顯的體現(xiàn)，因此，除了能通過聲音進(jìn)行判定以外還可以從溫度變化上對(duì)故障進(jìn)行分析和判斷。對(duì)于電力變壓器而言，最為常見的故障就是絕緣層老化和破損，這也是產(chǎn)生幾率最大的電力變壓器故障，要想使得電力變壓器運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性得到有效保障就，就必須要對(duì)溫度的變化進(jìn)行全面的掌握，比如，我們可以在電力變壓器內(nèi)放置溫度計(jì)，隨時(shí)掌握溫度的變化情況，然后在進(jìn)行一定的檢測，如果發(fā)生油溫異常，就應(yīng)當(dāng)立即停止操作，檢測是否是繞組短路引起的故障，另外還要注意電力變壓器冷卻系統(tǒng)的工作情況，幫助迅速降溫。

三、總結(jié)

總之，在時(shí)代發(fā)展進(jìn)步過程中，電力系統(tǒng)也有了極大的發(fā)展，相應(yīng)地電力變壓器也有了極其廣泛的應(yīng)用，電力變壓器也就容易出現(xiàn)一些故障，尤其是那些經(jīng)常出現(xiàn)雷雨天氣的區(qū)域。所以，必須要對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障有提前的防范，并且制定科學(xué)合理的方案遏制由于變壓器故障而引起的事故出現(xiàn)，在很大程度上保障電網(wǎng)運(yùn)作的安全性和穩(wěn)定性。

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