浅析电力变压器的故障诊断策略陈龙

浅析电力变压器的故障诊断策略陈龙

陈龙

国网宁夏电力有限公司检修公司变电检修中心宁夏回族自治区银川市750001

摘要：电力变压器的正常运行是电力系统安全运行的保障，是提供可靠、优质、经济电能的重要保证，其健康状态和运行状况直接影响着整个电力系统的运行安全，电力变压器的故障不仅影响电力系统的输电能力，甚至可能造成电力系统的大规模停电以及人身事故，给电力系统和居民经济带来重大损失。因此提高变压器运行维护和技术管理水平，减少电力变压器故障的发生，是电力系统迫切需要解决的重要问题。本文就电力变压器的故障诊断策略进行分析。

关键词：电力变压器；故障；诊断策略

变压器是整个电力系统的发、变、送、用环节中最重要、最昂贵的设备之一，其运行的安全性和可靠性直接影响整个电力系统的运行链完整性，关系到变电企业、广大用户利益和人民群众的生活。因此，研究和应用大型变压器的故障诊断技术，保证变压器安全可靠运行，保障送变电的安全，这不仅仅是局部的经济问题，也是社会公共利益问题。

1变压器概述

变压器是根据电磁感应的原理，结合实际需求，将交流电的电压改变到合适的大小，方便使用。变压器主要是由线圈和磁芯组成，线圈的绕组最少有两个，其中必然有一个是连接电源的，则这个绕组称为初级线圈，其他的都称为次级线圈。

变压器的结构主要由十个部分组成：一是芯体。这个部分是变压器的基本组成部分，包括铁芯以及上面所提到的绕组等。二是油箱。主要是让芯体浸泡在油箱中起到绝缘的作用。三是冷却装置。变压器工作久了会升温，冷却装置的存在主要是为变压器散热。四是出线装置。这部分装置必须都是绝缘的，用来将绕组的引出线从油箱内引到油箱外。五是油枕。油枕可以储存油，当油箱内的油劣化时起到补充作用。六是防爆管。是安全保护装置之一，一般电压比较大的变压器都必须要设有防爆管，一直保持油箱内的压力处在一定范围内，使变压器不受损坏。七是呼吸器。呼吸器可以吸收进入油枕内空气里的水分，降低油箱的氧化。八是继电器。这个元件也是用来保护变压器不受到损坏的，当变压器内发生故障，继电器会自动跳闸，不会让损坏行为继续下去。九是温度计。毫无疑问，温度计就是用来监视油箱内的油温的。十是净油器。这个装置的存在主要是为了维持绝缘油的特性，防止其老化。

2电力变压器常见故障类型

2.1绝缘故障

大多数的电力变压器故障和损坏主要是由于绝缘系统发生损坏，特别是油浸式变压器，其主要包含固体绝缘介质和液体绝缘介质，如绝缘垫、绝缘板、绝缘纸等，液体绝缘介质主要是指变压器油，电力变压器发生绝缘故障多是受到过电压、油保护方式、湿度、温度等因素的影响。

2.2短路故障

在变压器的三种短路故障中，发生概率最高的是变压器出口短路故障。如果变压器出口短路故障突然发生，相当额定值的数十倍的短路电流会同时通过高、低压绕组，产生的热量会使变压器严重发热。如果变压器热稳定性不足、承受短路电流的能力差，会损坏变压器绝缘材料，造成变压器击穿及损毁事故的发生。

2.3引线接头故障

这类故障约占过热故障的13%-15%，主要出现在变压器低压绕组与套管的连接处。这种接触为固定接触，一般是由于安装或检修后，套管连接螺丝没拧紧或变压器运行在大电流下，接触面氧化、腐蚀和污染，逐渐形成较大的接触电阻，最终形成过热性故障，严重时会使接头烧毁、有机绝缘炭化而导致变压器烧毁。这类故障的检出也主要靠直流电阻测试和油色谱，但油色谱特征气体中CO和CO2含量相对较高。

2.4电性故障

在电性故障中，主要是由于引线连接不良，引线与铜接头连接处焊接不牢，引线对地闪络，线圈匝间、层间和相间短路击穿等原因造成受电晕、火花、电弧不同程度损伤的放电性故障。其中严重的电弧放电导致绝缘油裂解的主要气体产物是H2和C2H2。

除突发性故障以外，一般的放电性故障的发生发展也有一个量变到质变的过程，H2和C2H2是电性故障最具特征的油裂解产物，当两者共存并成为气体产物中最主要的组分时，这将是高能电弧放电的明显象征。

2.5绕组故障

绕组故障是电力变压器最严重的一种故障，其分为相间、层间和匝间的断线、接地和短路等，经常发生高能量放电或者电弧放电。电力变压器绕组故障主要是由于电力变压器加工制造过程中绝缘损坏或者老化而发生短路，周围环境温度比较高影响电力变压器正常散热，漏油造成电力变压器油量不足，冷却系统故障导致电力变压器过热，并且电力变压器长时间过负荷造成绝缘劣化，一旦发生短路冲击会导致电力变压器绕组松动。

2.6分接开关故障

电力变压器分接开关故障主要分为有载调压和无载调压，有载调压开关故障包括固定绝缘杆畸变、分接开关相间短路、过电压电弧故障等，当电力变压器在短路状态下，过电流会造成电力变压器触头损坏，有时也会发生机械性故障，接头焊接和导体接触不良也会导致电力变压器过热性故障。

3电力变压器的故障诊断策略

综合以上分析可知，当变压器保护继电器动作、外部检查发现异常、压力释放装置动作、预试时发现异常或绝缘油中特征气体含量异常等情况，首先进行外部检查，检查内容包括：喷油程度、响声大小及部位、继电器动作状态、负衙情况和系统运行工况情况作为参考，同时对变压器进行电气试验，取油箱或套管中绝缘油油样和瓦斯继电器中气样进行气体分析，通过综合分析对故障的部位和程度作出判断。这对于故障检查和修复并使其及时恢复运行是极为重要的。如果故障特征不够明显且不能判定故障原因时，可暂时将变压器投入运行，在运行过程中加强跟踪监督。及时掌握变化趋势，进一步确定故障的部位和程度，判明故障性质后或故障特征显著，可能无法继续运行时，应及时停电检修。

检测绕组故障和绝缘老化的试验一般有：绝缘电阻及吸收比、绕组直流电阻、变压比、介质损耗因数及电容量、绝缘油色谱分析等。从以下情况可以看出，为预防变压器运行中事故或故障后确定故障程度和部位，进行绝缘油中含气分析有极其重要的作用。当变压器内部发生故障而引起局部异常过热时，油和绝缘纸等绝缘材料会受热老化、分解，从而产生H2、CO、CO2和低分子量的烃类，这些气体在绝缘油中溶解度很大，有相当数量的气体溶于绝缘油中，特别是变压器的早期故障产生气体量少，不致造成轻瓦斯保护动作，因而不易引起注意。但由于绝缘油在油箱巾循环流动，使油中气体均匀溶解，采用分析油中含气成份的方法，就足用质谱仪和气相色谱仪之类仪器分析油中的气体，根据气体的组份和各种气体的含气量及其逐年的变化情况，以判断故障的种类、部位和程度。这种方法能有效地判断出电气试验不易确定的轻度故障、铁芯的局部故障之类的缺陷，还可以在初期阶段就发现正在缓缓发展的故障.但不能预测绝缘击穿之类突发性事故。由于色谱分析存在周期性。近年来在此方面有许多新技术和设备出现，特别是各类在线式仪器的推广和应用。使我们能够迅速掌握设备内部状况。

结束语：

在电力系统的组成设备中，电力变压器是电网的重要设备之一，由于变压器是由多种构件共同构成，变压器的故障发生的种类也会各不相同，只有全面的对变压器进行了解，才能够尽量的减少变压器故障的发生，减少由电压器发生事故造成的不稳定因素，提高电力系统的稳定性。

参考文献：

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