電力變壓器常見故障及診斷技術

摘要： 文章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變壓器的危害，并對消除故障的方法進行了歸納總結，此外還分析了變壓器常用的在線監測技術，具有一定的工程實用價值。

關鍵詞：電力變壓器；故障；診斷

1 引言

在電能的傳輸和配送過程中，電力變壓器是能量轉換、傳輸的核心，是國民經濟各行各業和千家萬戶能量來源的必經之路，是電網中最重要和最關鍵的設備。電力設備的安全運行是避免電網重大事故的第一道防御系統，而電力變壓器是這道防御系統中最關鍵的設備。變壓器的嚴重事故不但會導致自身的損壞，還會中斷電力供應，給社會造成巨大的經濟損失。

2 常見故障及其診斷措施

2.1 變壓器滲油

變壓器滲漏油不僅會給電力企業帶來較大的經濟損失、環境污染，還會影響變壓器的安全運行，可能造成不必要的停運甚至變壓器的損毀事故，給電力客戶帶來生產上的損失和生活上的不便。因此，有必要解決變壓器滲漏油問題。

2.1.1 油箱焊縫滲油

對于平面接縫處滲油可直接進行焊接，對于拐角及加強筋連接處滲油則往往滲漏點查找不準，或補焊后由于內應力的原因再次滲漏。對于這樣的滲點可加用鐵板進行補焊，兩面連接處，可將鐵板裁成紡錘狀進行補焊；三面連接處可根據實際位置將鐵板裁成三角形進行補焊；該法也適用于套管電流互感器二次引線盒拐角焊縫滲漏焊接[2]。

2.1.2 高壓套管升高座或進人孔法蘭滲油

這些部位主要是由于膠墊安裝不合適，運行中可對法蘭進行施膠密封。封堵前用堵漏膠將法蘭之間縫隙堵好，待堵漏膠完全固化后，退出一個法蘭緊固螺絲，將施膠槍嘴擰入該螺絲孔，然后用高壓將密封膠注入法蘭間隙，直至各法蘭螺絲帽有膠擠出為止。

2.1.3 低壓側套管滲漏

其原因是受母線拉伸和低壓側引線引出偏短，膠珠壓在螺紋上。受母線拉伸時，可按規定對母線用伸縮節連接；如引線偏短，可重新調整引線引出長度；對調整引線有困難的，可在安裝膠珠的各密封面加密封膠；為增大壓緊力可將瓷質壓帽換成銅質壓帽。

2.1.4 防爆管滲油

防爆管是變壓器內部發生故障導致變壓器內部壓力過大，避免變壓器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在變壓器運行中由于振動容易破裂，又無法及時更換玻璃，潮氣因此進入油箱，使絕緣油受潮，絕緣水平降低，危及設備的安全。為此，把防爆管拆除，改裝壓力釋放閥即可。

2.2 鐵心多點接地

變壓器鐵心有且只能有一點接地，出現兩點及以上的接地，為多點接地。變壓器鐵心多點接地運行將導致鐵心出現故障，危及變壓器的安全運行，應及時進行處理。

2.2.1 直流電流沖擊法

拆除變壓器鐵心接地線，在變壓器鐵心與油箱之間加直流電壓進行短時大電流沖擊，沖擊3～5次，常能燒掉鐵心的多余接地點，起到很好的消除鐵心多點接地的效果。

2.2.2 開箱檢查

對安裝后未將箱蓋上定位銷翻轉或除去造成多點接地的，應將定位銷翻轉過來或除掉。夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損者，應按絕緣規范要求，更換一定厚度的新紙板。因夾件肢板距鐵心太近，使翹起的疊片與其相碰，則應調整夾件肢板和扳直翹起的疊片，使兩者間距離符合絕緣間隙標準。

清除油中的金屬異物、金屬顆粒及雜質，清除油箱各部的油泥，有條件則對變壓器油進行真空干燥處理，清除水分。

2.3 接頭過熱

載流接頭是變壓器本身及其聯系電網的重要組成部分，接頭連接不好，將引起發熱甚至燒斷，嚴重影響變壓器的正常運行和電網的安全供電。因此，接頭過熱問題一定要及時解決[4]。

2.3.1 銅鋁連接

變壓器的引出端頭都是銅制的，在屋外和潮濕的場所中，不能將鋁導體用螺栓與銅端頭連接。當銅與鋁的接觸面間滲入含有溶解鹽的水分，即電解液時，在電耦的作用下，會產生電解反應，鋁被強烈電腐蝕。結果，觸頭很快遭到破壞，以致發熱甚至可能造成重大事故。為了預防這種現象，在上述裝置中需要將鋁導體與銅導體連接時，采用一頭為鋁，另一頭為銅的特殊過渡觸頭。

2.3.2 普通連接

普通連接在變壓器上是相當多的，它們都是過熱的重點部位，對平面接頭，對接面加工成平面，清除平面上的雜質，最好均勻地涂上導電膏，確保連接良好。

2.3.3 油浸電容式套管過熱

處理的辦法可以用定位套固定方式的發熱套管，先拆開將軍帽，若將軍帽、引線接頭絲扣有燒損，應用牙攻進行修理，確保絲扣配合良好，然后在定位套和將軍帽之間墊一個和定位套截面大小一致、厚度適宜的薄墊片，重新安裝將軍帽，使將軍帽在擰緊情況下，正好可以固定在套管頂部法蘭上。

引線接頭和將軍帽絲扣公差配合應良好，否則應予以更換，以確保在擰緊的情況下，絲扣之間有足夠的壓力，減小接觸電阻。

3 變壓器在線監測技術

變壓器在線監測的目的，就是通過對變壓器特征信號的采集和分析，判別出變壓器的狀態，以期檢測出變壓器的初期故障，并監測故障狀態的發展趨勢。目前，電力變壓器的在線監測是國際上研究最多的對象之一，提出了很多不同的方法。

3.1 油中溶解性氣體分析技術

由于變壓器內部不同的故障會產生不同的氣體，因此通過分析油中氣體的成分、含量、產氣率和相對百分比，就可達到對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部故障。

3.2 局部放電在線監測技術

變壓器在內部出現故障或運行條件惡劣時，會由于局部場強過高而產生局部放電（PD）。PD水平及其增長速率的明顯變化，能夠指示變壓器內部正在發生的變化或反映絕緣中由于某些缺陷狀態而產生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡等。

3.3 振動分析法

振動分析法就是一種廣泛用于監測這種變壓器故障的有效方法。通過對變壓器振動信號的監測和分析，從而達到對變壓器狀態監測的目的。

3.4 紅外測溫技術

紅外熱像技術是利用紅外探測器接受被測目標的紅外輻射信號，經放大處理，轉換成標準視頻信號，然后通過電視屏或監視器顯示紅外熱像圖。當變壓器引線接觸不良、過負荷運行等情況時都會引起導電回路局部過熱，鐵芯多點接地也會引起鐵芯過熱。

3.5 頻率響應分析法

頻率響應分析法是一種用于判斷變壓器繞組或引線結構是否偏移的有效方法。繞組機械位移會產生細微的電感或電容的改變，而頻率響應法正是通過測量這種細微的改變來達到監測變壓器繞組狀態的目的。

3.6 繞組溫度指示

繞組溫度指示器就是用于監測變壓器繞組的溫度，給出越限報警，并在需要時啟動保護跳閘。目前已開發出一種用于大型變壓器繞組溫度監測的新技術，即將一條光纖嵌入變壓器繞組以便直接測量繞組的實時溫度，從而改進變壓器的預測建模技術，并達到實時監測變壓器繞組溫度狀態的目的。

3.7 其他狀態監測方法

低壓脈沖響應測試（Low Voltage Impulse Response，LVIR）也是一種有效的變壓器狀態監測測方法，并且已經是一種用于確定變壓器是否能通過短路試驗的公認方法。此外，繞組間的漏感測試、油的相對濕度測試、絕緣電阻測試等也是變壓器狀態監測的常用方法。

4 結語

進入二十一世紀電力行業將有更大的發展，電力變壓器的故障診斷與狀態檢修作為我國電力系統實現體制轉變、提高電力設備的科學管理水平的有力措施，是今后在電力生產中努力和發展的方向。

參考文獻

[1] 中華人民共和國能源部. 進網作業電工培訓教材[M]. 沈陽， 遼寧科學技術出版社，1993.

[2] 王有元， 廖瑞金， 孫才新等. 變壓器油中溶解氣體濃度灰色預測模型的改進[J]. 高電壓技術， 3， 29(4):24-26.