議高壓直阻試驗中如何有效判斷變壓器內部過熱故障

本文主要提出結合高壓直阻試驗和色譜三比值法可以對變壓器的內部過熱故障進行有效的判斷。相關的實例檢測顯示，過熱故障大多存在于引線、分接開關、夾件、鐵心及繞組等部件;準確的判斷故障部位時，除直阻測試和油氣分析外還需結合運行狀態和內部結構及其它電氣試驗。過熱性故障中其中固體絕緣的過熱對絕緣危害性較大，會導致絕緣材料的劣化。及時快速的查找出變壓器內部過熱的故障原因，并及時排除故障，是對供電質量和供電安全的有力保證。

關鍵詞:高壓直阻試驗 變壓器 內部過熱 故障 電氣試驗 溶解氣體分析

中圖分類號:TM407文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0098-01在變壓器的故障中，變壓器由于過熱而導致電弧性放電出現的故障占的比例較大，一般會因局部散熱不良(局部油道堵塞)、油箱夾件局部過熱(漏磁環流)、鐵心被異物短路、鐵心片間短路、鐵心和穿心螺釘短路、鐵心多點或兩點接地、焊接不良或載流裸導體連接以及分接開關的觸頭接觸不良等原因而引起變壓器過熱。其中固體絕緣的過熱對絕緣危害性較大，會導致絕緣材料的劣化，本文針對其診斷和處理方法進行了討論。

1 變壓器內部過熱故障的診斷方法

1.1 電氣試驗法

變壓器油中氣體分析可以對設備內部是否存在故障及故障類型進行及時有效的判斷，但需要結合微水分析、局部放電試驗、絕緣、空載特性和繞組直流電阻等其它檢測結果和此設備的運行檢修、結構等情況對故障的部位及程度進行綜合判定。其中，直流電阻測量不但可以對調壓開關分接檔位是否正確及各相繞組直流電阻是否平衡進行判斷，也可以對一些導電回路過熱性故障如導線接頭和分接開關連接不良、繞組斷股、變壓器繞組匝間短路等進行檢測。

1.2 色譜分析法

變壓器的過熱性故障是因熱應力導致的絕緣加速劣化。其局部過熱時，變壓器的油里會含有大量的C2H4、CH4(隨著故障點溫度的升高，C2H4所占的比例會有所增加)，高溫過熱的情況較為嚴重時會出現少量C2H2，同時，φ(H2)也會增加，不過比烴類氣體的增長慢。

如果φ(CH4)/φ(H2)≥1，且φ(C2H2)/φ(C2H4)<0.1，則可以利用三比值法判定為過熱性故障;φ(CH4)/φ(H2)=1-3(比例組合為0，2C，2，編碼記為2C)，可以判定為磁回路過熱性故障;φ(CH4)/φ(H2)≥3(比值組合為0，2D，2，編碼記為2D)，可以判定為導電回路過熱性故障，φ(CO)對高溫的診斷涉及固體絕緣材料時比較敏感。

2 變壓器內部過熱故障的技術診斷

2.1 變壓器繞組變形的測量

變壓器在運行中受到短路故障電流的沖擊或繞組發生位移或變形或在長途運輸中受到沖撞，嚴重時可能造成突發事故。利用繞組變形試驗就能在不吊罩時對變壓器繞組是否變形及變形程度如何進行判斷，進而采取合理的、相應的補救措施，防患于未然。變壓器繞組位移或變形后，即便未立即損壞，也會埋下嚴重的故障隱患，造成突發絕緣事故，在電壓正常運行的情況下，甚至也會由于局部放電而造成絕緣擊穿事故。所以，對變壓器繞組變形診斷工作進行積極的開展，對避免變壓器突發生事故的發生有著非常重要的作用。

2.2 變壓器局部放電試驗

變壓器的結構中一旦發生局部放電，就會使變壓器的運行性能和使用壽命受到嚴重的影響。近年來，局部放電檢測技術已經引起了人們的重視并得到了廣泛的應用。目前通常使用的局部放電測試辦法是:在一定的試驗電壓下對放電量的大小進行測試，通過放電量的大小及隨電壓變化的趨勢來對絕緣的優劣性能來進行評判。使用這樣的方法來對絕緣內部的缺陷進行評定是有效和靈敏的，但若要對局部放電的程度及對絕緣壽命的影響進行比較準確的判斷，最好還是同時測量放電次數、放電量等參數，并對放電的發生部位和發展趨勢進行分析。

需要注意的是，局部放電量的標準沒有嚴格的試驗依據，規定值是約定俗成的，且一般認為只有在幾千PC的放電作用下，濁紙絕緣才會留下痕跡，考慮到測量點和放電點之間信號的衰減，規定數百PC作為變壓器放電量的限值。事實上，多種因素都會影響信號的衰減，所以，當放電量超標時，要具體分析放電，對發生的頻率、放電脈沖信號的特征、放電的熄滅電壓和起始電壓、隨加壓發展趨勢及可能發生的部位等進行分析，并依據分析的結果對其對絕緣的危害程度進行判斷，單純用標準規定值去卡設備，有時也不合理，尤其是對已經投入運行的變壓器設備。

2.3 變壓器油中溶解氣體的色譜分析

通過對油中溶解氣體的組分及其在油中的含量和發展趨勢進行分析可以檢測設備內部的潛伏性故障，掌握并提供故障嚴重程度的信息，及時報警，對設備進行合理的維護，這是油中溶解氣體分析的主要任務，通常情況下，按照分析結果診斷故障時，需包括下述內容:①對有無故障進行判定;②對故障的類型(如:進水受潮、局部放電和火花放電、電弧放電、過熱等)進行判斷;③對故障的狀況(如:發展趨勢、嚴重程度、故障功率、熱點溫度及油中氣體的飽和水平和達到氣體繼電器報警所需的時間等)進行診斷。

對變壓器的工作狀態進行診斷和對故障性質進行判斷的最有效的方法之一:色譜分析。針對檢測變壓器的內部存在的過熱性故障和部分發展較慢的放電性故障來說，這種方法比較有效，但對突發性故障，尤其是由于匝間短路導致的變壓器事故，這種方法就不太好用，這是因為突發性故障，產氣快，一部分氣體來不及溶解在油中就會進入到氣體繼電器。所以，針對突發性故障，需要同時結合對氣體繼電器中的氣體進行色譜分析，且依據氣體的顏色初步定性判斷一下，這樣才可以綜合分析獲得比較準確的結論。根據氣體在氣體繼電器中的顏色判斷故障大致能分成以下幾種:①不可燃、無味、無色，是空氣;②可燃、灰色氣體，是變壓器絕緣發熱老化、降低而產生的氣體;③不可燃、黑色氣體，是變壓器放電、鐵心接地而產生的氣體;④可燃、黃色氣體，是變壓器內部絕緣過熱產生的氣體。

3 結語

綜上所述，可能導致變壓器內部過熱故障的原因主要存在于引線、連接螺栓、無載分接開關、拉板、夾件、油箱、鐵心及繞組等部件，必須對這些部件的運行狀態進行加強檢測;除了繞組直流電阻測試和油中氣體分析可以準確的判斷變壓器故障部位外，還需要全面的掌握設備的運行狀態和內部結構以及與其它的電氣試驗方法相結合進行判斷。

參考文獻

[1]張媛，喻廣晴，連鴻松.油色譜分析技術在變壓器故障分析診斷中的應用[J].能源研究與管理，2011(1):61.

[2]唐銘，李源，王偉，等.變壓器繞組故障診斷實例分析[J].電工技術，2010(11):24.

[3]楊軍.變壓器過熱故障分析及預防措施[J].煉油與化工，2012(1):52.