電力變壓器常見故障及在線監測技術分析

王俊寧 姚莉

摘 要：社會的快速發展，對電能的需求量不斷增加，這就促使電力系統的容量和電壓系統都在不斷的增加，電力設備無論是數量還是技術含量都得以不斷的提升，而且呈現復雜多變性。電力系統中其核心設備即是電力變壓器，其承擔著電壓轉換和電能分配的主要任務，所以其運行的安全性至關重要。但在實際運行過程中，電力變壓器發生故障是在所難免的，所以需要我們對電力變壓器的常見故障進行了解，以便于能夠及時、快速的對故障進行診斷和排除。近年來，在變壓器故障檢測技術中，在線監測技術取得了較快的發展，實現了快速檢測的需求。

關鍵詞：在線檢測；變壓器；故障

前言

在電力系統中，變壓器起著非常關鍵的作用，其可以將交流電壓和電流轉換成相同頻率的另一種交流電壓和交流電流，從而更便于傳輸的需要。所以電力變壓器可以說是電力系統能量轉換和傳輸的核心，為人們在生產和生活中提供重要的電能供應，所以電力變壓器運行的安全性是非常重要的，其作為電網運行的關鍵設備，一旦發生故障，則會導致其正常運行受到較大的影響，甚至可對導致自身受到損壞，無法正常的供電，對社會和電力企業所帶來的損失是無法估量的。所以保證變電壓的正常運行，對其常見的故障進行掌握，加強監測技術的水平，這是確保電網穩定運行的基礎。

1 變壓器常見故障及原因分析

電力變壓器運行過程中會發生一些較為常見的故障，這些故障的存在使變壓器的正常運行受到不同程度的影響，所以需要針對導致這些故障的原因進行分析，從而及時清除故障，確保電力變壓器的正常運行。

1.1 短路故障

變壓器發生短路故障時，通常都會在出口電路的位置發生，而當短路故障發生時，由于短路電流會比額定的電流大許多，所以會導致變壓器繞組產生大量的熱量，導致繞組變形或是絕緣受到損壞的情況發生，同時對變壓器內部的一些壓緊裝置、套管及油箱等也會帶來不同程度的變形及損壞，嚴重時可能導致火災的發生。

1.2 放電故障

變壓器在運行過程中放電故障是較為常見的故障，而故障發生的位置不同，其放電的類型也不一樣，在絕緣層內的氣隙及油膜發生放電時則屬于局部放電，而導致火花放電情況發生時，多是由于油中有雜質滲入進去而導致的，另外當繞組匝間層的絕緣被擊穿后，則會導致電弧產生高能量放電現象。

1.3 絕緣故障

變壓器絕緣是變壓器在正常工作、運行的基本條件。電力變壓器絕緣有主絕緣和繞組縱絕緣，主絕緣一般是指輻向主絕緣（即繞組與鐵心間，高、低壓繞組間以及高壓繞組的相間）和繞組端部主絕緣（繞組端部至接地體間和兩繞組之間的端部）以及引線至接地體和其相對應部分的絕緣等，繞組縱向絕緣是指滿足變壓器運行中沿線段間及匝間電位梯度而采取的絕緣措施。電力變壓器通常采用礦物油作為絕緣和散熱的媒質，采用絕緣紙及紙板來絕緣。在長時間運行中，這些化合物由于受電場，水分、溫度、機械力的作用，會逐漸劣化，引起故障，并最終導致變壓器壽命的終結。

1.4 鐵心多點接地故障

變壓器運行過程中，如果其內部鐵心有兩點或是多點出現接地的情況發生，則會導致變壓器內的鐵心在運行過程中發生故障，使變壓器受到損害，所以一旦發現有多點接地情況發生時，則需要及時進行處理。

1.4.1 實施開箱檢測方法。若安裝后未執行箱蓋定位銷徹底清除而導致多點接地，便需采取有效的應對措施，如將其定位銷翻轉或排除；若夾件的墊腳絕緣板受損退落，可遵照絕緣準則替換與之相等厚度的紙板。但由于夾件的肢板臨近鐵心會引發翹起的疊片碰撞，因此，需合理調整夾件避免發生故障。還應徹底排除油中金屬的異物、雜質與金屬顆粒，保持變壓器油干燥。

1.4.2 運用直流電流的沖擊措施。及時的解開變壓器的鐵芯接地線，在變壓器的鐵芯和油箱間施加適當的直流電壓，人為產生短時大電流沖擊。通常情況下將沖擊的次數控制在3至5次，另外為有效去除鐵心的多點接地效果也直接清理掉鐵心其他多余的接地點。

2 變壓器的在線監測技術

為了更好的確保變壓器運行的穩定性，目前變壓器在線監測技術的出現，有效的保證了對變壓器故障的預防。變壓器在線監測技術是通過對變壓器運行時的各項數據和參數信息進行收集及分析，從而對其運行狀態進行評估，及時發現初始階段的故障，而且實現對故障運行和發展情況進行監測，進行科學有效的處理。通過各國對變壓器在線監測技術的應用，在實踐工作中獲取了較多的經驗，這對于預防變壓器故障的發生起到了極其重要的作用。

2.1 油中溶解性的氣體檢測技術

變壓器在實際運行時其內部結構會發生一定的變化，這時所產生的故障則會導致氣體有所變化，而通過對油中氣體自身的成分、含量及產氣率來和故障時氣體進行對比，從而實現對故障的診斷。而典型的油中溶解性氣體，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及C2H2，均是在通常應用于驗證分析的特征氣體。在具體的檢測出各項氣體的成分與其含量后，借助特征氣體方法及比值法等手段來有效辨別變壓器的內部故障。

2.2 局部放電的在線檢測技術

一般情況下，變壓器運轉的內部在出現故障或操作條件不適時，會導致局部放電（PD）。經大量的實踐研究表明，PD的應用水平及其增長速率若出現明顯的轉化，可認為變壓器的內部發生的轉化及反饋至絕緣中，因一些缺陷導致的固體絕緣空洞、氣泡及金屬粒子等。

當變壓器運轉出現不暢及內部有故障發生時，則會導致局部場強過高而引發局部放電現象的產生。而當變壓器處于正常運行狀態時，則很難檢測到局部放電的情況，這就需要利用傳感器來進行檢測，所以需要在變壓器內部裝設傳感性，從而利用繞組運行時的特定頻率范圍顯現出來的電路特征來對故障點進行檢測。而變壓器得局部放電實施在線測量及定位時，需收集每一項繞組的首末端信號實施放大、濾波與數據處理。應用多路的模擬開關準確的接入接口的電路，借助單片機實施控制及運行數據的處理，可實行依次測量定位其每個實施操作的變壓器繞組中。

2.3 紅外線測溫技術的運用

利用紅外線測溫技術可以有效的對接觸不良、過負荷及鐵芯接地等故障所導致的過熱現象進行檢測，其主要是利用紅外線探測器來實現對目標進行檢測，其檢測的信號利用監視屏等顯示出紅外線熱成像圖，這樣就可以對故障導致的回路過熱現象及時發現和顯示出來，從而準備的找到故障點進行維修。

2.4 其他監測措施的運用

低壓脈沖測試也可作為一項實用、有效的變壓器實時狀態的探測方案，經實踐驗證已應用在檢測變壓器能否通過短路試驗的有效措施。另外，電路繞組間運行的漏感測試、絕緣電阻驗測及油的相對性濕度檢測等也可作為變壓器狀態的監測實用方案。

3 結束語

電力系統運行的穩定性與變壓器的正常運行具有十分密切的聯系，但由于變壓器在運行過程中一些人為操作失誤、避雷及接地保護措施不利等都會導致變壓器運行的穩定性受到影響，導致故障的頻繁發生，所以利用在線監測裝置不僅有效的對故障起到了預防的作用，而且使變電站的運行管理水平得到較大程度的提升，特別是洞中溶解氣體和故障診斷技術在變壓器的實際故障監測和診斷中更具有實用性，所以需要加強研究的力度，從而使變壓器在線監測技術更加準確、靈敏和快速，使變壓器診斷技術開始向智能化和自動化的方向發展，確保電網的安全、穩定運行。

參考文獻

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