探析變壓器運行中的異常及在線檢測技術

引言：文章介紹了電力變壓器運行中的異常情況，分析了這些異常情況產生的原因及處理方法，并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。

一、概述

在電能的傳輸和配送過程中，變壓器是變電站中的主要設備，在運行中一旦發生異常情況，將會影響系統的正常運行以及對用戶的正常供電，甚至造成大面積停電。文章介紹了電力變壓器運行中的異常情況，分析了這些異常情況產生的原因及處理方法，并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。

二、變壓器運行中的異常情況與可能的原因

（1）變壓器聲音異常。1）電網發生過電壓。電網發生單相接地或產生諧振過電壓時，變壓器產生粗細不均的尖響噪音；2）過負荷使變壓器發出很高而且沉重的“嗡嗡”聲；3）當有大容量的動力設備起動時，負荷變化較大，使變壓器聲音增大。如變壓器帶有電弧爐、可控硅整流器等負荷時，由于有諧波分量，所以變壓器內瞬間會發出“哇哇”聲或“咯咯”間歇聲；4）變壓器發出強烈而不均勻的“噪音”或有“錘擊”和“吹風”之聲，這可能是個別零件松動如鐵芯的穿芯螺絲夾得不緊或有遺漏零件在鐵芯上；5）變壓器內部接觸不良，或絕緣有擊穿，變壓器發出“噼啪”或“吱吱”的連續放電聲或爆裂聲，且此聲音隨距離故障點遠近而變化；6）若變壓器的聲音夾雜有水煮沸聲，且溫度急劇升高，油位升高，則可能發生系統短路或接地，或調壓開關接觸不良引起嚴重過熱；7）系統發生鐵磁諧振時，變壓器發生粗細不勻的噪音。

（2）變壓器油溫油色異常。1）由于渦流或夾緊鐵芯用的穿芯螺絲絕緣損壞均會使變壓器的油溫升高。而穿芯螺絲絕緣破壞后，使穿芯螺絲與硅鋼片間的絕緣破壞，這時有很大的電流通過穿芯螺絲，使螺絲發熱，會導致變壓器的油溫升高。2）繞組局部層間或匝間的短路，內部接點有故障，接觸電阻加大，二次線路上有大電阻短路等等，也會導致油溫升高。3）冷卻器運行不正常或發生故障也會導致油溫升高。

（3）變壓器油位異常。1）假油位。變壓器溫度變化正常，而油標管內的油位不正?；虿蛔兓瑑哉f明油枕油位是假油位，原因如下：呼吸器堵塞，所指示的油枕不能正常呼吸；防爆管通氣孔堵塞；油標堵塞或油位表指針損壞、失靈；全密封油枕未按全密封方式加油，在膠袋與油面之間有空氣。2）油位過低，原因如下：變壓器嚴重滲油；設計不當，油枕容量與變壓器油箱容量配合不當；注油不當，未按標準油位線加油。

（4）變壓器外表異常。1）滲油、漏油。原因可能是連接部位之間的膠墊老化龜裂導致；或者螺絲松動或放油閥不嚴或焊接處質量差等。2）油枕或防爆管噴油或防爆管玻璃損壞，主要原因如下：當二次系統突然短路，而保護拒動，或內部有短路故障，而出氣孔和防爆管堵塞等，內部的高溫和高熱會使變壓器油突然噴出，噴出后使油面降低，有可能引起瓦斯保護動作。3）套管閃絡放電，原因多是因制造中有隱傷或安裝中發生輕微碰傷，套管表面有導電塵埃，系統出現內外過電壓引起。

（5）變壓器三相電壓不平衡。原因如下：1）三相負載不平衡引起中性點位移，使三相電壓不平衡；2）系統發生鐵磁諧振，使三相電壓不平衡；3）繞組局部發生匝間和層間短路，造成三相電壓不平衡。

三、變壓器在線監測技術

（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。

（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）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。

（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。

（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。

（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。

總之，變壓器是電網中的重要設備之一。雖配有避雷器、差動、接地等多重保護，但由于內部結構復雜、電場及熱場不均等諸多因素，維護不當事故仍然會發生。經常對設備進行檢測，并加強日常的維護和保養，會對電力設備起到極其重要的作用，從而使電力供應更加安全可靠。

參考文獻

[1]劉恒波.關于電力變壓器的檢測、維護和保養[Z].

[2]石石奇.電力變壓器的日常維護及故障的預防方法[Z].

[3]徐樹銓.電力變壓器運行.1993.

（作者單位：固海揚水管理處）