變壓器故障的綜合診斷

羅　莉 王理強 艾艷榮

（國網武漢供電公司檢修分公司，湖北 武漢 430050）

變壓器故障的綜合診斷

羅莉 王理強 艾艷榮

（國網武漢供電公司檢修分公司，湖北 武漢 430050）

本文通過對電力變壓器巡檢、例行試驗、診斷性試驗，如紅外熱像檢測、油中氣體色譜分析、電氣試驗、油中含水量等等，探討試驗有效性，并對檢測方法、故障診斷提出建議。

變壓器；故障類型；試驗有效性；分析方式

一、變壓器的故障類型

變壓器的故障有很多種，通常被分為內部故障和外部故障。比較普遍和常見較多的故障，有變壓器短路故障、鐵芯故障、絕緣故障、放電故障、有載調壓分接開關故障、滲漏油故障、絕緣油流帶電故障、保護誤動跳閘故障等。

變壓器的種種不同類型的故障，有的可能是反映的熱故障，有的可能是反映的放電故障，有的可能是既反映熱故障又存在放電故障。因為變壓器帶電運行時出現的內部故障原因常常不是單一的，一般存在過熱的同時還存在局部放電，并且故障是在不停發展和劣變。局部過熱導致絕緣故障發展成局部放電，致使電擊穿，由此又加劇了溫度升高過熱，因此在判斷原因時應考慮綜合分析。這些故障會使絕緣材料分解產生多種特征氣體，同時會伴隨有些電氣、物理、化學性能的變化。有的時候，隨著內部故障發生和發展，設備內部壓力和絕緣油溫上升等，從變壓器外部也可能發現某些異常現象。因此，在頒布執行的DL/T 393-2010《輸變電設備狀態檢修試驗規程》中，變壓器的檢查項目共巡視檢查（表1）、例行性試驗（表2）和診斷性試驗（表3）共三大類，涉及有30多項，如何運用這些項目規范和有效開展狀態檢修工作，及時準確地判斷故障，需要我們多思考多總結。

二、巡檢

隨著變壓器內部故障的發生與發展，設備內部壓力和絕緣油溫度上升等，從變壓器外部也可能發現某些異常現象。

在監測故障過程中，應仔細觀察負荷電流、絕緣油溫的變化，油位與絕緣油溫的關系；本體及輔助設備的異響及其震動等變化，外殼有無局部發熱等；氣體繼電器或其他保護發生動作跳閘時，應查看設備的防爆膜、壓力釋放器是否破裂、噴油、漏油、異常震動、油箱變形、放電痕跡以及輔助設備有無異常現象等。

而變壓器滲漏故障在一般情況下不存在熱或電故障的特征。變壓器滲漏故障不單單表現為滲、漏油，同時在空氣中的水分子和氧氣分子會通過滲漏的部位慢慢滲透進變壓器本體內，從而導致油、紙等絕緣材料的受潮和劣化加劇，引起變壓器絕緣損壞。極端情況下會發生在正常運行時，因匝間絕緣降低造成繞組損壞。因此，在變壓器安裝檢修時要非常注意檢修質量，同時要認真檢查運維，特別是注意防潮進水，及時更換變色呼吸器硅膠。

表1　

表2　

表3　

三、紅外熱像檢測

通過紅外熱像檢測能及時發現局部過熱缺陷。

但由于變壓器的復雜結構，其部件也特別多，有一些故障用紅外的方法進行檢測和診斷效果很理想，也有些故障用紅外的方法進行檢測效果并不好。如變壓器外部故障可直接用紅外成像儀檢測，變壓器高低壓套管的許多故障亦可利用紅外成像儀檢測。變壓器本體內部故障，主要包含繞組線圈、本體絕緣、鐵芯、引線、有載調壓分接開關、支架等部件的缺陷。由于變壓器內部結構和熱傳遞過程的復雜性，要利用紅外成像直接檢測到變壓器本體內部的種種故障是非常困難的。因此對于油浸是變壓器而言，變壓器鐵芯局部發熱故障起源于鐵芯硅鋼片間短路或鐵芯多點接地，故障點產生的熱功率往往不能反映到外部來。

四、油中氣體色譜分析

不管是熱故障還是電故障，都會導致油紙絕緣中產生故障特征氣體。這些特征氣體大部分溶解在絕緣油中，少量氣體上升至絕緣油的表面進入氣體繼電器。通過油中溶解氣體色譜分析來檢測變壓器內部潛伏性故障，知曉故障發生的原因，不斷地了解故障的發展趨勢，掌握故障嚴重程度，是油中溶解氣體分析的主要任務。通過變壓器絕緣油中氣體的色譜分析這種檢測的方法，針對發現變壓器內部的某些潛伏性故障及其發展程度的早期診斷非常靈敏而且有效。油中氣體色譜分析對運行變壓器內部早期故障的診斷雖然靈敏，但是由于這種方法的技術特點，使它在故障的判斷上有不足之處。例如對故障的準確部位無法確定，對于涉及由同一氣體特征的不同類型故障（如局部放電與進水受潮）的故障易出現誤判。因此在診斷故障時，必須結合電氣試驗，油化分析以及該變壓器的結構、檢修、運行等情況，綜合判斷故障的性質及部位，并根據故障特征，可相應采取紅外檢測、超聲波檢測和其他帶電檢測等技術手段加以綜合診斷。

五、電氣試驗

對過熱性故障，為了查明故障部位在導電回路還是在磁路上，需要測繞組電阻、鐵芯接地電流。鐵芯絕緣電阻甚至空載試驗（有時還需作單相空載試驗），負載試驗等。對于放電性故障，為了查明放電強度與放電位置，就需進行局部放電試驗、超聲波探測局部放電，檢查潛油泵以及有載調壓油箱等。當認為變壓器可能存在匝、層間短路故障時或在遭受近區突發短路后，還需進行繞組各分接位置電壓比、短路阻抗測量以及變壓器繞組頻率響應分析與原始記錄比較。

絕緣介質損耗因數試驗和泄漏電流試驗的有效性伴隨變壓器電壓等級的提高、容量和體積的增加而下降。因此單一靠絕緣介質損耗因數和泄漏電流來正確判斷繞組絕緣性能的準確也較小，但對于小電容設備，實踐證明如電容性套管等，測量絕緣介質損耗因數和電容量仍是故障診斷的有效手段。

六、油質分析

當懷疑到故障可能涉及固體絕緣或絕緣過熱發生熱老化時，可進行油中糠醛含量測定，油中糠醛含量測定是判斷變壓器老化程度的間接手段，但當變壓器油經處理凈化后會不同程度地降低油中糠醛含量。判斷變壓器老化程度的直接手段是測量絕緣紙的聚合度，但須利用變壓器吊芯檢查的機會進行取樣。

當發現油中氫組分單一增高，懷疑到設備進水受潮時，應測定油中的微量水分，變壓器絕緣受潮時其介質損耗因數值、絕緣油含水量等會升高。

當油總烴含量很高時，應查對油的閃點是否有下降的跡象。

結語

在變壓器故障診斷排查中，每種試驗檢測結果是不能缺少的診斷分析參考量；每種試驗項目不能單單孤立地去判斷，應將相關的多個項目試驗結果有機結合起來綜合診斷分析，這將有效大幅度提高判斷的準確性。

［1］ DL/T 393-2010，輸變電設備狀態檢修試驗規程［S］.

［2］ DL/T 722-2000，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則［S］.

［3］董其國.電力變壓器故障與診斷［M］.北京：中國電力出版社，2000.

TM41

A