變壓器故障分析及在線監測技術研究

楊海燕

國網重慶市電力公司墊江縣供電分公司

變壓器故障分析及在線監測技術研究

楊海燕

國網重慶市電力公司墊江縣供電分公司

變壓器是利用電磁感應原理把交流電壓或電流轉換成相同頻率的另一種交流電壓或電流。在電力系統中，變壓器對電能的經濟傳輸、靈活分配和安全使用具有重要的意義。由于變壓器設計、制造、安裝和運行維護各等原因，近年來變壓器發生的事故較多。所以，加強變壓器的運行維護與提高常見故障的分析處理和事故預防能力是極其重要的。

變壓器；故障分析；在線監測；技術研究

1、電力變壓器的常見故障

1.1 電力變壓器滲油故障

電力變壓器滲油是比較常見的一種故障。就該故障本身而言，就附帶了極大的不利影響，不僅會直接影響到電能的正常傳輸，甚至還會造成環境污染和能源的耗費。這對于企業來說，無疑是對品牌的影響和成本的提高。除此之外，電力變壓器滲油嚴重時還會產生極大的安全威脅，導致設備運行中斷或者直接毀損。因此，電力變壓器滲油故障是一種常見而且危害較大的故障。

1.2 鐵心多點接地故障

從電力變壓器的運行過程來說，由于一個變壓器最多只能接受一個接地點，過多會增加電力變壓器的壓力，同時也會增加電力變壓器鐵心的運行量，從而導致其在運行速度較快的情況下發生故障。不僅如此，如果電力變壓器的接地點過多，也可能導致變壓器運行中斷，甚至是對人身安全造成威脅。

1.3 接頭過熱故障

這里所說的接頭是電力變壓器的載流接頭，對于電力變壓器而言具有非常重大的意義。就目前電力事故的統計數據來說，很多事故產生的原因都在于電力變壓器載流接頭連接出現不穩定的現象，進而產生接頭過熱的情況，甚至燒斷接頭，對電力變壓器的穩定運行產生了嚴重的制約，同時對人身安全也造成了嚴重的威脅。因此，為了能夠為電力變壓器的穩定運行以及安全提供保障，在處理載流接頭時一定要引起重視。

2、變壓器在線監測技術的具體應用

2.1 變壓器油色譜在線監測

2.1.1 油氣分離技術

(1)薄膜脫氣法。主要應用的是擴散原理。應用一種聚合薄膜，膜的一側是變壓器油，另一側是氣室，利用膜兩側氣壓的不平衡性，油中的氣體擴散到氣室，從而將油氣分離。經過一段時間，達到動態平衡，再經過計算得到溶解在油中某一氣體的含量。這種方法最大的優點就是操作具有一定的簡便性，但也有缺點，那就是要想達到動態平衡往往需要的時間比較長，脫氣緩慢。值得強調的是油中的雜質和污垢會堵塞聚合薄膜，這就需要對薄膜進行定期更換，增加了成本。

(2)動態頂空脫氣法。通過采樣瓶內攪拌子的不斷攪拌，使得氣體析出通過檢測裝置，然后氣體返回采樣瓶內。如果相同時間間隔內的測量值相同，就意味著脫氣完成。

2.1.2 氣體檢測技術

(1)氣相色譜法。在高純氮氣作用下將分離后氣體樣本輸送到色譜柱中，各組分氣體停留的時間要受到分配系數的影響，分配系數大，停留的時間也比較長。將各組分的氣體放置于敏感度高的TCD檢測儀中，主要檢測的是氣體的濃度，然后轉換為相應的電信號輸入到計算機中。具有準確檢測氣體濃度的優勢。而缺點是不易操作，時間周期長，所需要的技術含量比較高，適用范圍為定期檢測。

(2)光聲光譜法。溶解在油中的氣體在脫氣完成后進入光聲室，入射光經過頻率調整后經濾光片進行分光，每一個濾光片只允許某種特定氣體吸收波長的紅外線透過，然后各種特定氣體吸收波長的紅外線以調制頻率多次激發氣體，使氣體通過輻射或非輻射兩種方式回到基態。此過程中會造成局部溫度升高，從而促進密閉的光聲室產生機械波，進而被微音器檢測到，就可以將氣體組分濃度準確地判斷出。

此法的優勢在于不用消耗氣體消耗品，可應用少量樣品檢測各組分氣體濃度，時間短、效率高，重復性好。也正因為其具備眾多優勢，受到了越來越多的青睞。

2.2 變壓器局部放電在線監測

(1)脈沖電流法。在變壓器套管接地、外殼接地、鐵芯接地以及繞組間發生高壓局部放電時測量脈沖電信號，測量出一些基本量來反映放電脈沖的個數、大小和相位等，靈敏度極高。但脈沖電流容易受到外界噪聲的干擾，這就需要對局部放電脈沖信號進行準確地提取，進而增加其抗干擾能力。此種方法的缺點是測量的脈沖頻率低，測量出的信息量不多。

(2)射頻檢測法。該方法主要是用羅氏線圈型傳感器從變壓器和發電機等被檢設備中性點提取信號。同時它在安裝上比較方便，不會受到系統運行方式的限制，這也是它為什么能夠廣泛地應用于發電機在線監測中的根本原因。但不可否認其也具有一定的缺陷，那就是只能分辨出單一的信號，難以在三相變壓器的發生局部放電檢測中使用。

(3)超高頻檢測法。其工作原理是通過超高頻傳感器接收局部放電所產生的超高頻電磁波，來實現局部放電檢測。它的最大優勢在于抗干擾能力強，具有良好的發展前景。

超高頻檢測法的檢測和定位主要是通過傳感器收到的超高頻電磁波來實現，其具有測量頻率高、頻帶寬、信息量大、抗干擾性強的優勢。將其利用好能夠充分了解變壓器絕緣系統中局部放電特性。經過多年的努力，超高頻檢測法取得成果是不小的，但變壓器在局部放電時所激發的高頻電磁波在變壓器中的傳播特性較為復雜，加上變壓器內部的結構會對電磁波的傳播產生一定影響，變壓器的箱壁對于電磁波也存在折反射，這樣的過程中超高頻傳感器接收的信號已經不同于變壓器內部的局放源發出的信號，所以還需要進一步加大研究的力度，使其更為深入。

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，事故率仍然很高，惡性事故和重大損失也時有發生。因此，搞好變壓器的運行維護與故障分析處理和事故預防工作是保證電力系統安全可靠運行的一個非常重要的環節。

[1] 秦赫彬.電氣試驗在變壓器故障分析中的研究[J].智能城市，2016，2(11)：257.

[2] 胡洋凱.電力電子變壓器故障分析與保護系統設計研究[D].湖南大學，2016.

[3] 孫永斌.電力變壓器故障分析與診斷探討[J].中國高新技術企業，2016，(11)：125-126.

[4] 李凱.電力變壓器故障分析及智能維修決策[D].華北電力大學(北京)，2016.

楊海燕，女，1992年1月出生，重慶市潼南區人(籍貫)