對電力系統常用變壓器故障檢測方法的相關研究

何瑤　茹意　李雅倩

摘要：變壓器在電力系統中有著廣泛的應用，其安全性對于電力的傳輸和分配具有關鍵作用。變壓器的正常運行直接關系到整個電力系統的安全穩定。本文通過對電力系統變壓器容易出現的滲油漏油、鐵芯多點接地、接頭過熱等故障進行分析，并據此提出針對變壓器運行過程中出現故障的檢測方法，為關注這一領域的人士提供一些參考意見，同時也為維護電力網絡安全作出貢獻。

關鍵詞：變壓器；故障檢測；溫度測控

一、電力系統常用變壓器的故障類型

（一）變壓器滲油漏油

電力變壓器滲油漏油不僅會影響電力線路的正常運行，造成電力行業的經濟損失、影響人們正常用電，還會對環境造成嚴重的污染。由于在制造變壓器油箱時，雙面或多面的連接處在初次焊接時容易留有縫隙，因此極易導致油箱漏油。此外，在高壓套管和閥門等部位膠墊安裝不適，也會導致變壓器漏油。不僅如此，變壓器母線拉伸導致的低壓側引線偏短和防爆管內部發生故障也是變壓器滲油漏油的主要原因。由于以上原因導致的常見變壓器滲油漏油的情況有：油箱焊接縫處滲油、油箱膠墊安裝不適導致滲油、變壓器防爆管滲油、以及油箱低壓側套管滲油漏油等[1]。

（二）變壓器鐵芯多點接地

通常情況下，電力變壓器的鐵芯有且只可以有一點接地。倘若變壓器鐵芯出現兩點甚至多點接地的情況，極易導致變壓器內部燒毀，變壓器出現故障，影響變壓器安全正常地運行。但由于某些電力系統人員工作疏忽，所以變壓器鐵芯多點接地問題仍時有發生。例如，一些部門在變壓器安裝完成之后，對其后期維護和保養工作并不到位，沒有做到定期開箱檢查、更換老舊的變壓器鐵芯、采用夾件墊高變壓器鐵芯、或者利用直流電進行故障排除，致使變壓器鐵芯多點觸地現象不能及時被發現和解決。

（三）變壓器接頭過熱

變壓器截流的接頭部分是其本身以及連接電網電力運輸的重要組成部分。若截流接頭沒有連接好，容易導致接頭過熱，甚至會由于截流接頭部分燒斷，引起火災的發生。不僅影響電網系統的運營安全，也會對國家和社會造成不可估量的損失。大多變壓器設備的接頭端都是銅線，沒有采用銅鋁相接的辦法有效降低變壓器接頭過熱的程度，加上在戶外長期日曬雨淋極易引起接頭磨損，導致變壓器接頭過熱。例如，一些電力部門未能定期檢測變壓器接頭磨損狀況，對于出現問題的變壓器接頭不能及時維修和更換，極容易導致變壓器接頭過熱，影響其正常使用。

二、電力系統常用變壓器故障的檢測方法

（一）局部放電在線檢測

電力系統變壓器的內部出現故障時，或者在變壓器運行條件差的情況下，變壓器都會由于局部磁場過強，產生局部放電的情況。對此，國外一些擁有先進技術的電力公司，在了解變壓器這一特性之后，通過對變壓器內部安裝放電水平檢測設備，對其局部放電進行實時監測。并且利用放電水平檢測設備，能實時反映變壓器內部正在發生的某些化學反應和物理反應，察覺出由于一些設備缺陷而產生的變壓器空洞、金屬粒子反應和氣泡等現象，從而有效防止安全事故發生。

（二）變壓器振動分析技術

變壓器振動分析法被廣泛應用到變壓器故障檢測當中，是目前最有效且方便快捷的變壓器故障檢測方法之一，同時也是我國目前最常用的變壓器故障檢測方法之一。例如，我國山西省某電力公司，就在電力系統變壓器故障檢測中廣泛使用振動分析法來達到檢測變壓器故障的目的。該公司根據不同狀況下變壓器振動的振幅大小、時間長短和頻率高低分析出變壓器在使用過程中的不同狀態。并且進一步分析出，變壓器在正常使用下的振動情況與非正常運行乃至出現故障情況下變壓器振動情況的不同之處。通過收集大量數據，歸類比較，可以充分掌握變壓器的運行狀況是否良好[2]。

（三）紅外溫度測控

利用紅外溫度測控技術，可以更加直觀的反映出變壓器運行情況下溫度的高低。這一技術在我國電力系統也有著較好的應用。例如，我國國內某電力公司，其紅外溫度測控技術已達到可以對電力系統變壓器在運行狀態下各個微小部分溫度進行紅外分析，形成紅外溫度熱影像，從而能更加直觀和清楚地判斷變壓器是否在正常運行。并且，該公司的紅外溫度測控設備還可以在變壓器溫度超過正常水平之時，發出越限警報。在意外情況發生時，自動跳閘，保護機器設備，使損失降到最低。該技術目前已被各地電力公司學習應用，有效保護各地區電力系統安全運行。

（四）變壓器頻率響應分析

變壓器頻率響應分析技術是一種用于推斷變壓器繞組和引線構造是否發生偏移最為有效的方法。因為繞組機械在發生位移時該部分零件會產生極其微小的電容或者電感的變化，而變壓器頻率響應分析技術正是通過檢測這種微小的改變來達到在線檢測變壓器繞組使用狀態的目的。目前，我國已開發出變壓器頻率響應分析的專業設備，通過將一條光纜嵌入到變壓器繞組當中，以便實時監測其是否發生位移。并且該項技術還可以預測變壓器繞組的運行狀況，通過規范其運行線路，真正做到防患于未然。

（五）其他監測方法

除了以上介紹的四種變壓器故障檢測方法之外，還有許多行之有效的檢測方法正在被逐漸應用到我國電力系統變壓器故障檢測之中。例如，低壓沖響應檢測法、繞組間漏感檢測、變壓器油箱相對濕度檢測、和絕緣電阻質量的測試等等。經過實踐經驗的總結，越來越多的故障檢測方法將用于電力變壓器使用的各個環節，電力系統安全運營將得到有效保障。

三、總結

隨著科學和技術的進步，電力變壓器故障診斷檢測的方法必然會不斷成熟，并且在未來的電力系統運營中，變壓器安全運營也將會得到更加廣泛地重視。變壓器故障診斷檢測體制的成熟，有利于我國電力系統向體制轉變，設備技術水平提高和管理方式更加科學邁進。使電力變壓器運行更加安全和穩定，將是電力系統未來工作的重點和努力的方向。

參考文獻：

[1]劉肖兵，唐春海.談電力變壓器常見故障及診斷技術[J].黑龍江科技信息，2010，04：53.

[2]趙秋陽，賈延甫，王曉超.變壓器故障分析及處理[J].河南電力，2014，01：2831.

作者簡介：何瑤，茹意，李雅倩，東北電力大學電氣工程及其自動化 2015級學生。