變壓器的運(yùn)行故障及其診斷方法

徐 侃

福建華電可門發(fā)電有限公司 福建 福州 350512

引言：

變壓器在整個電力系統(tǒng)中的作用是不可替代的，要想對電力系統(tǒng)能源供應(yīng)的效果加以保證，最為重要的是需要我們針對變壓器的穩(wěn)定性進(jìn)行全面深入的研究分析，對變壓器的故障種類以及造成故障的根源加以判斷，從而從根本上對變壓器的正常運(yùn)行加以保證。

1 變壓器的故障種類

1.1 基本分類

（1）按發(fā)生故障的位置進(jìn)行區(qū)分

繞組故障：這一故障通常是出現(xiàn)在繞組之間的短路和出現(xiàn)在線匝之間的匝間短路問題。

套管故障：由于管道線路老舊沒有及時進(jìn)行更換而導(dǎo)致的短路故障。

（2）按故障現(xiàn)象進(jìn)行區(qū)分

熱故障是依據(jù)其溫度的不懂來對故障的種類進(jìn)行劃分的，通常對于不超過一百五十?dāng)z氏度定為輕度過熱，而超出一百五十小于三百攝氏度定為低溫過熱，在三百到七百攝氏度之間為中溫過熱，若是高于七百攝氏度則是高溫過熱。

電故障分類原則是按照能量密度強(qiáng)度來劃分，主要分為火花放電、高能電弧放電及局部放電。

局部放電：一般的時候，局部放電會產(chǎn)生一定的氫氣，還有少量的甲烷。在達(dá)到一定范圍的時候，也會釋放少量的乙炔，也就是在受到電壓影響之后，從而導(dǎo)致某邊緣位置放電并且出現(xiàn)擊穿的情況。諸如：在油體或者是其他固體材料中出現(xiàn)氣泡或者是空隙的時候，最終會導(dǎo)致空隙兩側(cè)發(fā)生放電的情況。

如果電位波動十分頻繁或者是油體中出現(xiàn)大量的雜質(zhì)的時候，往往會導(dǎo)致火花放電情況的發(fā)生，我們可以利用氫氣以及乙炔的氣體中相對總烴含量來對是不是屬于火花放電的情況進(jìn)行分析。

電弧放電其實(shí)質(zhì)是因?yàn)殡娔艹^一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍而出現(xiàn)的情況，一般的時候，電弧放電過程中會形成大量的乙炔以及氫氣，在總烴中的占比會達(dá)到百分之四十。電弧放電所引發(fā)的危害最為嚴(yán)重，由于故障往往是在沒有任何準(zhǔn)確的情況下發(fā)生的，所以最終往往會導(dǎo)致線路斷裂的情況發(fā)生。

2. 變壓器自身故障

一旦變壓器自身出現(xiàn)故障勢必會引發(fā)一系列的不良情況的發(fā)生，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生氣體的速度以及氣體的占比的改變，導(dǎo)致這一問題的根源主要是因?yàn)檫\(yùn)行時間持續(xù)過長所導(dǎo)致的，絕緣油以及固體材料在長時間使用之后往往會發(fā)生老化以及變質(zhì)的情況，在使用過程中就會形成大量的氣體。因?yàn)樽儔浩鞴收戏N類以及氣體成分之間存在密切的關(guān)聯(lián)，所以在出現(xiàn)變壓器自身過熱故障或者是放電故障的時候，我們可以利用色譜法檢測的方法來對故障問題根源加以判斷，這一方法的實(shí)質(zhì)是結(jié)合氣體中各個成分的海量來對氣體形成速率來進(jìn)行綜合分析的。在變壓器自身出現(xiàn)故障的時候，故障情況越嚴(yán)重，那么產(chǎn)生氣體的速率就會越快，總量也會越多。相反，如果故障情況較輕，那么氣體的生成速率就會越低，氣體總量也會較少。

2.1 熱性故障

熱故障的發(fā)生概率較高，并且與變壓器的運(yùn)行效果存在密切的關(guān)聯(lián)。導(dǎo)致熱故障情況發(fā)生的根源較多，諸如：繞組結(jié)構(gòu)溫度過高，氣體交換設(shè)備故障，線路問題等等。繞組結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的熱故障通常可以劃分為兩種形式，即：技術(shù)和質(zhì)量。其中技術(shù)是說所使用的技術(shù)與實(shí)際需求存在較大的差異，技術(shù)無法滿足生產(chǎn)的實(shí)際需求，最終導(dǎo)致在后期的技術(shù)使用過程中發(fā)生老化的情況十分嚴(yán)重，最終導(dǎo)致匝間短路而引發(fā)熱故障的情況。質(zhì)量是說物料和設(shè)備自身具有一定的缺陷，這也是產(chǎn)品自身的質(zhì)量問題，最終會導(dǎo)致匝間短路，雖然后果不會十分嚴(yán)重，但是如果長時間不能給予解決，勢必會導(dǎo)致整個系統(tǒng)不斷升溫而引發(fā)熱故障的發(fā)生。

2.2 電性故障

電性故障其實(shí)質(zhì)是因?yàn)殡妶瞿芰砍隽思榷ǖ臉?biāo)準(zhǔn)的時候，或者是將擊穿絕緣材料層的時候，導(dǎo)致變壓器自身能量分配不均衡，在能量集中在間隙之后會導(dǎo)致局部放電。如果是間歇性放電那么就可以判斷為火花放電。或者是產(chǎn)生電弧構(gòu)成電弧放電，上述三種情況都被稱為電性放電故障。電性故障的發(fā)生對設(shè)備的損害最為嚴(yán)重，往往會對絕緣材料造成損壞，通常在這一故障發(fā)生之后，需要更換零部件才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一般情況下，人們會將擊穿線圈內(nèi)部空間或者是導(dǎo)致引線斷裂而引發(fā)在線圈之中的故障叫做電弧放線。如果出現(xiàn)這類故障，系統(tǒng)中會在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，這類故障無法在前期進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)判，因?yàn)樵谕獠窟M(jìn)行觀察并不能發(fā)現(xiàn)任何的異常，而內(nèi)部的變化短時間內(nèi)是瞬息萬變的，所有任何情況都有可能出現(xiàn)，針對這一問題要想從根本上加以解決，最為有效的方法就與引用監(jiān)測技術(shù)，針對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

3 變壓器的故障判斷

變壓器的故障千變?nèi)f化，經(jīng)過大量的信息數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn)，油體中氣體色譜檢測其融入了化學(xué)分析的方法，在針對變壓器故障進(jìn)行判斷的時候效果較好，可以檢測出大量的隱形故障，為后期的故障解決工作的開展創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。油體中氣體色譜分析方法其實(shí)質(zhì)是運(yùn)用相應(yīng)的烴類氣體因?yàn)槭艿綔囟鹊牟▌佣鴮?dǎo)致速率的改變而形成的。結(jié)合這一問題人們可以結(jié)合溫度變化情況對變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷。通常來說，溫度的改變通常都是由于放電、放熱或者是電弧問題所導(dǎo)致的。在故障出現(xiàn)之后，往往會將大部分的氣體在絕緣油中進(jìn)行消解，但是還會有較少的氣體會附著在油體表層被運(yùn)送到繼電器之中，所以務(wù)必要對變壓器中的氣體含量進(jìn)行檢測，這樣才能更加準(zhǔn)確的對變壓器內(nèi)部是不是存在故障問題加以判斷。經(jīng)過完善后的變壓器相色譜分析法在進(jìn)行故障判斷的時候，效果更加明顯，適合大范圍的加以運(yùn)用。

4 結(jié)束語

變壓器在整個電力系統(tǒng)中所起到的作用是非常關(guān)鍵的，為了確保變壓器運(yùn)行的效率和質(zhì)量，務(wù)必要充分結(jié)合實(shí)際情況對變壓器進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)工作，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽ψ儔浩鬟\(yùn)行情況進(jìn)行判斷，為電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。