電力變壓器故障分析和診斷技術的研究

孫曉勇 韓志陽 丁晶

【摘 要】在電力系統之中，電力變壓器得到了普遍的應用，電力變壓器主要在電力變換和電力以及供電和配電之間的變換中應用，而目前，電力系統和人們的生活息息相關，對于人們生活而言意義重大。在我國社會經濟不斷發展的過程中，電力變壓器也有了極其廣泛的應用空間。當下在我國科技不斷發展和進步的過程中，電力變壓器生產技術也有了極大的改進，它已經成了最為重要的電氣設備之一。

【關鍵詞】電力變壓器；故障分析；診斷技術

在電力供電和用電系統中，電力變壓器有著極其重要的作用，有不可取代性，在輸電和變電以及各項工程建設中，電力變壓器都得到了普遍的應用。在當今科技發展進程不斷推進的過程中，相關電力變壓器的生產技術也有了很大的提高，生產出了型號以及用途各異的變壓器，相應地就帶來了電力變壓器故障問題，可能由于其型號及用途不同，安裝方式各異，進而造成了工作人員對變壓球故障判斷錯誤問題，這對于社會經濟的發展極其不利。

一、電力變壓器出現故障的原因

1.絕緣老化

由于電力變壓器投入運行的時間較長而產生了絕緣老化現象，很大的降低了其絕緣性能。電力變壓器要想正常穩定的運行，就必須要保障它具有良好的絕緣性，否則就會由于絕緣效果較差而出現各種問題。一般而言，必須要對變壓器承受運載量的極限有一定的重視，保證其正常運行，絕對杜絕變壓器超負荷工作，這較為容易導致電力變壓器絕緣材料絕緣性能降低，縮短了變壓器的壽命。

2.雷擊影響

由于電力變壓器具有特殊的功能性，因此很大一部分都是在室外露天環境中安裝使用，它的性能就極其容易受到周圍環境的影響。因此，必須要科學合理地對變壓器布好防雷設備，否則，一旦出現雷雨天氣就極容易造成電力變壓器出現故障。

3.維護不當

對電力系統科學有效的管理以及維護是保障電力系統穩定運行的前提，然而，作為電力系統中極其重要的設備，必須要對其檢查和維護工作認真負責。然而，事實上，在多種因素的影響下，一些地區對電力變壓器檢查和維護工作做的不到位，不能夠及時發現老化的變壓器，或者是不能將其及時替換，進而造成絕緣性能較差，引起故障發生。

二、電力變壓器故障診斷技術研究

1.對電力變壓器油中溶解氣體的研究

在對電力變壓器進行檢測時，必須要注意變壓器油中溶解氣體，將測量的溶解氣體量和標準對照表做比較，能夠對電力變壓器故障進行判定。另外，也可以以總烴產生氣體的速率來判定變壓器故障。一旦檢測出變壓器有一定的故障，首先應當先判定其故障類型，通常應用DGA進行初步的分析。參照油中溶解氣體的特點對電力變壓器故障周邊的變化進行判定，其周邊的烴類氣體和相應的能量密度的大小有密切的聯系，對電力變壓器故障進行詳細分析并記錄到表中，在對變壓器故障的性質以及類型進行鑒定以后，還應當進一步分析其內部特性，預測由于產生故障而造成的溫度上的變化，充分了解故障部位產生氣體的重要成分及其比例，再分析各種成分間的關系，一般都是應用三比值法，即依據5種氣體的比例，便可以對故障有及其準確的判定。

2.電力變壓器故障紅外診斷方法

在這個科學技術飛速發展的時代，光電技術也有了很大的發展，紅外診斷技術也越來越成熟，并且廣泛應用在了變壓器故障分析中，相應的故障紅外診斷實際上就是，通過紅外線的原理，使用一些專業儀器對變壓器進行紅外檢測，得出檢測結果，然后在對其進行科學合理的分析，根據紅外儀器測出的紅外波長以及故障部位的溫度進行分析，這樣能夠極其精確地判定出電力變壓器的故障。紅外診斷技術方法有很多，其中包括溫差法和圖像分析法以及相對溫度判定法等，一般而言，紅外診斷技術都是在電力變壓器熱故障中應用，有內部熱故障和外部熱故障這兩類。首先對外部熱故障進行分析，該類故障一般都是在設備以外暴露著，能夠進行直接的觀察，外熱故障主要有：絕緣層損壞和老化、外接頭接觸不良等引起的故障，還有可能是由于電磁效應或者冷卻系統出現問題而造成的熱故障。這類故障基本都可以利用紅外熱成像進行分析，使得故障區域被準確的找到。其次對內部熱故障進行分析，內部熱故障一般在變壓器內部產生，這樣可以通過紅外診斷技術利用熱成像對故障區域進行分析和初步判斷，然后再進行深入的研究判斷出故障的準確位置。一般而言，在電路元件以及線圈和開關容易出現電力變壓器內部熱故障，這些部件產熱之后極易擴散到其他元件上，這對電力變壓器是極其不利的。由于電力變壓器有極其復雜的結構，在通過紅外技術獲得熱成像以后，還應當及時檢測其它部件，再進行分析，這樣才能夠找出故障產生的具體區域，判斷出故障的類型。

3.對變壓器繞組變形故障診斷分析

在電力變壓器中極有可能會出現短路故障，短路故障是電力變壓器最常出現的故障，短路現象對于電力變壓器的影響極大，甚至可能使得變壓器被燒毀，這造成了很大的經濟損失。其中，變壓器短路產生的因素眾多，其中最主要的就是繞組變形引起的短路。繞組變形，實際上就是指在繞組受到一定的力的影響后，軸向產生了明顯的結構變化，這種變化具有不可逆轉性。繞組變形迫使電力變壓器的結構有很大的變化，在很大程度上影響了絕緣材料的絕緣性能，這時一種潛在的有著安全隱患的變壓器故障，針對此故障，我們在分析變壓器繞組變形情況時，可以通過繞組變形測試進行。

4.其他判斷方法

文中以上主要是對當下最常用的浸式變壓器的故障分析以及診斷，另外還可以通過對溫度變化和油中溶解的氣體氣味對故障進行檢查，還能保證及時發現問題和解決問題。首先，對溫度變化進行分析，依據溫度的變化來判斷，一般而言，電力設備在運行過程中都會產熱散熱，電力變壓器同樣會產熱，如果是由于短路造成的變壓器故障，就會導致熱量增加程度較為劇烈，故障在溫度上有明顯的體現，因此，除了能通過聲音進行判定以外還可以從溫度變化上對故障進行分析和判斷。對于電力變壓器而言，最為常見的故障就是絕緣層老化和破損，這也是產生幾率最大的電力變壓器故障，要想使得電力變壓器運行的安全性和穩定性得到有效保障就，就必須要對溫度的變化進行全面的掌握，比如，我們可以在電力變壓器內放置溫度計，隨時掌握溫度的變化情況，然后在進行一定的檢測，如果發生油溫異常，就應當立即停止操作，檢測是否是繞組短路引起的故障，另外還要注意電力變壓器冷卻系統的工作情況，幫助迅速降溫。

三、總結

總之，在時代發展進步過程中，電力系統也有了極大的發展，相應地電力變壓器也有了極其廣泛的應用，電力變壓器也就容易出現一些故障，尤其是那些經常出現雷雨天氣的區域。所以，必須要對電力變壓器可能發生的故障有提前的防范，并且制定科學合理的方案遏制由于變壓器故障而引起的事故出現，在很大程度上保障電網運作的安全性和穩定性。

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