電力變壓器故障分析與檢修措施分析

李建志，李樹琥

（山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250001）

作為重要的輸變電設(shè)備，電力變壓器在電力輸送中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量具有關(guān)鍵性作用。但是在電力變壓器的運(yùn)行中，由于各種因素的影響使得其經(jīng)常出現(xiàn)一些故障問題，如短路故障、滲油故障、跳閘故障、絕緣故障等，如此便會(huì)對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生不良影響。故而，為了消除相關(guān)故障問題對(duì)電力變壓器運(yùn)行帶來(lái)的影響，應(yīng)針對(duì)不同故障類型及形成原因進(jìn)行分析，同時(shí)提出更加有效的檢修措施，切實(shí)保障電力變壓器的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

1 電力變壓器常見故障的分析

1.1 短路故障

在電力變壓器運(yùn)行中，短路故障是十分常見的一種故障類型，而誘發(fā)短路故障的因素也比較多，如繞組出現(xiàn)變形、溫度過(guò)高等都會(huì)誘發(fā)短路故障。以高溫短路故障為例，其主要是因?yàn)榻^緣設(shè)備儀器存在問題，而這就會(huì)使其運(yùn)行工況受到嚴(yán)重影響，使得設(shè)備運(yùn)行期間溫度不斷升高，當(dāng)突破極限值后便會(huì)引起短路故障；在惡劣天氣條件下，由于雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓會(huì)造成絕緣擊穿的問題，而這也是誘發(fā)變壓器短路故障的重要原因。一旦發(fā)生短路故障，相關(guān)工作人員需要及時(shí)進(jìn)行處理，否則極有可能誘發(fā)更為嚴(yán)重的電力事故，如燒毀變壓器。

1.2 跳閘故障

在電網(wǎng)運(yùn)行中，跳閘故障對(duì)其運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，根據(jù)對(duì)電力變壓器跳閘故障的分析，其誘因主要為設(shè)備誘因和人工誘因。一般設(shè)備誘因主要是因?yàn)樵O(shè)備質(zhì)量問題或者長(zhǎng)時(shí)間沒有得到有效維護(hù)而誘發(fā)跳閘故障；人工誘因則是因?yàn)楣ぷ魅藛T的操作不規(guī)范、責(zé)任心不強(qiáng)等，致使變壓器性能出現(xiàn)問題，由此誘發(fā)跳閘故障。因此，為了避免這一故障的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)基于對(duì)跳閘故障誘因的分析，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)工作人員的培訓(xùn)，增強(qiáng)他們的安全觀念和責(zé)任意識(shí)，最大限度規(guī)避人工因素引起的跳閘故障。對(duì)于設(shè)備誘因，則要加強(qiáng)對(duì)變壓器質(zhì)量和性能的檢測(cè)，提高預(yù)防效果，而在檢修工作中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題誘發(fā)的跳閘故障，則要基于歷史故障數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析判斷，以便準(zhǔn)確地找出具體問題，并及時(shí)予以處理。

1.3 絕緣故障

絕緣故障也是電力變壓器常見故障之一，而誘發(fā)絕緣故障的因素非常多，這對(duì)檢修工作的開展造成了很大的困難。根據(jù)對(duì)絕緣故障的分析，其誘因主要有以下幾種：①油道設(shè)計(jì)不合理，沒有滿足變壓器運(yùn)行的實(shí)際需求，由此埋下了絕緣故障隱患；②選擇的變壓器類型不符合電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求，這同樣會(huì)埋下絕緣故障隱患；③裕度設(shè)計(jì)不能滿足實(shí)際工況要求；④變壓器的部分零配件在制造加工階段受到導(dǎo)電介質(zhì)的污染，致使其運(yùn)行性能受到影響，如此便有很大可能發(fā)生絕緣故障；⑤變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中沒有得到有效的維護(hù)保養(yǎng)，導(dǎo)致其內(nèi)部存在一定的金屬雜質(zhì)，從而容易出現(xiàn)絕緣故障。

1.4 油溫故障

電力變壓器運(yùn)行中，如果油溫超過(guò)極限值，設(shè)備必然會(huì)出現(xiàn)故障，對(duì)此可以統(tǒng)稱為油溫故障。基于對(duì)油溫故障的分析，其誘發(fā)因素主要涉及以下幾方面的內(nèi)容：①設(shè)備內(nèi)部發(fā)生鐵芯局部故障；②冷卻系統(tǒng)未能正常運(yùn)行，這樣就無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)油溫的有效調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致油溫持續(xù)升高；③分接開關(guān)出現(xiàn)問題，使得變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，如此便會(huì)造成油溫不斷升高；④繞組內(nèi)部出現(xiàn)短路。為了提高檢修工作質(zhì)量，在處理油溫故障時(shí)需要找到其真正的誘因，并結(jié)合實(shí)際情況采取可行性的措施進(jìn)行解決。

1.5 斷路故障

在變壓器連接系統(tǒng)出現(xiàn)斷路故障時(shí)，檢修人員需要對(duì)機(jī)電線路進(jìn)行檢測(cè)，以便明確誘發(fā)斷路故障的真正原因是什么。在這一過(guò)程中，主要采用的技術(shù)方法為繞組頻率檢測(cè)技術(shù)或色譜檢測(cè)技術(shù)，其中前者是通過(guò)對(duì)不同繞組之間頻率的變化進(jìn)行分析，找到變壓器發(fā)生斷路故障的具體問題，從而為后續(xù)的維修提供有力支持；后者則是通過(guò)鑒定油色的方式，對(duì)不同區(qū)域機(jī)電線路的可靠性進(jìn)行分析，以此確定斷路故障的位置和誘因，這種檢測(cè)技術(shù)通常是對(duì)油浸式變壓器的斷路故障進(jìn)行診斷分析。

1.6 滲油故障

電力變壓器產(chǎn)生滲油故障的主要原因是由于設(shè)備焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，如焊縫處理未能達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就會(huì)出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。此外，在變壓器的制造加工中，如果法蘭轉(zhuǎn)配存在問題，也會(huì)誘發(fā)滲油故障。在對(duì)這一變壓器故障進(jìn)行處理時(shí)，首先要仔細(xì)清除油污，然后采取相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)或方法確定其誘因，如果是因?yàn)楹附訂栴}造成的滲油故障，則要對(duì)焊縫進(jìn)行修復(fù)處理；要是因?yàn)榉ㄌm轉(zhuǎn)配問題引起的滲油故障，則要對(duì)法蘭進(jìn)行調(diào)校，使其可以達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。除此以外，密封膠墊的質(zhì)量如果不能滿足變壓器的運(yùn)行要求，也會(huì)出現(xiàn)滲油故障，所以在檢修工作中也要對(duì)密封膠墊進(jìn)行檢測(cè)，若確實(shí)無(wú)法滿足變壓器的運(yùn)行要求，應(yīng)予以更換。

2 電力變壓器故障的幾種檢修技術(shù)方案

2.1 電檢修

在開展?fàn)顟B(tài)檢修工作中，電檢修的運(yùn)用十分普遍，可以有效識(shí)別設(shè)備隱藏故障，確保其運(yùn)行安全和穩(wěn)定。在運(yùn)用電檢修的過(guò)程中，主要是通過(guò)放射無(wú)線電與電波的方式進(jìn)行操作，然后分析反饋的波形數(shù)據(jù)判斷變壓器內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)如何，這樣就能很快找到故障，提高檢修工作的有效性。

2.2 光檢修

與電檢修類似，光檢修是通過(guò)向設(shè)備局部釋放光輻射，然后根據(jù)對(duì)反饋的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，判斷變壓器的運(yùn)行是否存在異常。由于光檢修對(duì)技術(shù)要求比較高、對(duì)應(yīng)用條件有限制，所以在實(shí)際檢修中并未得到普及推廣。

2.3 紅外成像

在傳統(tǒng)檢修工作中，對(duì)變壓器的檢修通常會(huì)影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這樣就無(wú)法提高檢修工作的綜合效益。對(duì)此，工作人員在檢修工作中可以采用紅外成像技術(shù)，這既能提高檢修效率和準(zhǔn)確度，還不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成不良影響。簡(jiǎn)單來(lái)講，紅外成像技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)不同線路、設(shè)備與儀器的溫度值進(jìn)行采集和分析確定變壓器是否存在故障或者具體的故障位置。比如，對(duì)油浸式變壓器故障的診斷和處理中，可以通過(guò)對(duì)紅外成像技術(shù)對(duì)其機(jī)電設(shè)備的溫度變化值予以采集和分析，這樣就能準(zhǔn)確評(píng)估變壓器的運(yùn)行狀態(tài)是否良好，若存在相關(guān)問題則可以根據(jù)掌握的第一手資料進(jìn)行檢修，從而確保變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 超聲波檢修

超聲波檢修指的是運(yùn)用超聲波技術(shù)對(duì)變壓器的工況狀態(tài)進(jìn)行檢修，尤其是對(duì)油浸式變壓器的檢修中，這種技術(shù)的應(yīng)用可以大幅提高檢修工作的質(zhì)效。在開展超聲波檢修工作的過(guò)程中，需要將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，隨后對(duì)其進(jìn)行深入分析。為了保證超聲波檢修的效果，應(yīng)避開變電站電磁信號(hào)的干擾，否則可能會(huì)影響到檢修數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。此外，從目前超聲波檢修工作的開展情況來(lái)看，其綜合靈敏度不是很高，所以應(yīng)用的可靠性與有效性還需要通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化。

2.5 脈沖檢修

在執(zhí)行脈沖檢修的技術(shù)方案時(shí)，其主要是根據(jù)對(duì)電流變化的分析確定變壓器是否處于良好運(yùn)行狀態(tài)。在具體實(shí)踐中，工作人員對(duì)變壓器施加一定的脈沖電流，然后通過(guò)深度分析對(duì)其內(nèi)部系統(tǒng)的安全性做出客觀、全面評(píng)價(jià)。必須指出的是，脈沖檢修具有一定的局限性，比如變壓器具有較大電容的情況下，采用脈沖檢修就無(wú)法達(dá)到理想檢修效果，不利于保障變壓器的良好運(yùn)行。

2.6 超高頻檢修

為了進(jìn)一步提高變壓器故障檢修的效率和質(zhì)量，工作人員應(yīng)重視對(duì)超高頻檢修技術(shù)的應(yīng)用，其具體應(yīng)用主要是進(jìn)行故障誘因和具體故障位置的分析。在實(shí)際執(zhí)行中，工作人員對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行局部放電，然后分析采集的放電信息，對(duì)誘發(fā)故障的因素和具體的故障位置進(jìn)行確定。但要注意的是，為了保證超高頻檢修技術(shù)的有效應(yīng)用，需要考慮到變壓器內(nèi)部構(gòu)造的復(fù)雜性特征，并結(jié)合具體情況制定可行性的執(zhí)行計(jì)劃，這樣才能提高檢修效果。比如，在檢修油浸式變壓器的過(guò)程中，先要對(duì)其故障進(jìn)行初步判斷和分析，然后制定相應(yīng)的檢修技術(shù)方案，為超高頻檢修工作能夠順利開展打下良好基礎(chǔ)，進(jìn)而保障變壓器的良好運(yùn)行。

2.7 溶解氣體分析技術(shù)

變壓器油中的溶解氣體釋放量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)會(huì)使變壓器出現(xiàn)故障，而通過(guò)對(duì)溶解氣體的分析可以對(duì)其故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，有助于后續(xù)檢修工作的開展。在具體實(shí)踐中，工作人員先要確定變壓器故障的類型，然后對(duì)變壓器油中溶解氣體的種類、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解。接著，還要基于溶解氣體分析要求，對(duì)不同氣體之間的關(guān)系予以分析，然后采取三比值法對(duì)故障原因進(jìn)行確定。這一過(guò)程中，工作人員需要對(duì)油中溶解氣體的分析做好記錄，以便為檢修工作的高效開展提供支持。

3 提高電力變壓器故障檢修工作水平的可行性措施

3.1 優(yōu)化檢修模式

日常檢查作為變壓器檢修工作的重要組成部分，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，確保變壓器高質(zhì)量、高效率運(yùn)行。但是從實(shí)際情況來(lái)講，不合理的檢修模式會(huì)對(duì)檢修工作的整體效益造成一定的負(fù)面影響。舉例來(lái)講，過(guò)剩檢修會(huì)造成不必要的停電情況，影響供電質(zhì)量；產(chǎn)生不必要的人力、物力等資源消耗，增加企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本；在檢修中可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害，致使設(shè)備運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)故障，使用壽命縮短。

故此，為了最大化提高檢修工作的綜合效益，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體情況采用日常巡視與狀態(tài)檢修相結(jié)合的檢修模式。其中日常巡視主要是通過(guò)看、聽等方式，判斷電力變壓器的運(yùn)行是否正常，如設(shè)備振動(dòng)幅度過(guò)大、漏油、套管裂縫等，這些都可以通過(guò)日常巡視予以判斷，然后根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)或借助相關(guān)技術(shù)進(jìn)行確認(rèn)并完成維修工作。狀態(tài)檢修則是運(yùn)用上述提及的幾種狀態(tài)檢修技術(shù)進(jìn)行在線診斷或離線診斷，相比日常巡視而言，狀態(tài)檢修更加全面、細(xì)致，但也需要投入更多的資源才能實(shí)現(xiàn)。所以，在實(shí)際工作中應(yīng)該結(jié)合電網(wǎng)可靠性要求與經(jīng)濟(jì)成本等多方面因素，對(duì)檢修模式予以合理優(yōu)化，以此提高這項(xiàng)工作的綜合效益。

3.2 引入先進(jìn)技術(shù)

電力變壓器的運(yùn)行質(zhì)量對(duì)社會(huì)生活、生產(chǎn)的有序進(jìn)行有著極其重要的影響，但從實(shí)際工作的開展情況來(lái)看，由于變壓器的更新?lián)Q代、不合理的檢修模式等原因，導(dǎo)致檢修工作仍舊處于較低水平，難以滿足當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展所需。為此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)變壓器故障檢修工作的研究，結(jié)合實(shí)際情況引入更多先進(jìn)技術(shù)，比如在故障診斷及分析的過(guò)程中，可以引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)，這種技術(shù)相比傳統(tǒng)技術(shù)更加智能，有助于提高故障診斷的效率和準(zhǔn)確性，從而更好保障電力變壓器的運(yùn)行安全。

3.3 提高員工素質(zhì)

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，電力變壓器也經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，相比過(guò)去而言其內(nèi)部構(gòu)造更加復(fù)雜，這就對(duì)檢修人員的專業(yè)能力提出了更高的要求。對(duì)此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視對(duì)檢修人員的教育培訓(xùn)，使其具備更強(qiáng)的專業(yè)能力，以便有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的變壓器故障，提高檢修效果。但要注意的是，在教育培訓(xùn)期間不能只專注于技能培訓(xùn)，還要做好思想教育工作，不斷提高他們的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)，如此才能保證檢修工作的順利進(jìn)行。除此以外，還要引進(jìn)一批具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和較高技術(shù)水平的檢修人員，提升檢修隊(duì)伍的整體素質(zhì)水平，以此為更好地開展變壓器故障檢修工作提供保障。在此基礎(chǔ)上，電力企業(yè)還要建立健全考評(píng)機(jī)制，主要針對(duì)檢修人員在實(shí)際工作中是否嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行操作，對(duì)于表現(xiàn)良好的工作人員應(yīng)當(dāng)給予一定的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)和精神獎(jiǎng)勵(lì)，而對(duì)存在重大工作失誤的人員則要進(jìn)行懲罰。這既能提高檢修工作的規(guī)范性和合理性，也有利于激發(fā)檢修人員的工作熱情及創(chuàng)造力，從而探究更多的故障診斷及檢修措施。

4 結(jié)束語(yǔ)

電力變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備之一，由于其運(yùn)行中會(huì)受到多種不良因素的影響，使之容易發(fā)生一些故障，如絕緣故障、短路故障、斷路故障等，這就會(huì)直接導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)問題。因此，為了確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，必須做好電力變壓器故障檢修工作，其中最重要的是了解當(dāng)前電力變壓器故障的類型及其診斷技術(shù)，然后結(jié)合具體情況不斷探尋有效的檢修措施，從而保障電力變壓器的健康穩(wěn)定運(yùn)行。