電力變壓器是輸電和配電網(wǎng)絡(luò)中最重要的設(shè)備之一，對保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著舉足輕重的影響。由于電力變壓器設(shè)計(jì)制造質(zhì)量和運(yùn)行等諸多方面的原因，惡性事故和故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本文筆者根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討了電力變壓器故障檢測與診斷。

　　《湖南電力》是國內(nèi)電力科技期刊中內(nèi)容豐富、傳播面廣、權(quán)威可靠的學(xué)術(shù)性與技術(shù)性相結(jié)合的行業(yè)主導(dǎo)性刊物，讀、作者遍及全國，包括發(fā)、供電企業(yè)、輸變電企業(yè)、科研院所、大專院校、生產(chǎn)廠家等。本刊為湖南省一級期刊。本刊發(fā)行范圍主要包括各廠、網(wǎng)管理負(fù)責(zé)人、生產(chǎn)負(fù)責(zé)人和有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)人員等。

　　電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，它一旦發(fā)生事故，則所需的修復(fù)時(shí)間較長，造成的影響也比較嚴(yán)重。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力變壓器的單機(jī)容量和安裝容量隨之不斷增加，電壓等級也在不斷地提高。一般而言，容量越大，電壓等級越高，變壓器故障造成的損失也就越大。近年來，電力變壓器雖然由于材料的改進(jìn)、設(shè)計(jì)方法和制造技術(shù)的提高，運(yùn)行可靠率有所提高，但仍會發(fā)生料想不到的事故。

　　一、變壓器故障運(yùn)行時(shí)的特征

　　電力變壓器在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，除油中氣體成分和電氣參數(shù)發(fā)生變化外，一般常伴有某些部位的外表顏色、氣味、聲音、溫度、油位等的變化，結(jié)合這些變化對分析與綜合診斷變壓器的故障部位性質(zhì)、程度、趨勢和嚴(yán)重性等起到一定的作用。

　　1、外觀異常

　　(l)防爆筒薄膜龜裂破損。當(dāng)油枕呼吸器發(fā)生堵塞，變壓器不能進(jìn)行正常的呼吸，會使得油枕上方空氣壓力變化，引起防爆筒薄膜破損，防爆管失去作用，水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)使絕緣受潮。

　　(2)套管閃絡(luò)放電。套管閃絡(luò)放電會造成發(fā)熱、老化、引起短路甚至爆炸。

　　(3)滲漏油。滲漏油是變壓器常見的問題。滲漏油的主要部位為大蓋與本體結(jié)合部、放油門、散熱器間閥接口、氣體繼電器及套管基座等處。

　　2、顏色、氣味異常

　　變壓器的許多故障都伴隨有過熱現(xiàn)象，使某些部件局部過熱，引起有關(guān)部件顏色變化或產(chǎn)生特殊焦臭氣味等。

　　(l)線卡處過熱引起異常。套管與設(shè)備卡線連接部位螺絲松動、接觸面氧化嚴(yán)重等使接頭過熱、顏色變暗并失去光澤。套管污穢嚴(yán)重或有損傷引起異常。套管污穢嚴(yán)重有損傷而發(fā)生閃絡(luò)放電會產(chǎn)生一種特殊焦臭氣味。

　　(2)呼吸器硅膠變色。呼吸器的硅膠一般為變色硅膠或摻有變色硅膠的無色硅膠，其目的是便于運(yùn)行人員監(jiān)視。硅膠的作用是吸附進(jìn)入變壓器油枕中的潮氣，以免變壓器絕緣受潮。正常情況下變色硅膠應(yīng)呈淺藍(lán)色，若變?yōu)榉奂t色說明已經(jīng)失效。

　　(3)變壓器氣體繼電器內(nèi)有氣體。正常情況下，變壓器氣體繼電器內(nèi)充滿了變壓器油。若氣體繼電器內(nèi)有瓦斯氣體，會造成輕瓦斯保護(hù)動作，嚴(yán)重時(shí)則會造成重瓦斯跳間。

　　3、聲響異常

　　變壓器故障運(yùn)行時(shí)，從運(yùn)行中聲音的變化可發(fā)現(xiàn)與正常運(yùn)行時(shí)有明顯差異。變壓器是靜態(tài)運(yùn)行的電力設(shè)備，正常運(yùn)行時(shí)在交流電磁場的作用下，變壓器器身會發(fā)出輕微連續(xù)的“嗡嗡”聲，常被稱為交流電磁聲，簡稱交流聲。正常運(yùn)行中變壓器發(fā)出的“嗡嗡”聲是連續(xù)均勻的，如果產(chǎn)生的聲音不均勻擁特殊的響聲，應(yīng)視為不正常現(xiàn)象。

　　4、溫度異常

　　(l)內(nèi)部故障引起溫度異常。變壓器內(nèi)部故障，如繞組匝間或相間短路、裸金屬過熱、鐵心多點(diǎn)接地、渦流增大等，都會引起變壓器溫度異常。

　　(2)散熱器閥門不通引起溫度異常。新安裝或大修后變壓器散熱器閥門如忘記打開，使變壓器油不能正常循環(huán)散熱，也會引起溫度升高。

　　(3)呼吸器堵塞或嚴(yán)重漏油引起溫度異常。變壓器呼吸器堵塞或油量嚴(yán)重不足也會影響其散熱效果，導(dǎo)致溫度升高。

　　5、油位異常

　　變壓器儲油柜的油位表或油位計(jì)溫度刻度，是標(biāo)志變壓器不同油溫時(shí)的油面標(biāo)志，根據(jù)標(biāo)志可以判斷是否需要加油或放油，運(yùn)行中變壓器溫度的變化會使油體積變化，從而引起油位的上下位移。

　　二、電力變壓器常規(guī)在線監(jiān)測的方法

　　1、變壓器繞組變形在線監(jiān)測

　　變壓器繞組變形(如軸向、徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等)是由于繞組經(jīng)受了軸向、幅向力的作用以及強(qiáng)大的短路力作用。常規(guī)的吊罩檢查只能看到高壓繞組的狀況，而在高壓繞組內(nèi)部的中、低壓繞組所發(fā)生的形變根本無法看到。變壓器繞組在線監(jiān)測的基本原理是根據(jù)變壓器繞組的短路電抗值的變化進(jìn)行變形與否的監(jiān)測和判斷。因?yàn)槔@組的短路電抗值與繞組的變形程度、幾何尺寸以及位置變化密切相關(guān)，即短路電抗直接取決于繞組的幾何結(jié)構(gòu)。在工頻電壓不變的情況下，短路阻抗及阻抗中的電感分量與變壓器繞組的幾何形狀及位移相關(guān)。通過理論研究和實(shí)際測試，實(shí)時(shí)監(jiān)測繞組短路電抗的變化對在線監(jiān)測變壓器繞組變形具有很好的實(shí)效性。

　　2、變壓器局部放電在線監(jiān)測

　　變壓器局部放電是反映高壓電氣設(shè)備狀態(tài)的一個(gè)重要標(biāo)志。因?yàn)楹芏喙收暇�產(chǎn)生局部放電。一般情況下，如果變壓器油中發(fā)現(xiàn)了特征氣體則表明其內(nèi)部已經(jīng)存在比較嚴(yán)重的局部放電。局部放電能有效反映變壓器內(nèi)部的絕緣狀況。變壓器局部放電在線監(jiān)測技術(shù)借助先進(jìn)的傳感技術(shù)和電子技術(shù)，根據(jù)超聲波原理將高頻聲學(xué)傳感器放在油箱外部以便測取局部放電或電弧放電所產(chǎn)生的暫態(tài)聲音信號。

　　3、變壓器油性能指標(biāo)在線監(jiān)測

　　變壓器油性能的在線監(jiān)測專家系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理機(jī)、知識獲取和人機(jī)接口等幾部分組成。數(shù)據(jù)庫的主要功能是存儲并及時(shí)提供變壓器油質(zhì)變化的各項(xiàng)指標(biāo)和歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中的各種指標(biāo)和信息中還包括對油質(zhì)的缺陷分析和處理結(jié)果，可以為監(jiān)測維護(hù)人員提供詳細(xì)的油性能數(shù)據(jù)。知識庫用來存儲與變壓器分析相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識。推理機(jī)的作用是從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)后再以邏輯方式對油狀況進(jìn)行推理分析。

　　三、 DGA故障診斷方法

　　1、油中氣體色譜分析法(DGA)的原理

　　目前變壓器幾乎都是用油來絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等)在運(yùn)行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體，由于含有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠�合物有著不同的熱穩(wěn)定性，所以絕緣油隨著故障點(diǎn)溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴，每一種烴類氣體最大產(chǎn)氣率都有一個(gè)特定的溫度范圍，故絕緣油在各不相同的故障性質(zhì)下產(chǎn)生不同成分、不同含量的烴類氣體。由此可見，油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設(shè)備電氣異常的特征量。

　　2、三比值法

　　充油電氣設(shè)備的故障診斷也不能只依賴于油中溶解氣體的組分含量，還應(yīng)取決于氣體的相對含量。通過哈斯特的熱力學(xué)研究結(jié)果表明，隨著故障點(diǎn)溫度的升高，變壓器油裂解產(chǎn)生烴類氣體按CH4→C2 H6→C2 H4→C2 H2的順序推移，并且指出低溫時(shí)H2是由于局部放電的離子碰撞游離所產(chǎn)生的。三比值法的原理是根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)部油氣體在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對濃度與溫度的相互依賴關(guān)系。從5種特征氣體中選用兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組分組成三對比值，以不同的編碼表示。

　　結(jié)語

　　本文闡述了電力變壓器故障運(yùn)行時(shí)的特征，并分析了電力變壓器常規(guī)在線監(jiān)測的方法，此外還分析了DGA故障診斷方法，具有一定的實(shí)用價(jià)值。進(jìn)入21世紀(jì)電力行業(yè)將有更大的發(fā)展，電力變壓器的故障診斷與狀態(tài)檢修作為我國電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)體制轉(zhuǎn)變、提高電力設(shè)備的科學(xué)管理水平的有力措施，是今后在電力生產(chǎn)中努力和發(fā)展的方向。

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