变压器的运行故障及故障诊断分析张玲玲

变压器的运行故障及故障诊断分析张玲玲

张玲玲

（湖北华耀达电气有限公司湖北省咸宁市437000）

摘要：在电力行业运行及发展中，为了保障电力系统运行的安全性、稳定性，应该定期对变压器进行检修及大修，以保证电力变压器运行的稳定性。文章通过内部故障以及外部故障的分析，进行设备运行状态的检修，提高油浸式电力变压器运行的稳定性，推动电力行业的发展。

关键词：电力变压器；状态检修；故障诊断

引言

电力变压器故障诊断技术能够检测出变压器运行中发生的故障，并对故障类型做出准确判断。绝缘油试验就是一种很重要的故障诊断方法，该方法能够有效排查变压器的潜在故障，保障变压器的正常运行。我国对变压器设备的维护主要实行定期检修制度，依靠人工巡检的方法周期性的检验和维护电力设备，即对设备进行预防性试验。目前实际工程中常用的变压器故障诊断试验项目包含：电气试验、油色谱分析、油化试验、局部放电试验、红外测温和绕组变形试验六类，这些检测项目对不同故障类型具有不同的灵敏度和有效性。如何科学合理地利用变压器的故障信息,准确判别变压器的故障类型和严重程度，是电力变压器状态检测和维修的关键。

1电力变压器故障诊断的基础理论

许多变压器故障诊断试验都是在变压器油色谱分析的基础之上进行拓展和延伸的。通过测量变压器油中溶解的各种气体成分和浓度的变化情况，就可以发现变压器内部可能存在的潜在故障，以便在变压器故障早期就能够及时进行维修。合格的变压器油是澄清透明的矿物油，无杂质沉淀及固体悬浮物。如果变压器油在循环过程中受到污染或使用过久已经老化，变压器油色就会由澄清渐变为浅红色直至变为深褐色，并伴有沉淀物和絮凝物质产生。通常，变压器油呈浅棕色时就应该及时更换新油。当变压器内部出现故障时，变压器油的颜色也会发生变化。常见的变压器油变质现象中，若变压器油呈乳浊状，说明油中含水量过高；油色发暗，说明变压器油老化变质；油色发黑并带有异味，则说明变压器内部存在故障。在进行故障诊断时，通过对变压器油的外观、PH值、含水量、水溶性酸、闪点、油中气体组分含量、界面张力、凝点、体积电阻率等各个物理和化学性质的检测，就可以推断出变压器运行状态的异常变化，及时发现故障并采取相应的措施消除设备故障，防止劣化的变压器油继续损害设备，保证变压器的正常运行。

2电力变压器状态检修及故障诊断

通过对油浸式电力变压器运行状况的分析，为了提高系统运行的稳定性，应该将离线故障诊断作为重点，通常状况下，在离线故障诊断中应该注意以下几个方面：第一，油色谱分析的异常检测技术。可以通过对油中溶气色谱分析来检测和判断变压器的内部故障。在正常情况下，变压器油中所含气体的成分类似空气，大约含氧30%、氮70%、二氧化碳0.3%，运行中的油还含有少量一氧化碳、二氧化碳和低分子烃类气体。当变压器存在潜伏性过热或放电故障时，油中溶气的含量不大相同。有故障的油中溶气的组成和含量与故障类型、故障的严重程度有密切关系。因此，在油浸式电力变压器检验中，当油色谱分析出现异常现象，应该对变压器绕组的直流电阻、空载电流等进行检测，通过变压器油理化试验、变压器绝缘电阻及直流电阻测试以及油中溶解气体色谱分析等，进行检验结果的记录。在检测完成之后，应该对变压器运行的状况进行分析，如果发生局部放电的问题，需要检查变压器潜油泵的实际运行状况，通过红外线测温仪对油箱的表面问题进行检测，避免油浸式电力变压器油色谱异常对系统运行带来的限制。第二，绝缘老化现象。在变电系统运行中，当出现绝缘老化的现象，应该通过一氧化碳、二氧化碳色谱分析方法的使用，进行酸值检测、水量检测等。变压器绝缘受潮现象。变压器绝缘受潮会造成匝绝缘的平均击穿场强降低，匝绝缘击穿，从而引发绝缘事故。因此，在油浸式电力变压器运行中，当出现变压器受潮现象，应该构建绝缘特性的检验试验，通过做绝缘油耐压、绝缘电阻、高低压直流电阻试验，介质损耗、泄露电流试验实现对这种现象的合理控制。变压器油老化现象。变压器油老化现象主要表现在酸值增高、黏度增大、颜色变深等方面。第三，油浸式变压器渗漏油缺陷。油箱渗油缺陷，主要来自焊接质量方面，通常表现为焊缝渗漏油；也有在制造时用料不当、油箱上的法兰太薄，紧固后严重变形；另外油箱常年处在户外条件下运行，各种密封胶垫在高、低温及日光照射下发生老化，也会造成渗漏油。因此在检修中，法兰应选用有足够强度，紧固时不得变形，且法兰密封面应平整清洁，安装时要认真清理油污和锈斑；密封垫应有良好的耐油和抗老化性能，以及比较好的弹性和机械强度，安装应根据连接处形状选用不同截面和尺寸的密封垫并安放正确；法兰紧固力应均匀一致，密封胶垫压缩量应控制在1/3左右。储油柜渗漏油缺陷，经长期运行后的储油柜可能会有密封处渗漏油、胶囊或隔膜损坏、油面线不清楚、油位计玻璃管内表面结油垢、磁力式油表指示不准等缺陷。

3变压器故障在线诊断法

变压器在线检测的目的是通过对变压器运行过程中特征数据的采集和分析,通过计算比对判别出变压器所处的运行状态,从而在变压器故障产生的初期就能感应到异常的运行状态,并监测故障状态的发展趋势。这种方法可以连续且大量的采集变压器设备的运行数据，反映迅速且准确度高，弥补了周期性预防试验两次检查之间可能时间间隔过长的缺点。但实际变压器运行状态是复杂且时变的，在数据收集的过程中普遍面临着大量噪声干扰的问题，如何科学合理的对数据进行降噪处理，提高数据的精确性和可靠性也是在线监测技术亟待提高的方面。另外，在线监测的状态分析环节需要收集大量的实时运行数据作为支撑，而如何存储这些海量数据也是该技术需要解决的问题之一。

3.1气相色谱在线检测技术

气相色谱仪被广泛应用在各种变压器的故障检测中，该方法具有便捷、高效、灵敏等优良特点,可以快速检测变压器油中所含各种气体的浓度。气相色谱在线检测技术的核心步骤是油气分离。目前在实际工程中应用最广泛的是通过高分子膜来进行油气分离。高分子膜对于不同的气体分子具有选择透过性,可以直接过滤出样品油中需要测定的目标气体，该方法的操作流程相比于振动脱气、鼓泡法等传统方法更加简单。

3.2红外光谱在线检测技术

红外光谱技术可以直测定油溶气体的类别和浓度,具有快速准确、非接触性及容易操作等特点。实际工程中一般使用HW-500红外气体分析仪,该检测器对热效应的敏感度很高,可以直接对油溶气体做定量分析。虽然红外光谱仪可以迅速准确的检测多种气体,但是它无法感应变压器发生故障时产生的H2且成本昂贵,所以人们近年来更加注重光声光谱技术在诊断变压器故障方面的研究。

3.3变压比及接线组别测试

变压器变比试验可以检查出变压器绕组匝数比是否正确，检测分接开关的位置、接线是否正确，测试匝间是否短路，判断变压器并列运行的可行性，所有分接头的电压比与厂家铭牌参数比较应无显著差别，且应符合电压比的规律；电压等级在220kV及以上电力变压器，其电压比在额定分接头位置时允许偏差为±0.5％。电压在35kV以下，电压比小于3的变压器电压比允许偏差为士1％；其他所有变压器额定分接下电压比允许偏差为士0.5％；其他分接的电压比应在变压器阻抗电压值的1∕10以内，但不得超过±1％。当需判断变压器能否并列运行时，测量其接线组别相同是其项目之一，若参加并列的变压器接线组别不一致，将出现不能允许的环流。因此，变压器在出厂、交接和大修后都要测量绕组的接线组别。

3.4介质损耗因数试验

当怀疑变压器整体受潮，油劣化，绕组上附着油泥及严重的局部缺陷时可用测试变压器介质损耗因数的方法进行检测。对电容较小的设备测介质损耗因数tgδ能有效地发现局部集中性和整体分布性缺陷，但对电容量较大的设备，只能发现绝缘的整体分布性缺陷。tgδ测量结果受表面泄漏、试验接线、温度及外界条件影响，应采取措施减小和消除。测量结果应换算到同一温度时的数值进行比较,20℃时500kV不大于0.6%，110~220kV不大于0.8%，35kV不大于1.5%。

结语

电力变压器是组成电力系统的重要成分之一，其安全运行直接影响着整个电网供电的高效性、可靠性、稳定性。目前，我国已有很多投入运行多年的变压器，这些多年运行的变压器往往存在如绝缘老化等很多严重的安全隐患，发生故障的概率会随着运行年限的延长不断增大。由于现代社会生产生活对电力的高度依赖，变压器一旦发生事故将会导致该区域停电停产，有时甚至产生严重的社会经济和政治损失。因此，深入的研究电力变压器故障诊断技术，对于电力系统长期保持稳定、安全、高效的运行具有重要的理论和实际意义。

参考文献

[1]王伟.油浸式电力变压器故障诊断技术的研究[D].济南：山东大学,2008.

[2]杨廷方.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[D].武汉：华中科技大学,2008.