电力变压器低压绕组变形故障自动检测方法

电力变压器低压绕组变形故障自动检测方法

刘乐萌  庄博然 宋禹瑶 林葆赫 丁永康 郭佳莹 丁柏秀

                    （吉林建筑大学  吉林  长春  130118）

摘  要：本文探讨了电力变压器异常检查与诊断方法。在规划电力变压器维护或更换方案时，需充分考虑其运行的稳定性和可靠性，以提升经济发展投资回报。文中总结了变压器的质量和性能，包括电气特性、机械性能以及耐高温性能等方面。同时分析了变压器工作异常的表现及原因，如由油流带形成的静电异常、油和油纸电缆绝缘失效以及发出刺耳声音等。另外，文中还研究了电力变压器绝缘故障诊断的相关内容和变压器损坏的原因，并提出了相应的变压器保护措施.

关键词：变压器故障；诊断技术；分析

一、引言

电力发电厂目前普遍采用定期检修方式对主要电气设备进行维护保养，但这种方法存在两个主要问题。首先，存在潜在的安全隐患时，无法在检修期限之前及时排除问题。其次，即使设备运行良好，也需要按时进行检修，但由于缺乏设备历史运行数据，导致检修内容不明确、盲目，且需要消耗大量人力、物力和时间资源，效果不理想。

因此，必须在设计中对设备外部进行良好的绝缘处理，并逐步采取一系列有效的技术措施，在毫秒级内迅速切断输入信号，以防止此类情况对变压试验卷带来威胁。在操作过电压是指在操作电力系统及其自动化过程中可能导致电力变压器过电压的情况。为了确保电力变压器和电抗器长期运行的可靠性，保持良好的电气性能至关重要。状态检修是基于设备实际运行状况进行的维护保养活动，必须建立健全的在线状态监测体系。

二、电力变压器运行中常见故障

（一）绕组故障

绕组故障是指在电力变压器和电缆绝缘运行过程中出现的异常情况。这些异常可能来自于电缆绝缘的部分老化、变压器外部定子绕组潮湿，或者是由恢复系统短路导致的机械故障等原因。此外，定子绕组还可能因受到损坏、强烈冲击电压和电流影响而发生机械损坏等问题。根据不同情况，定子绕组的运行异常可分为三类：匝间短路故障、相间短路故障和股间短路故障。

对于匝间短路故障，存在多种应对方法可供选择。一方面，在制造线圈时需要进行准确操作，以避免导致电缆匝间绝缘严重损坏；另一方面，则需确保连接电线的电缆具备足够的绝缘层厚度。此外，局部高温还可能引发短路故障，并加速其扩展速度。长期超负荷运行也可能导致定子绕组失去弹性，而电压和电流因素则会逐渐降低电缆绝缘的质量和性能。

（二）铁心故障

经过对电力变压器铁芯运行异常的详细分析和调查，我们发现导致铁芯工作异常的主要因素包括以下几点：一是大量铁芯系统部件中的线夹出现接触不良、严重损坏或烧毁；二是铁芯接地不良；三是铁片叠放不当；四是铁芯安装错误等。铁芯的异常工作主要表现为两类情况：一是多点接地故障，二是过高温度引起的异常工作。

（1）多点接地故障

通常情况下，变压器只需一个直接接地点即可实现有效接地。然而，若存在多个直接接地点，则可能引发接地故障，进而导致铁芯运行异常。因此，在设计和使用变压器时，需要特别注意减少或避免多点直接接地，以确保设备的正常运行。

（2）过热故障

导致变压器铁芯温度过高，进而导致异常工作的主要原因包括：定子绕组短路、负载过大、对地短路、局部组织发生短路、主要部件直接接地和电压不稳定等。如果检测到存在碳氢化合物等气体，则表明变压器可能存在局部区域温度问题，无法正常运行。

（三）分接开关故障

变压器继电保护装置的异常动作可以分为带载和空载两类。对于电力变压器的空载继电保护装置而言，其工作异常可能出现以下情况：上述论述指出，一是抽头连接电缆的绝缘存在缺陷，导致短路故障的发生；二是继电器的触点接触不良，从而引发电池的部分放电等异常操作。

三、电力变压器故障诊断及处理措施

（一）电力变压器损坏原因分析

借助调查结果并具体分析电力变压器的物理损坏，一般情况能够概括为电缆绝缘基本结构完全破坏和电缆绝缘介质完全破坏两个方面。具体原因如下：短路故障、气体变质、过压保护造成工作异常。

1.绝缘老化

所有的绝缘材料都会有一个使用寿命。在不同的运行条件下，变压器设备的选型工作寿命也会有所不同。当考虑到变压器在具体的运行过程中可能会出现过载电流运行时，绝缘材料的使用寿命必然会减少，从而导致其失去弹性，变黑等现象发生。在具体的过程中，绝缘材料的选择，以及电缆绝缘老化，都可能导致电力变压器的工作异常。

2.绝缘油劣化

绝缘油的劣化是指在操作过程中，抗磨液压油可能会与流动的空气接触，或者因其他导电材料的老化而导致掺入大量水或其他有害杂质，进而影响其质量。在高温环境下，油会与空气中的氧气发生氧化反应，同时受到其他导电材料、金属以及其他有害杂质的腐蚀作用，进一步降低绝缘油的质量，导致绝缘油劣化，进而影响变压器的正常运行。

3.过电压引起故障

变压器在运行过程中会逐步形成内部和外部的过电压保护机制。过电压可能导致导电材料遭受严重损坏，进而导致电源变压器逐步形成过压异常情况。为了防止这种情况发生，需要采取适当的措施来保护变压器。内部过电压保护和外部过电压保护是两种常见的保护方式，它们可以有效地减少过电压对变压器的损害。因此，在设计和运行变压器系统时，应该重视过电压保护的设置，以确保变压器的安全稳定运行。

（二）电力变压器预防保护措施

1.过电流保护

在变压器运行的过程中，我们采取了多种措施来保护其正常运行，其中包括配电短路保护和过载保护。为了实现这些保护措施，我们使用了低压断路器和高压侧短路总保护器。此外，我们还可以安装高压侧隔离开关，该开关在发生短路时能够迅速断开，有效地发挥配电短路保护和过载保护装置的作用。通过这些措施的采取，能够更好地确保变压器在运行过程中的安全性和稳定性。

2.装设避雷器保护

为了避免变压器受到雷击后出现内外过电压的情况，从而防止绝缘材料的损坏或击穿，我们采用了无间隙金属氧化物避雷器进行过电压保护。首先，我们在选择过程中必须使用符合资格标准的产品；其次，我们需要对设备进行定期试验；最后，我们要进行定期的检测和更换避雷器上的电阻，以确保保护装置的正常运行。

3.定期巡视

另外，我们还要定期检查电力变压器设备的运行情况，每月进行一次。在这个过程中，我们会检查变压器的过载能力、继电保护装置的接触情况、初级线圈、匝间短路、变压器铁心绝缘以及油温温度计等方面的情况。

结论

变压器基本结构的不可预测性以及故障原因分析、故障原因和故障动作原理的多重性、不可预测性和模糊性，使得电缆绝缘故障诊断变得困难。所以，一定要检查诊断电力变压器电缆绝缘的异常情况，确定是哪一部分出现异常。本文进行处理不确定性的歧义，对调用分类器的处理功能，以及诊断分析的专家系统逻辑推理等策略，创建电力变压器故障诊断智能管理系统。

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本文受吉林建筑大学大学生创新创业训练计划资助（项目号：S202310191058）

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