变压器类电力设备的状态监测与故障诊断

罗守根

[摘 要]：变压器类电力设备的状态监测与故障诊断技术的发展对于相关电力设备的安全、稳定、有效的运行是很有帮助的，这项技术已经经过了几十年的发展，技术水平日趋成熟，这让电力设备的运行状态也得到了保障。然而，基于相关电力设备运行过程中的不确定性与无规律性，也给这项技术的发展留下障碍，本文将对这几个方面展开具体探讨。

[关键词]：变压器 电力设备 状态监测 故障诊断

一、发展状态监测和故障诊断技术的意义

变压器的结构：信号温度计、铭牌、吸湿器、储油柜、油表、安全气道、气体继电器、高压套管、低压套管、分接开关、油箱、铁心、线圈、放油阀。变压器最主要的用途是在输电配电技术领域，电力系统中变压器是容量最大的电气设备。变压器是利用电磁感应原理对交流电压，交流电流等进行数值变换的一种常用电气设备，它主要用于输配电方面，称为电力变压器。除此之外，变压器也被广泛地用于电工测量，电焊，电子技术领域中。铁心和绕组是变压器最基本的组成部分，铁心构成变压器的磁路系统，一般均用0.35mm冷轧硅钢片叠装环绕组成变压器的系统，绕组一般均用铜或铝线制成，绕组套装在铁心上，铁心与绕组之间必须有良好的绝缘。变压器最新发展趋势是采用铁基，钴基等晶台材料代替硅钢。

变压器类电力设备已经被越来越多的应用到各个相关领域中，正是基于其使用的普遍性，维护好其运行性能是很有必要的。变压器类电力设备的状态监测及故障诊断已经越来越被人们重视，越来越多的部门和研发机构在尝试开发出与之关联的项目。只有做好电力设备的状态监测与故障诊断，才能让这些设备更好的发挥它的功效，安全可靠稳定的运行。

二、状态监测和故障诊断技术的发展

输配电系统中的变压器一般均为三相电力变压器，且结构型式目前主要为油浸式，它除了铁心及绕组外还有油箱、变压器油、散热装置及保护装置等部分。在变电站中负载经常由两台或多台三相电力变压器并联供电，其原因为：（1）变电站所供的负载一般来讲总是在若干年内不断发展不断增加的，随着负载的不断增加可以相应的增加变压器的台数，这样做可以减少建站安装时的一次投入。（2）当变电站所供的负载有较大的昼夜变化或季节波动时，可以根据负载的变动情况，随时调整投入并联运行的变压器台数，以提高变压器的运行效率。（3）当某台变压器要检修时，可以切换下来，而用备用变压器投入并联运行以提高供电的可靠性。为了使变压器能正常地投入并联运行，各并联运行的变压器必须满足以下条件：（1）一二次绕组电压应相等，即变比应相等；（2）连接组别应相同；（3）短路阻抗应相等。注：有关变压器的标准中规定，并联运行的变压器其短路电压比误差应控制在正负0.5%的范围内。国家标准规定：并联运行的变压器其短路变压比不应超过10%。投入并联运行的各变压器中，最大容量与最小容量之比不易超过三分之一。

变电器的状态监测及故障诊断技术的研究最早始于西方工业发达的国家，因当时整体技术水平相对还较为落后，人们对于这项技术还没有深刻而全面的认识，变电站的状态监测与故障检验技术的发展一度受到阻碍。然而，随着20世纪80年代到90年代间，计算机技术、传感技术等高新科技的产生，这使得电力设备的状态监测和故障诊断技术发生了突飞猛进的变化，很多发达国家，如美国、日本、德国，它们先后研发出了油中溶解气体在线监测系统、泄露电流的在线监测系统等高新技术手段，这让状态监测和故障诊断技术有了很大提升。

三、变压器的状态监测和故障诊断

1）变压器的日常维护

2）运行声音是否正常；

3）油位、油色、油温是否正常；

4）各处有无渗漏油现象；

5）干燥器硅胶是否该更换；

6）散热器有无冷热不匀现象；

7）金属外壳接地线是否牢靠；

8）变压器室门窗是否齐全、通风是否良好；

9）绝缘套管有无裂纹、放电痕迹及其他异常现象；防爆膜应完整无裂纹、无存油；

10）中性线端子有无过热现象；

11）瓦斯继电器是否动作；

12）控制、保护、检测装置是否正常，三相电压是否平衡；

13）运行电流是否在额定范围内。

四、变压器的常见故障及处理方法

故障现象 可能原因 处理方法

声音异常 过负荷 压负荷或更换大容量变压器

铁芯紧固件松动 紧固

大容量设备起动时 限制起动电流

系统短路或接地 排除故障点

渗漏油 焊缝有裂纹 补焊

密封垫老化 更换

三相电压

不平衡 密封垫压力不正 将各处压力调整均匀

三相负载不平衡 降低接地电阻值

绕组局部发生匝间或层间短路 停机检查处理

正常负荷和正常冷却方式下，变压器油温不断升高 穿芯螺丝绝缘损坏 吊芯检查

硅钢片间绝缘破坏

绕组局部或层间短路

内部接点有故障

继电保护动作 重瓦斯动作 停机检查

过流跳闸 校验整定值、了解负荷量

速断跳闸 排除大电流故障点

电力变压器是用来改变交流电压大小的电气设备，根据电磁感应原理，把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压，以满足不同负荷的需要，变压器的电力系统、供配电系统中占有很重要的地位。因此，变压器在运行中，值班人员应进行巡视检查，了解和掌握变压器的运行情况，发现问题及时解决，力争把故障消除在萌芽状态。

五、状态监测和故障诊断技术存在的问题

基于变压器类电力设备结构的复杂性，使得状态监测和故障诊断技术仍然存在相应的问题。在变压器的运行过程中，各项运行参数间并没有必然的逻辑关系和连接，一旦产生故障，可能起因与很多不同的方面有关，有时多个故障又可能是由同一个原因造成的。这种运行过程中的不确定性和无规律性给变压器的状态监测和故障诊断技术带来很大障碍，这也是阻碍这项技术发展的最主要原因。

结 语：变压器类电力设备的状态监测与故障诊断直接关系到设备运行的安全与稳定性，这项技术的发展对于相关电力设备的有效运行无疑是一个保障。然而，变压器类电力设备本身的复杂性让对其的检查与诊断工作变的障碍重重。随着现今计算机技术、传感技术等高新技术的发展，这能够很大程度为电力设备的监测与诊断技术提供更好的基础，并且不断推动这项技术的发展与革新。

参考文献：

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[2].张金枝；葛云；张亚平；；大型变压器内部故障的分析及处理[J]；安徽电力；2009年01期.

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