电力变压器故障检测探究

王克俭++潘志华

摘要：为了准确分析电力变压器的故障类型，本文分别从特征气体法判断技术、比值判断技术、变压器局部放电检测技术和其他类型的变压器故障检测技术等角度出发，对现行的电力变压器故障检测技术进行了一些简要的讨论分析。

关键词：变压器；故障检测；特征气体

一、电力变压器概述

电力变压器是输配电系统的重要电气设备，运行状况的好坏直接决定了整个电力输变电系统的稳定与否。按照变压器运行维护管理技术规范的有关要求，必须对电力变压器进行定期的技术检查，以便及时了解、掌握变压器的实时运行状况，及时采取相应的处理措施，消除变压器的故障隐患，确保变压器的稳定运行。所谓电力变压器，主要是指它能用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的功能，这是一种静止的电气设备。在工作中，当一次绕组通以交流电时就能够产生交变的磁通，二交变磁通通过铁芯导磁作用可以在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，也就是说电压的大小与匝数是成正比的。通常，额定容量是变压器的主要参数，以KVA或MVA表示。目前常用的较为节能的电力变压器一般都是非晶合金变压器，这种变压器的制造采用了先进的快速凝固技术，在制造过程中不但可以节约80%左右的能耗，而且还实现了制造过程的无污染排放，因而获得了广泛的应用。

二、电力变压器的故障类型及主要原因

电力变压器的主要故障类型及造成该故障的原因一般有：（一）电力变压器在生产、出厂时就没有控制好质量；（二）使用不合理导致的电力变压器加速老化，通常，变压器的平均使用寿命在18年左右，远低于电压器的标准年份（35-40年）；（三）线路设置不当产生的干扰，线路干扰是导致变压器故障的主要原因，其中以天气造成的故障是最为常见的；（四）超负荷运行，变压器在长时间内以远远高于正常电压的功率持续运行导致的变压器寿命降低、变压器元器件老化速度的加快；（五）没有定期对变压器开展相关的运行维护管理工作；（六）变压器周围环境的影响。

三、电力变压器的故障检测技术

（一）特征气体法判断技术

为了能够判断变压器内部可能存在的潜在故障，故障导致的产气特征是判断故障性质的一个重要根据，根据产气特征还能够判断故障的具体性质。导致变压器内部产生气体的故障主要包括过热和放电两种。其中，过热又根据温度的高低分为低、中、高温三种，过热故障产生的气体主要是CH4和C2H4，一般来说两者之和能占气体总烃的80%以上，而且随着故障位置温度的升高，CH4、C2H4和H2所占比例依次增加。而根据变压器放电的具体形式，又可以将之分为局部放电、火花放电与高能量放电三种基本形式，放电故障产生的特征气主要是C2H2与H2，其次则是C2H4与CH4。另外，当变压器内部由于受潮而产生故障时，主要产生的特征气是H2。所以，當某种气体的单纯产量较高时，据此就可以判断主要的故障类型。

（二）比值判断技术

在根据不同类型特征气体含量值以及产气速率来判断故障时，可以使用比值法判断故障的主要类型。例如，使用国际电工委员会（IEC）提出的特征气体比值法能够判断变压器等充油类电气设备故障类型。根据这种故障判断方法，任何一种故障都对应着一组具体的气体比值，当出现故障联合作用时，则可能会出现找不到对应比值组合的情况，这时应对该种非典型组合比值进行分析，从而可以发现导致这种非典型情况的主要原因，分析获得变压器的实际故障类型。

（三）变压器局部放电检测技术

当变压器出现故障时，在内部将产生与正常工作状态不相同的声音、状况，而且可以根据这些变化判断其具体故障类型。通常，变压器局部放电是因为局部磁场强度迅速增强而产生的强瞬间电流。因此，局部放电强度以及增长速度可以有效的反映变压器内部发生的变化，即能够反映绝缘体中因为某部分不到位而导致的变压器固体绝缘失效的情况。

（四）其他类型故障检测技术

1.振动分析技术

通过对电力变压器的振动信号进行检测与分析，能够获得变压器出现故障时产生的振动数据，从而为后续变压器的检测提供参考数据。

2.红外线热像检测技术

红外线热像检测技术能够接收到变压器外部产生的红外线信号，并通过相应的放大处理之后，成为被人们所识别的图像，据此再根据热量分布实时状况判断变压器的具体故障原因。

3.频率响应分析技术

频率响应分析技术属于一种诊断变压器绕组或者说接地线是否迁移的一种有效方法。利用这种技术进行检测时，是在变压器的排管上缠绕对应圈数的磁场线圈，并分析变压器运行过程中因为相互间磁场强度作用影响而产生的不同频率，利用这些频率就能够获得变压器的具体故障类型。

4.巡检与保养

在电力变压器的运行中，除了掌握好故障检测技术外，还要做好巡检与保养工作，这是保障变压器稳定工作的重要前提条件。在巡检工作中，当变配电所有人值班时，要每班巡检一次；当变配电所无人值班时，可每周巡检一次；当遇到负荷变化激烈、天气异常或变压器大修等特殊情况时，应视情况增加巡视次数。巡检内容包括如：负荷电流是否在额定范围之内，有无剧烈的变化，运行电压是否正常；油位、油色、油温是否超过允许值，有无渗漏油现象；瓷套管是否清洁，有无裂纹、破损和污渍、放电现象，接触端子有否变色、过热现象；吸潮器中的硅胶变色程度是否已经饱和，变压器运行声音是否正常；瓦斯继电器内有否空气，是否充满油，油位计玻璃有否破裂，防爆管的隔膜是否完整；变压器外壳、避雷器、中性点接地是否良好，变压器油阀门是否正常以及变压器间的门窗、百叶窗铁网护栏及消防器材是否完好，变压器基础有否变形等。定期保养的内容包括油样化验——耐压、杂质等性能指标每三年进行一次，若变压器长期满负荷或超负荷运行则可缩短周期；高、低压绝缘电阻不低于原出厂值的70%（10MΩ），绕组的直流电阻在同一温度下，三相平均值之差不应大于2%，与上一次测量的结果比较也不应大于2%；变压器工作接地电阻值每二年测量一次；停电清扫和检查的周期，根据周围环境和负荷情况确定，一般半年至一年一次，主要内容有清除巡视中发现的缺陷、瓷套管外壳清扫、破裂或老化的胶垫更换、连接点检查拧紧、缺油补油以及呼吸器硅胶检查更换等等。

总之，随着电力市场需求的不断增长，电力变压器故障检测技术也将在电力系统运行中发挥越来越重要的作用。

参考文献：

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