电厂变压器的故障分析与诊断

陈 洋

（黑龙江省牡丹江市水力发电总厂，牡丹江 157000）

1 电厂变压器的故障分类

电厂变压器故障多样，我们通常将其分为内部故障和外部故障。前者主要指变压器内部绝缘或是绕组出现的故障。而后者主要指变压器外部元器件出现的故障。

1.1 变压器内部故障

这类故障大多由内部绝缘油或固体绝缘材料造成，主要是随着变压器常年运行，内部的固体绝缘材料和绝缘油都会出现老化和变质的问题，从而分解出气体混合在油中或悬浮在绝缘材料的空隙间。通常情况下，不同故障会分解出不同类型的气体；不同的故障程度，气体含量和分解气体的速度也都会不同。也就是说，当变压器内部过热超过允许的最大值、放电或出现绝缘事故时，内部产生气体的成分与事故间有着必然的联系。变压器正常运行时，内部气体含量很少，当出现内部故障时，内部气体的含量会快速增加，同时与变压器的故障严重程度成正比。因此，气体组成成分与产气速度可以为气体色谱法检测变压器内部故障提供重要的理论依据。

1.2 变压器内部故障形式

（1）热性故障。这种故障是变压器的常见故障，大多由绕组过热、漏磁、风扇故障、铁芯接地、分接开关接触不良等问题所致。当变压器内部热效应引起绝缘油分解时，释放气体主要以CH4和C2H2为主，同时还会产生其他类型气体，但气体总和通常占总烃量的80%以上。

（2）电性故障。这种故障大多伴随高电能电弧放电、低电能火花放电和局部放电三种类型。主要指能量在高电场力的影响下，导致能量的密度不同而造成的变压器故障。能量较高时，电弧能够将绝缘材料击穿。而当气隙和空穴周边能量达到一定程度时就会产生局部放电，火花放电具有间歇性的特点。

2 电厂变压器故障分析

2.1 气体色谱检测法优点分析

这种检测方法最大的优点就是保证变压器正常工作的情况下，对变压器设备进行常规检测。大多情况下，我们对变压器内部绝缘进行检测判断的依据是：测变压比、测直流电阻、测绝缘电阻以及短路实验等。这些方法有一个共同的缺点就是变压器设备要停止运转。而电力系统正常运行时，变压器停电的机会很少，因此如果想要做停电实验，一般情况下都很难实现，所以利用上述方法故障不能有效、及时的早期检出。而与之比较，气体色谱检测方法，能够检测分析出变压器设备内溶解气体的含量，从而确定变压器内部是否存在故障，以及预知故障的严重程度。此种方法灵敏性和准确性都很高，在不影响变压器运转的情况系即可实施。

2.2 变压器油内气体对绝缘的危害

变压器正常工作时，油中溶解的气体为空气，当油内空气含量超过饱和溶解量时，空气就会析出，变压器内部经高电厂作用时就会出现闪络。在局部放电问题发生时，内部的绝缘物质就会被电解，产生很多种气体。而这些气体溶于水后通过化学反应呈酸性，首先，能够破坏变压器内部绝缘材料。其次，还可以与变压器内部的金属物质发生反应，对变压器造成巨大的损坏。

2.3 变压器故障判断分析依据

（1）采用气体含量最大值的判断方法。当气体含量超过最大值，也就是达到报警值时，可初步判定为潜在故障。这时要加快分析周期进行跟踪监视，主要注意气体的产出速度和气体组分变化情况。当这两项有一项达到预警值时，就可判定为内部故障，但是为了安全起见，可以固定变压器的运行条件或者是定期改变负荷状况进行追踪分析，从而得到变压器是否可以正常使用的结论。

（2）根据产气速率进行判断。有些时候新投入使用的变压器会由于某些绝缘材料产生大量的氢气或者其他气体，如果经过多次追踪分析，这种变压器的产气速率无明显的上升趋势，那么就可以判定为正常情况。

3 电厂变压器故障类型的判定

根据变压器油内气体的组成成分，确定变压器内部故障后，可以运用下述方法对故障类型做出判定。

3.1 特征气体法

这种方法主要根据变压器不同故障会产生不同气体的特点，针对气体含量和种类的不同进行有效判别。特征气体法能够有效判断故障的类型和事故源。例如：变压器出现故障，事故气体以H2为代表，那么表明变压器内部绝缘油进入潮气或水。而当事故气体以碳氢化合物为代表时，表明变压器内部绝缘物质出现了故障，尤其油纸绝缘故障分解此类故障气体。但是在某些特殊条件下，出现故障后没能及时有效的切断故障，随着故障程度的加剧，变压器本身温度也会升高，对气体类型和产气率都有影响。

3.2 比值判断法

根据 CH4/H2、C2H6/CH4、C2H4/C2H6、C2H2/C2H4四个结果的不同数值来判定。方法如下：两组气体的比值若大于1，就用1表示；若小于1，就用0表示。比值在1以上就表示出了事故类型，值越大事故类型越明显。

3.3 浓度图谱法

根据不同种类的事故，气体组成成分间存在的特定关系，绘制图谱。一般情况下，纵轴为气体各组分的浓度，横轴为气体各组分，将横纵坐标的对应关系用直线连接即可得到各种故障类型所对应的图谱。

4 结束语

随着我国经济的快速发展，人们对电力的生产、输送和变换等都提出了更高的要求。因此，对电厂变压器进行有效的故障分析与诊断，对保障电力系统设备安全运行，推进电力行业的平稳发展具有重要意义。

[1] 原志强.发电厂变压器运行维护与故障分析处理[J].科技创新与应用，2017（16）.

[2] 刘永飞.电厂变压器运行维护及故障处理[J].科技创新与应用，2015（13）.

[3] 董善滨.发电厂变压器运行维护中常见弊端及处理对策分析[J].质量探索，2016（06）.