电力变压器内绝缘故障检测技术分析

蒋刚

摘要：伴随着中国经济和社会的飞速发展，电力系统在这些年得到了快速发展，预计到2020年，将会大幅提升整个电网容量和电压等级。中国超高压输变电网络的主干主要是以500千伏线路为主，有些特高压兴旺的地区已经开始采用超过750千伏和1000千伏级，变压器是重要的能源传输装置，其内部故障检测技术更是重中之重，未来整个电力工业的发展和电力建设将来的目标方向都会受到电力设备的影响。

关键词：电力;变压器;绝缘故障;检测技术

1变压器故障分析

1.1抗缺乏短路能力

因为不存在绝对较紧的一般主体结构，变压器主要有较小的容量裕度和不能承受大电流的能力，这些不足的地方需要进行补偿，而这些补偿器需要独立的反应器。其中负荷管理能力程度较低的是紧凑型变压器，这种变压器有时可能会产生环境保护技术动作，这是因为变压器温度过高而引起的，而变压器的过高温度又受到超载负荷程度的影响。

1.2绝缘容易失效

因为绕组紧固结构，不仅减少了匝间距离和相位，还减弱绝缘，导致局部加热严重，特别是在局部缺陷的存在范围内的绝缘变得更脆弱，降低其抵御陡波能力过电压的浪涌。中国发生外绝缘闪络的主要问题原因包含污秽、海拔和潮湿天气等社会因素;在干燥的户外环境下，外绝缘的材料强度一般是很高的，不会随便损坏，但外绝缘技术同样也因为外绝缘闪络的主要原因而被影响。

1.3附件质量（外壳，抽头，冷却器等）

由于套管本身的绝缘缺陷、引线接触社会不良发热、运输设备装置中的机械结构损伤等原因，变压器的套管出现了一些损伤。

1.4安装、检修、运行管理维护中存在的问题，如生产过程中质量的不确定性导致了安全问题;这些质量问题会引起变压器局部温度过高、运行过程中可能会产生振动和噪声、还会导致色谱不良、介损增大、渗漏油等。

2变压器检测技术现状

电力变压器是国网电力系统中十分重要的电气设施，因而对变压器内部的检测和保护就显得非常重要。传统的变压器继电保护包含主保护、后备保护和附加保护等。变压器的安全运行取决于保护力度大小，特别是与相关的电气和物理化学试验相结合，本质上是保证变压器的正常运行。但有些缺陷在设备运行状态下容易发现，不运行时则很难发现。变压器一旦出现一些异常状态，就说明设备发生故障之前，通过传统的保护检测，没有检测到这些状态或者是检测到的状态不准确，但是通过检查变压器内部故障时，这些问题就能够得到很好地解决办法。电力工作人员能够及时得到最新和最准确的变压器运行状态，还可以在第一时间想到应对的办法。这个设备状态检测得到了国内外研究专家的共同认同。近年来对电信号和声信号的结合检测技术获得理想的发现，在定量和定位的检测中成果明显，个别的按照视在放电量、分布图谱和放电源的定位，来判别变压器故障情况。

2.1变压器内部油色谱检测

离线采样分析是一种油色谱检测法，主要通过在油中溶解的气体成分含量的变化，用电气测试设备内部的故障诊断组合取样和分析，多年来，被广泛认为是效果十分明显的手段，在贡献方面主要是设备的安全操作。但是，局限性还是存在的，如现在试行的检测信息技术。通过多年的理论联系实际，获得了油中溶解气体内部检测的特点。

（1）测试仪器应具有较高的可靠性和长时间稳定运行的能力;

（2）检测器要及时和准确检测油的流动;

（3）检测诊断方法;

（4）自动化检测技术;

（5）低价检测仪。

薄膜渗透法是当前对气体进行采样的主要方法，气体的检测方法也是有各种各样的，传感器是更先进的用色谱柱载气分离法与相应的诊断方法结合，还有很多种方法也都在理论和实践结合的应用中取得了很好的成绩。

国内外研究和制造油色谱技术设备的厂家很多，各个厂家对于设备的检测方法以及取样侧重点都有自己公司的特点，比如：加拿大的中能公司，该公司的设计上主打简易，其设备只是检测变压器中的单氢和总烃两种物质，在需要复杂检测条件時明显不够用;但是重庆海吉公司在中能公司的基础上对气体进行神经信息网络结构学习，并且请专家管理系统对故障进行诊断;而河南中分及宁波理工两家公司采用在线色谱柱分离油中溶解气体，能够定性和定量测出很多种气体，这些气体是之前的几家企业都不能完全检测出的，检测得出结果之后通过检测现场MIS系统整理能力得到提高现场施工测量的第一部分数据，之后我们迅速的传输到后方的工作站和电网管理者联网的计算机中，为变压器准确计算得出一个比较安全可靠的数据统计分析问题做了重要贡献，进一步提升运行状态。

尽管油色谱检测技术存在弊端，如安装位置受变压器本身条件的限制，载气是测量的必要条件，无法完全取代目前的气相色谱分析。未来期望变压器内部检测系统能够同时检测出几种形式的故障，比如：温度过高引起的，机械故障引起的，介质故障等。这涉及化工、冶金、材料、半导体、通讯、计算机等多个科学研究和生产部门的交叉融合。但到目前，现存的系统提高程度还不够完善，不够先进，它不能被应用于满足各种目的，为进一步研讨和开发将要需要的技术和经济要求的新的，可靠的和通用的电器检测设备。

2.2变压器内部故障红外检测

红外信息技术主要工作原理：任何一个高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会因自身分子进行运动而辐射出红外线。IR是一种电磁波，0.75～1000微米的波长范围内，由所述波长范围的近红外（0.75～3μm）的划分，中红外（3～6微米），远红外（6～15微米），一个远红外线（15～1000微米）。物体表面由单元组合形成，存在一个热辐射能量场，能量场有一个环境温度数据分布场。已知是利用表面的红外辐射强度的红外照相机的检测形状并表现出温度分布，红外图像呈现出亮暗的区别是反映物体外表工作温度的高低，对物体表面温度及温度场的检测便可作为判别设施管理能否可能存在一些故障。

电力管理系统各单位近年来我国大力发展推广应用的新技术———红外检测，一种先进检测手段。在热型红外线检测器的设备中运行的电气故障，不具有功率的优点，可以远程的，准确和高效的发现由于温度过高引起故障的设备，同时可以检测变压器的充电状态，这样可以完美的有效地对变压器进行运行维护和保养。当设备正常运行时，不是高压电气工程设施的所有电能都能有效地转化为需要的能量，其中有部分电能会转化为热能，在运行过程中损耗，损耗的热能会使得在工作中的变压器温度升高;损耗电能产生的原因有很多，最常见的是电阻的电流效应;绝缘介质的温度过高;铁芯的磁滞、涡流等电磁环境效应引起的温度过高。电力变压器的故障用红外技术检测，可以发现主要的故障如下：a.箱体涡流损耗发热。b.异常发热的变压器内。c.冷却系统装置及油回路进行异常。d.高压套管缺陷。e.铁芯绝缘性能差。

3 结束语

随着时代的进步，电力变压器作为发变电系统中的重要设备，内部安装检测系统的必要性已渐渐成为电力行业的共识，电力变压器的工作效率代表了电力部门的经济效益，电力变压器出现了内部检测技术，这在运行的很大程度上使得可靠性提高，投入的维护费用延缓，检修周期延长，最终使得电力变压器的使用寿命变长。正因为这样，为国家带了非常可观的的财政收益。电力变压器设备的内部检测技术是今后的发展方向，具有广阔的前景。

参考文献

【1】王超.变压器故障检测技术[J].山东工业技术，2015（08）：192.

【2】翟季青，刘志清.变压器故障诊断的综述[J].电力设备，2003（06）：60-61.