电力变压器故障检测技术的现状和发展趋势分析

鲜开强

（国网江苏省电力有限公司营销服务中心，江苏 南京 210019）

0 引 言

电力变压器出现故障将导致作用区域停电，无法满足稳定供电的要求，甚至造成设备运行失效，因此重视故障分析十分必要。通过研究近几年电力变压器出现的故障种类发现，产生不利后果的源头与设备自动化程度息息相关。面对日益提升的技术，检修人员应当积极研究技术应用于实际作业间的联系，优化检测的手段和方法，选择适合的检修技术，解决电力供应方面的问题。同时注重汲取先进的成功经验，研究更为节能环保的检测方法，提升其检测的可靠程度，保证在同一时间内能够检测大量的样品，缩短作业的时间。就目前技术发展来看，仍需要继续立足于常见故障，了解其发生的原因，针对源头问题完善故障检测技术内涵，提升变电器故障检修的效率，快速定位故障位置，满足经济型和资源型社会构建的要求。

1 电力变压器常见故障

1.1 渗 油

常见电力变压器的种类是油浸式。此种变压器的优点是绝缘性能良好，造价相对低廉，能够起到很好的导热作用，基本上满足散热和绝缘方面的要求，对于提升操作人员的安全有着促进作用。类变压器很容易出现渗油的情况，渗出的油分不仅浪费资源，而且会产生污染，影响设备周围的大气环境，不符合资源利用的要求。因此检修人员应当充分研究故障可能出现的位置，在实际检修中重复多次作业，在保证检验精度的基础上，引入多种先进的检测技术，提升作业有效性。

1.2 绕 组

绕组现象发生的原因是有杂物进入到变压器工作设备内。有些设备使用的年限较长，容易出现老化情况，当绕组中出现其他影响工作的物质则很可能降低绝缘效果，导致绕组故障。该故障很容易造成漏电，严重时可产生火灾，带来不可挽回的损失。一般绕组故障需要直接更换组件，降低对电力变压器的损害程度。

1.3 接头过热

接头主要指变压器与其他重要组件间的连通装置，起到载流的作用，正常工作下的接头可提升整体运行的效率。若出现接头故障，则应当关注接头连接的稳定程度，检验其接口处是否出现松动或出现杂物等情况，检查导电薄膜层，从多个角度现场检验接头处状况。检修人员要重视其检修工作，接头过热将直接作用于电路导致短路，电路功率过大将熔断电线形成断路，变电器难以正常运行。在带来经济损失的同时，不利于提升人民的生活水平。

1.4 受 潮

受潮是由于周围环境含水量过高，部分水蒸气或小水滴渗透到内部组件，改变绝缘状态，使得整体结构的绝缘效果大幅降低，不利于设备的稳定运行。技术人员要选择合适的检测工具和技术，合理分析水分进入的原因并加以解决，提升运行的安全性能。

1.5 多点接地

多点接地是常见的连接方式之一，对电力变压器的安全运行有着促进作用。而在实际作业中，变压器容易产生电流回路，铁芯线圈受此影响出现故障，造成铁芯发热的问题，严重时变压器油逐渐裂解成其他物质，使整体结构变形。结构形态出现偏差将无法保障后期的运行效果，降低安全性能。

1.6 电路故障

电力变压器的核心结构是电路，电路短路和断路所对用的原因不同。电路短路是由于组件工作功率提升，分线路的电压增加。也正是此种特殊性决定了短路判定的难度。检修人员利用万用表无法准确了解电路的基本情况，需要高层次专业素养的支持，但在实际情况下无法满足这一需求，因此技术人员要积极寻找可行的技术手段，切不可依靠自身经验确定电路故障的具体原因。

2 电力变压器故障检测技术

2.1 油气分析与油化检验技术

油气分析所使用的仪器是气象色谱仪。检测流程是先确定样品来源，然后利用仪器自带的分析功能找出隐形的内部故障，有助于提升早期检验效果。使用油气分析技术的基本原理是温度与烃类反应息息相关，通过仪器上显示的产生速率判定基本材料中所含有的烃类种类。由于在一定的温度区间内变化活跃，且在此区间可能存在物质共存的情况，因而检测精度较低。使用气象色谱仪需要较高的专业技能，而且整个流程较为复杂，需要操作多个环节，整体耗费的时间较长，总体上说优势和缺点共存。为提升仪器的检验效果，技术人员需重点研究消除缺陷的办法，优化现有检验原理，避免由于检验周期的增加提高成本[1]。

油化检验技术是判定变压器纯净度的重要方法。通过油击穿电压测试确定纯净度，与优质变压器相比对，分别从纯净度、透明程度以及杂质含量等方面研究其显现的颜色。一般优质的变压器所显示的颜色是透明的黄色和淡蓝色，若有杂质或受潮，整个颜色呈现出浑浊的特点，改变了原来透明的特征。有些试验还能够显示出絮状物，说明变压器上存在油泥，不利于延长使用寿命，降低了设备的运行效率。利用油化检验技术将直接观测到变压器的使用状况，研究人员可针对具体的表现形式研究改进意见，以检验结果作为出发点，切实保证变压器整体的洁净程度[2]。

2.2 红外光谱检测技术

该技术可实现定量检测，通过发射红外线，检验变压器中的气体含量。结合仪器给出的能量变化曲线如图1所示，与幅度标准进行对比，从而得到气体的具体含量。运用此项技术可缩短检测的时间，设备具备高度的灵敏性和准确性，并且可长期作用于检测工作中，延长设备和技术的使用寿命，无需必要维修环节即可完成多次检测任务[3]。红外光谱检测技术的缺点是相较于其他气体，对于氢气的敏感度低，无法准确测定氢气的含量。

图1 红外线检测报告图

氢气检测有一种特殊的方法，能够弥补红外线光谱检测技术的不足，其作用原理是利用声光谱。声效应和光效应的共同作用下，气体将吸收一部分的声光，通过检测声光被吸收的含量，确定气体的吸收能力，从而判定是否为氢气[4]。氢气的浓度和含量的改变将直接影响光谱信息数据的变化，因此对于测量氢气的具体数值有着积极作用。运用该项技术将解决红外光谱检测技术无法准确明晰反射光与散射光的种类问题，并且不受两种光型的影响，提升了检测的精确程度，对全面掌握变压器内部气体起到辅助作用[5]。

2.3 火灾检测技术

电气设备发生火灾将严重影响设备。由于电力变压器的特殊性，因此需要重点考虑火灾隐患检测的技术和手段，结合其设备运行所需的必要物质，分析可燃气体在变压器油中的溶解效果，一般可采用以下几种检测方法。

2.3.1 点型电子定温测量器

通过使用热敏元件，利用温度对阻值的影响，当温度达到预警信号临界值时，电阻值骤降，电路电流逐渐提升为预警系统提供信号，从而保证预防的效果。

2.3.2 线型缆式感温探测器

与点型电子定温测量器作用机理相似，通过改变导线内部结构，完成火灾预警的任务。在原有导线结构的基础上，将两根导线间用热敏材料包覆，并在缠绕的外边包裹一层绝缘皮套，正常工作下两根线间形成绝缘结构，在温度突破极值的情况下，热敏材料失去阻隔的作用，两根铜线直接相连，整体电路阻值减小，基本可看做短路。探测器感知到电路的变化，发出预警信号，提升火灾检测防御力度。

2.3.3 可燃气体探测器

利用此种火灾预检装置能够实现自动化微处理。检测元件的形态属于半导体结构，呈现自然扩散的态势，通过设定报警浓度，提升响应和预热的时间，可作用于油枕和器身，保证在高能放电的作用时间内即可掌握气体的具体情况[6]。

2.4 电路故障分析技术

电路故障分析技术可解决铁芯异常的问题。利用振动监测的办法，在变压器外实施相关作业内容，同时向机械设备内部发射信号，利用振动信号的变化曲线分析特征信息，了解现阶段电力变压器的工作状态。使用此种技术的基本原理是利用振动与磁致伸缩的作用机理，通过在硅钢片上施加不同的压紧力改变原有状态，提升电磁力，进而带动铁芯振动。振动的频率与温度联系紧密，温度升高，振动频率加快。当变压器内部多点接地出现故障后，会导致线路温度上升，检测效果明显[7]。绕组出现故障也会导致铁芯振动加快，变压器负载提升将造成电流增大，电场力随之提升，因而可通过振动频率确定绕组和多点接地是否存在问题。绕组结构如图2所示。

图2 绕组结构示意图

2.5 传感器列阵技术

使用该检测技术可直接提升检测速度，缩短问题报告给出的时间，对检测变压器故障起到积极作用，保证在不影响变压器正常运行状态的情况下，显示出运行的具体情况。利用此种技术，需要检测人员精确地掌握半导体气敏传感器的作用原理，理解显示报告所指引的内容，保证技术得以准确应用。

2.6 其他电气故障检测技术

除了上文叙述的检测技术外，还有对绝缘电阻和介质损耗方面的检测。绝缘电阻检测可针对周围环境的变化，测试变压器中是否有水分渗入，准确反映出绝缘情况。同时研究人员可根据极化指数和吸收比确定变压器的敏锐程度，判定是否可以正常工作。介质一般指的是变压器中的油质，有水分进入介质中将导致受潮现象，根据介质损耗检测报告能够清楚了解到局部组件的工作状态，并确定油污的位置，为后续整修提供原始材料[8]。

2.7 技术准确应用的前提

技术得以准确应用要从人员素质和定期检修的角度出发。对于人员素质，检测人员首先要具备高度的责任意识，明确自身职责对于电力变压器正常运行的积极意义，了解不同变压器的工作原理，细化每种故障检测技术所适用的现实条件。管理人员要秉持着人本管理的原则，针对人员现阶段的基本情况和技术的发展现状制定符合发展要义的管理条例，定期开展技术交流活动，提升人员对技术的认知水平，同时建立考核制度，经过周期考核的人员才能够在现场发挥作用[9]。引导检测人员从自身技术应用水平出发，扩展技术应用的广度，了解最新故障检测技术，并能够融入到现实作业中，达到多方面发展的效用。定期开展检修工作有利于及时发现电力变压器运行的不良因素，在尚未影响设备运行的情况下，将其控制在抑制前端，提升定期维护的质量，保证在后续的运行中能够准确作用，将功效发挥到最大。

3 电力变压器故障检测技术的发展趋势

随着经济的不断发展，技术人员在研发新技术和升级原有技术的道路上从未停止，面对信息化时代的不断深入，技术人员将立足于现阶段变压器故障检测方法与工艺，融入其他方面的技术，在提升检测效率的基础上，简化作用流程，保证整体过程的安全性。信息技术所衍生的其他先进技术内涵，对于实现自动化检测起到促进作用。由于人工智能技术所作用的范围符合创新的要求，因此许多专家尝试引入专家系统，理顺故障产生的原因，并设置判断规则，直接定位产生的原因，帮助检测人员直接分析故障部位的具体情况，缩短问题处理的时间，提升资源的利用率，保证检测工作的科学性和精准度[10]。

技术发展的同时也为技术人员带来了挑战，发展智能技术要与人工作业相结合，并通过其他技术弥补智能化技术应用的缺陷，刺激其不断进步和扩充技术的作用深度，优化现有检测技术，提升故障检测工作的效率和质量。

4 结 论

电力变压故障检测满足安全作业的要求。通过提升故障检测的精准度，逐步完善电力系统，保证各行各业能够稳定运行，提升社会发展水平。面对技术发展的大趋势，技术人员要认真研讨智能化技术对优化现有检测技术的作用，深入研究技术革新的方式，达到全方位融合的效果，提升检测的效率，同时降低检测误差，尽可能降低电力变压器的故障率。