电气试验在变压器故障分析中的运用

国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 陆志航

变压器作为电力系统中的常用装备，装备内部的初级、次初级线圈以及磁芯相互配合才能够保证装置运转，变压器长时间工作出现故障的可能性较大，故障发生的原因是什么、故障点在哪儿还需通过电气试验来判定。

1 电力发展情况概述

电力建设并不属于新兴事物。电力能源在实际生活中的作用非常大，其利用最早在工业革命时期。如今各行业对于电力能源的需求只增不减，行业对电能越来越依赖，电能已成为生活中不可或缺的重要要素，面对社会对电能需求越来越大的情况需要继续进行电力工程建设。电力能源安全输送需要依靠变压器，其是确保系统运行安全的关键因素。一般变压器发生故障的概率较小，但发生故障概率小和不发生故障是两个不一样的概念。变压器出现故障是一个大问题，问题的解决非常棘手。变压器出现故障后虽会出现异常表现，但这些表现通常是无法通过肉眼直接观察到的，即使具有多年工作经验也不能准确判断变压器故障类型，需进行电气试验通过电气试验来了解实际情况。

2 变压器简介

2.1 变压器发展历史

要说什么装置能改变交流电压一定非变压器莫属，其主要作用在于保障电力系统运行安全。初级线圈、次级线圈和铁芯是变压器的三大主要构件，缺一不可。中频变压器、高频变压器以及电子变压器属于特殊变压器，其和电力变压器有着明显的不同，两者是按照用途来区分的。现在市面上所销售的变压器和电力系统建设中所应用到的变压器能够实现电压变换和电流变换，变压器在刚开始出现时并不具有这一功能。变压器雏形研发者法拉利进行了电磁感应原理示范，人们才了解磁场的出现。法拉第感应线圈实际上就是第一支变压器的雏形，但当时只是进行学术研究，有并没有将这一理论应用到实际中。真正具有实用性特征的电力变压器是在电磁感应原理提出50年之后出现的，这是一个被称为二次发电机的设备。

2.2 变压器工作原理

变压器体积非常小，其由简单的铁芯和线圈组成。每个变压器中线圈上有两个或以上的绕组，绕组的存在用于交换电流电压。变压器工作的过程中铁芯发挥作用，而两个线圈间的磁耦合加强。两个线圈之间完全没有电的联系。这两个线圈分别接连在不同的装置上，其中一个线圈接用电器，称之为副线圈、也就是次级线圈，而另一个线圈则接在交流电源上，为原线圈、即初级线圈。变压器根据电磁感应的原理能完成电压和电流的转换，在实际中完全可将某一等级的交流电压和电流转换为另一等级的电压和电流，并能做到同频率。

2.3 变压器自身存在的缺点

电力建设完成后需定期进行设备检查，检查设备是否存在问题，在检查过程中也会经常进行变压器的更换。目前变压器制作工艺与技术研发成熟，基本不存在产品质量问题。但世界上并不存在绝对完美的东西，变压器更是如此。如今变压器广泛应用于日常生活中，但这并不代表变压器没有缺点。变压器容易出现接触不良的情况，导致接触不良的原因较为多样，在这里就不再一一阐述。无论是出于哪方面原因导致，只要存在接触不良的问题线路的电流就会处于不平衡状态，这时变压器无法正常作用。

另外，变压器长期工作不可避免地存在线圈电阻发热的情况，而这种情况发生后则会造成铜损，理想状态运行根本不现实。变压器由开关控制，开关频率过高的情况下会导致变压器产生火花，致使变压器发生故障。电力工作人员会在添加绝缘油，而变压器开关间有缝隙，绝缘油会从这些缝隙中溢出，日积月累形成油污，油污的出现导致变压器内部的电阻增大，进而造成了一定安全风险。此外变压器也会存在效率低的问题。变压器是一种“电磁-电”转换过程，铁损耗和铜损耗的存在是无法避免的，而且如果输出电压不够，大于变压器承受范围，变压器可能会烧掉。再者是很多变压器体积较开关电源大，比较笨重。

2.4 变压器故障原因探究

电力输送需运用到变压器，且必须要保证变压器处于运行状态。在实际中变压器一直执行开指令，在运行的过程中极有可能会受到异常电动力，这一异常电动力的出现通常是因为电网遭到了短路电流的冲击，而遭到冲击后变压线绕组部分就会发生变化，也就会出现异常电动力。变压器运行过程中最担心的是绕组或线圈发热，其将会增加故障发生的可能性。针对绕组故障的故障原因统计及分析证实，短路冲击导致的绕组故障问题是绕组形变的最主要因素。

变压器内部构件都是有可能会出现问题的。铁芯一般为硅钢片，其由软磁材料组成，线圈套在铁芯上。硅钢片长度会受主磁场影响而变化，硅钢片长度伸缩之后随之将会产生周期振动。伸缩率越大铁芯的形变率越大、伸缩率越小铁芯的形变率越小，伸缩率与形变率存在正比关系。而铁芯的形变量又与振动频率有关，随着铁芯形变量的加大振动频率增加，这时所产生的电磁信号容易出现误差。硅钢片之间的电位均匀分布才能保证变压器的正常稳定运行，如硅钢片间的电位不均匀分布则会出现环流现象。环流现象出现的原因一般是因为铁芯没有实现可靠接地，也可能是因为接地点超出了两点以上。总之，环流现象的出现极有可能造成碳化故障，故障发生后后果不堪设想，其处理也较为棘手。

3 电气试验在变压器故障检测中的运用

3.1 油化检测技术

正常情况下变压器的油应当是无污染透明的，肉眼观察发现不了任何的悬浮物或杂质，而在正常情况下油的颜色会呈现为淡黄色。可通过变压器油状态和颜色来判断变压器是否存在问题，日常中较为常见的有两种情况，一种是变压器受潮而另一种是变压器杂质侵染。无哪个情况发生变压器油的状态都会改变，不再纯净透明，另外颜色也能从最初的淡黄变为黄白色，这时不用借助工具就能明显看出变压器油中存在絮状物。当出现这一情况时问题是比较严重的，物质的存在将会极大地缩减变压器的寿命，变压器出现故障无法进行电压电流转换，进而引发更严重的问题。可时常进行油击穿试验，从中了解变压器的具体情况。

3.2 变压器直流电阻试验

在所有的试验中直流电阻试验的应用频率较高，其属于变压器试验中的基本试验。主要通过变压器直流电阻试验来判断变压器绕组和绕组的连接线是否存在问题。变压器故障时而发生，故障出现的原因极有可能是因焊头焊接质量不合格，变压器直流电阻试验适用于这一情况，可采用这一方法进行检修，这一方法对于电力变压器的维修有着巨大的帮助。简单易操作是变压器直流电阻试验的最突出优点，也正是因为这一优点工作人员选择应用这一方法。

3.3 电力变压器的绝缘试验

电力变压器的绝缘试验不能盲目进行，在进行该项试验前一定要先了解具体情况。电力变压器的绝缘试验，一种根据试验性质进行分类而另一种是根据试验的范围进行分类。前者一定要注意要控制电压、避免电压过高。进行这样的实验不会对设备造成负面影响，还是比较提倡进行的。工作人员进行电力变压器的绝缘试验，试验过程中收集数据并进行试验过程出现的物理现象记录，之后借助专业知识和工作经验进行科学的判断，判断出设备的绝缘能力大小。电力变压器潜在的缺陷与隐患可通过绝缘试验来发现，在实验的过程中可以定时间，在试验结束后注意再次进行鉴别试验，从而保证结果的准确性。

3.4 电力变压器故障红外诊断方法

如今的科技越来越发达，各项先进技术出现并实现了发展，光电技术就是其中的一种，借助专业的仪器完成变压器的红外检测得出检测结果。红外诊断方法适用于电压奇热故障的判断，能够在最短的时间出结果，效率非常高。利用红外诊断方法还能准确找出变压器故障准确位置，能够给工作人员一定的指示。变压器功率是取决于变压器和调整管的，效率虽低但不会引入额外的干扰，也就是说电磁干扰小。此外电压稳定率高、设计简单、维修方便、故障少，维修成本比开关电源少得多。

综上，在加大电力建设的同时需充分考虑到电力系统安全问题，为了真正做到电力系统稳定运行，必须要高度重视变压器故障的解决。可通过电气试验进行故障的查询，找出变压器故障的原因，在对变压器内部问题进行准确判断后制定并落实相应的解决方案，确保变压器能够正常运作。