電力變壓器常見(jiàn)故障及診斷技術(shù)

張躍輝　呂昌紅

摘要：文章介紹了電力變壓器的常見(jiàn)缺陷和故障，并分析了這些故障對(duì)變壓器的危害，并對(duì)消除故障的方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，此外還分析了變壓器常用的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；診斷

1 引言

在電能的傳輸和配送過(guò)程中，電力變壓器是能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵模菄?guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)和千家萬(wàn)戶能量來(lái)源的必經(jīng)之路，是電網(wǎng)中最重要和最關(guān)鍵的設(shè)備。電力設(shè)備的安全運(yùn)行是避免電網(wǎng)重大事故的第一道防御系統(tǒng)，而電力變壓器是這道防御系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備。變壓器的嚴(yán)重事故不但會(huì)導(dǎo)致自身的損壞，還會(huì)中斷電力供應(yīng)，給社會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 常見(jiàn)故障及其診斷措施

2.1 變壓器滲油

變壓器滲漏油不僅會(huì)給電力企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染，還會(huì)影響變壓器的安全運(yùn)行，可能造成不必要的停運(yùn)甚至變壓器的損毀事故，給電力客戶帶來(lái)生產(chǎn)上的損失和生活上的不便。因此，有必要解決變壓器滲漏油問(wèn)題。

油箱焊縫滲油。對(duì)于平面接縫處滲油可直接進(jìn)行焊接，對(duì)于拐角及加強(qiáng)筋連接處滲油則往往滲漏點(diǎn)查找不準(zhǔn)，或補(bǔ)焊后由于內(nèi)應(yīng)力的原因再次滲漏。對(duì)于這樣的滲點(diǎn)可加用鐵板進(jìn)行補(bǔ)焊，兩面連接處，可將鐵板裁成紡錘狀進(jìn)行補(bǔ)焊；三面連接處可根據(jù)實(shí)際位置將鐵板裁成三角形進(jìn)行補(bǔ)焊；該法也適用于套管電流互感器二次引線盒拐角焊縫滲漏焊接。

高壓套管升高座或進(jìn)人孔法蘭滲油。這些部位主要是由于膠墊安裝不合適，運(yùn)行中可對(duì)法蘭進(jìn)行施膠密封。封堵前用堵漏膠將法蘭之間縫隙堵好，待堵漏膠完全固化后，退出一個(gè)法蘭緊固螺絲，將施膠槍嘴擰入該螺絲孔，然后用高壓將密封膠注入法蘭間隙，直至各法蘭螺絲帽有膠擠出為止。

低壓側(cè)套管滲漏。其原因是受母線拉伸和低壓側(cè)引線引出偏短，膠珠壓在螺紋上。受母線拉伸時(shí)，可按規(guī)定對(duì)母線用伸縮節(jié)連接；如引線偏短，可重新調(diào)整引線引出長(zhǎng)度；對(duì)調(diào)整引線有困難的，可在安裝膠珠的各密封面加密封膠；為增大壓緊力可將瓷質(zhì)壓帽換成銅質(zhì)壓帽。

防爆管滲油。防爆管是變壓器內(nèi)部發(fā)生故障導(dǎo)致變壓器內(nèi)部壓力過(guò)大，避免變壓器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在變壓器運(yùn)行中由于振動(dòng)容易破裂，又無(wú)法及時(shí)更換玻璃，潮氣因此進(jìn)入油箱，使絕緣油受潮，絕緣水平降低，危及設(shè)備的安全。為此，把防爆管拆除，改裝壓力釋放閥即可。

2.2 鐵心多點(diǎn)接地

變壓器鐵心有且只能有一點(diǎn)接地，出現(xiàn)兩點(diǎn)及以上的接地，為多點(diǎn)接地。變壓器鐵心多點(diǎn)接地運(yùn)行將導(dǎo)致鐵心出現(xiàn)故障，危及變壓器的安全運(yùn)行，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

直流電流沖擊法。拆除變壓器鐵心接地線，在變壓器鐵心與油箱之間加直流電壓進(jìn)行短時(shí)大電流沖擊，沖擊3～5次，常能燒掉鐵心的多余接地點(diǎn)，起到很好的消除鐵心多點(diǎn)接地的效果。

開(kāi)箱檢查。對(duì)安裝后未將箱蓋上定位銷翻轉(zhuǎn)或除去造成多點(diǎn)接地的，應(yīng)將定位銷翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)或除掉。

夾件墊腳與鐵軛間的絕緣紙板脫落或破損者，應(yīng)按絕緣規(guī)范要求，更換一定厚度的新紙板。

因夾件肢板距鐵心太近，使翹起的疊片與其相碰，則應(yīng)調(diào)整夾件肢板和扳直翹起的疊片，使兩者間距離符合絕緣間隙標(biāo)準(zhǔn)。

清除油中的金屬異物、金屬顆粒及雜質(zhì)，清除油箱各部的油泥，有條件則對(duì)變壓器油進(jìn)行真空干燥處理，清除水分。

2.3 接頭過(guò)熱

載流接頭是變壓器本身及其聯(lián)系電網(wǎng)的重要組成部分，接頭連接不好，將引起發(fā)熱甚至燒斷，嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行和電網(wǎng)的安全供電。因此，接頭過(guò)熱問(wèn)題一定要及時(shí)解決。

銅鋁連接。變壓器的引出端頭都是銅制的，在屋外和潮濕的場(chǎng)所中，不能將鋁導(dǎo)體用螺栓與銅端頭連接。當(dāng)銅與鋁的接觸面間滲入含有溶解鹽的水分，即電解液時(shí)，在電耦的作用下，會(huì)產(chǎn)生電解反應(yīng)，鋁被強(qiáng)烈電腐蝕。結(jié)果，觸頭很快遭到破壞，以致發(fā)熱甚至可能造成重大事故。為了預(yù)防這種現(xiàn)象，在上述裝置中需要將鋁導(dǎo)體與銅導(dǎo)體連接時(shí)，采用一頭為鋁，另一頭為銅的特殊過(guò)渡觸頭。

普通連接。普通連接在變壓器上是相當(dāng)多的，它們都是過(guò)熱的重點(diǎn)部位，對(duì)平面接頭，對(duì)接面加工成平面，清除平面上的雜質(zhì)，最好均勻地涂上導(dǎo)電膏，確保連接良好。

油浸電容式套管過(guò)熱。處理的辦法可以用定位套固定方式的發(fā)熱套管，先拆開(kāi)將軍帽，若將軍帽、引線接頭絲扣有燒損，應(yīng)用牙攻進(jìn)行修理，確保絲扣配合良好，然后在定位套和將軍帽之間墊一個(gè)和定位套截面大小一致、厚度適宜的薄墊片，重新安裝將軍帽，使將軍帽在擰緊情況下，正好可以固定在套管頂部法蘭上。

引線接頭和將軍帽絲扣公差配合應(yīng)良好，否則應(yīng)予以更換，以確保在擰緊的情況下，絲扣之間有足夠的壓力，減小接觸電阻。

3 變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

變壓器在線監(jiān)測(cè)的目的，就是通過(guò)對(duì)變壓器特征信號(hào)的采集和分析，判別出變壓器的狀態(tài)，以期檢測(cè)出變壓器的初期故障，并監(jiān)測(cè)故障狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，電力變壓器的在線監(jiān)測(cè)是國(guó)際上研究最多的對(duì)象之一，提出了很多不同的方法。

油中溶解性氣體分析技術(shù)。由于變壓器內(nèi)部不同的故障會(huì)產(chǎn)生不同的氣體，因此通過(guò)分析油中氣體的成分、含量、產(chǎn)氣率和相對(duì)百分比，就可達(dá)到對(duì)變壓器絕緣診斷的目的。幾種典型的油中溶解氣體，如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2，常被用作分析的特征氣體。在檢測(cè)出各氣體成分及含量后，用特征氣體法或比值法等方法判斷變壓器的內(nèi)部故障。

局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。變壓器在內(nèi)部出現(xiàn)故障或運(yùn)行條件惡劣時(shí)，會(huì)由于局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而產(chǎn)生局部放電（PD）。PD水平及其增長(zhǎng)速率的明顯變化，能夠指示變壓器內(nèi)部正在發(fā)生的變化或反映絕緣中由于某些缺陷狀態(tài)而產(chǎn)生的固體絕緣的空洞、金屬粒子和氣泡等。

振動(dòng)分析法。振動(dòng)分析法就是一種廣泛用于監(jiān)測(cè)這種變壓器故障的有效方法。通過(guò)對(duì)變壓器振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和分析，從而達(dá)到對(duì)變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的。

紅外測(cè)溫技術(shù)。紅外熱像技術(shù)是利用紅外探測(cè)器接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射信號(hào)，經(jīng)放大處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)，然后通過(guò)電視屏或監(jiān)視器顯示紅外熱像圖。當(dāng)變壓器引線接觸不良、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行等情況時(shí)都會(huì)引起導(dǎo)電回路局部過(guò)熱，鐵芯多點(diǎn)接地也會(huì)引起鐵芯過(guò)熱。

頻率響應(yīng)分析法。頻率響應(yīng)分析法是一種用于判斷變壓器繞組或引線結(jié)構(gòu)是否偏移的有效方法。繞組機(jī)械位移會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的電感或電容的改變，而頻率響應(yīng)法正是通過(guò)測(cè)量這種細(xì)微的改變來(lái)達(dá)到監(jiān)測(cè)變壓器繞組狀態(tài)的目的。

繞組溫度指示。繞組溫度指示器就是用于監(jiān)測(cè)變壓器繞組的溫度，給出越限報(bào)警，并在需要時(shí)啟動(dòng)保護(hù)跳閘。目前已開(kāi)發(fā)出一種用于大型變壓器繞組溫度監(jiān)測(cè)的新技術(shù)，即將一條光纖嵌入變壓器繞組以便直接測(cè)量繞組的實(shí)時(shí)溫度，從而改進(jìn)變壓器的預(yù)測(cè)建模技術(shù)，并達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器繞組溫度狀態(tài)的目的。

其他狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。低壓脈沖響應(yīng)測(cè)試（Low Voltage Impulse Response，LVIR）也是一種有效的變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)方法，并且已經(jīng)是一種用于確定變壓器是否能通過(guò)短路試驗(yàn)的公認(rèn)方法。此外，繞組間的漏感測(cè)試、油的相對(duì)濕度測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試等也是變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的常用方法。

結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)電力行業(yè)將有更大的發(fā)展，電力變壓器的故障診斷與狀態(tài)檢修作為我國(guó)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)體制轉(zhuǎn)變、提高電力設(shè)備的科學(xué)管理水平的有力措施，是今后在電力生產(chǎn)中努力和發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)能源部.進(jìn)網(wǎng)作業(yè)電工培訓(xùn)教材[M].沈陽(yáng),遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1993.

[2]王有元,廖瑞金,孫才新等.變壓器油中溶解氣體濃度灰色預(yù)測(cè)模型的改進(jìn)[J].高電壓技術(shù), 3, 29(4):24-26.