電力變壓器常見故障及在線監(jiān)測技術(shù)分析

王俊寧 姚莉

摘 要：社會的快速發(fā)展，對電能的需求量不斷增加，這就促使電力系統(tǒng)的容量和電壓系統(tǒng)都在不斷的增加，電力設(shè)備無論是數(shù)量還是技術(shù)含量都得以不斷的提升，而且呈現(xiàn)復(fù)雜多變性。電力系統(tǒng)中其核心設(shè)備即是電力變壓器，其承擔(dān)著電壓轉(zhuǎn)換和電能分配的主要任務(wù)，所以其運(yùn)行的安全性至關(guān)重要。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，電力變壓器發(fā)生故障是在所難免的，所以需要我們對電力變壓器的常見故障進(jìn)行了解，以便于能夠及時、快速的對故障進(jìn)行診斷和排除。近年來，在變壓器故障檢測技術(shù)中，在線監(jiān)測技術(shù)取得了較快的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了快速檢測的需求。

關(guān)鍵詞：在線檢測；變壓器；故障

前言

在電力系統(tǒng)中，變壓器起著非常關(guān)鍵的作用，其可以將交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓和交流電流，從而更便于傳輸?shù)男枰?。所以電力變壓器可以說是電力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)暮诵模瑸槿藗冊谏a(chǎn)和生活中提供重要的電能供應(yīng)，所以電力變壓器運(yùn)行的安全性是非常重要的，其作為電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，一旦發(fā)生故障，則會導(dǎo)致其正常運(yùn)行受到較大的影響，甚至可對導(dǎo)致自身受到損壞，無法正常的供電，對社會和電力企業(yè)所帶來的損失是無法估量的。所以保證變電壓的正常運(yùn)行，對其常見的故障進(jìn)行掌握，加強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)的水平，這是確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1 變壓器常見故障及原因分析

電力變壓器運(yùn)行過程中會發(fā)生一些較為常見的故障，這些故障的存在使變壓器的正常運(yùn)行受到不同程度的影響，所以需要針對導(dǎo)致這些故障的原因進(jìn)行分析，從而及時清除故障，確保電力變壓器的正常運(yùn)行。

1.1 短路故障

變壓器發(fā)生短路故障時，通常都會在出口電路的位置發(fā)生，而當(dāng)短路故障發(fā)生時，由于短路電流會比額定的電流大許多，所以會導(dǎo)致變壓器繞組產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致繞組變形或是絕緣受到損壞的情況發(fā)生，同時對變壓器內(nèi)部的一些壓緊裝置、套管及油箱等也會帶來不同程度的變形及損壞，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

1.2 放電故障

變壓器在運(yùn)行過程中放電故障是較為常見的故障，而故障發(fā)生的位置不同，其放電的類型也不一樣，在絕緣層內(nèi)的氣隙及油膜發(fā)生放電時則屬于局部放電，而導(dǎo)致火花放電情況發(fā)生時，多是由于油中有雜質(zhì)滲入進(jìn)去而導(dǎo)致的，另外當(dāng)繞組匝間層的絕緣被擊穿后，則會導(dǎo)致電弧產(chǎn)生高能量放電現(xiàn)象。

1.3 絕緣故障

變壓器絕緣是變壓器在正常工作、運(yùn)行的基本條件。電力變壓器絕緣有主絕緣和繞組縱絕緣，主絕緣一般是指輻向主絕緣（即繞組與鐵心間，高、低壓繞組間以及高壓繞組的相間）和繞組端部主絕緣（繞組端部至接地體間和兩繞組之間的端部）以及引線至接地體和其相對應(yīng)部分的絕緣等，繞組縱向絕緣是指滿足變壓器運(yùn)行中沿線段間及匝間電位梯度而采取的絕緣措施。電力變壓器通常采用礦物油作為絕緣和散熱的媒質(zhì)，采用絕緣紙及紙板來絕緣。在長時間運(yùn)行中，這些化合物由于受電場，水分、溫度、機(jī)械力的作用，會逐漸劣化，引起故障，并最終導(dǎo)致變壓器壽命的終結(jié)。

1.4 鐵心多點(diǎn)接地故障

變壓器運(yùn)行過程中，如果其內(nèi)部鐵心有兩點(diǎn)或是多點(diǎn)出現(xiàn)接地的情況發(fā)生，則會導(dǎo)致變壓器內(nèi)的鐵心在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，使變壓器受到損害，所以一旦發(fā)現(xiàn)有多點(diǎn)接地情況發(fā)生時，則需要及時進(jìn)行處理。

1.4.1 實(shí)施開箱檢測方法。若安裝后未執(zhí)行箱蓋定位銷徹底清除而導(dǎo)致多點(diǎn)接地，便需采取有效的應(yīng)對措施，如將其定位銷翻轉(zhuǎn)或排除；若夾件的墊腳絕緣板受損退落，可遵照絕緣準(zhǔn)則替換與之相等厚度的紙板。但由于夾件的肢板臨近鐵心會引發(fā)翹起的疊片碰撞，因此，需合理調(diào)整夾件避免發(fā)生故障。還應(yīng)徹底排除油中金屬的異物、雜質(zhì)與金屬顆粒，保持變壓器油干燥。

1.4.2 運(yùn)用直流電流的沖擊措施。及時的解開變壓器的鐵芯接地線，在變壓器的鐵芯和油箱間施加適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?，人為產(chǎn)生短時大電流沖擊。通常情況下將沖擊的次數(shù)控制在3至5次，另外為有效去除鐵心的多點(diǎn)接地效果也直接清理掉鐵心其他多余的接地點(diǎn)。

2 變壓器的在線監(jiān)測技術(shù)

為了更好的確保變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性，目前變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)，有效的保證了對變壓器故障的預(yù)防。變壓器在線監(jiān)測技術(shù)是通過對變壓器運(yùn)行時的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和參數(shù)信息進(jìn)行收集及分析，從而對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，及時發(fā)現(xiàn)初始階段的故障，而且實(shí)現(xiàn)對故障運(yùn)行和發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)行科學(xué)有效的處理。通過各國對變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，在實(shí)踐工作中獲取了較多的經(jīng)驗(yàn)，這對于預(yù)防變壓器故障的發(fā)生起到了極其重要的作用。

2.1 油中溶解性的氣體檢測技術(shù)

變壓器在實(shí)際運(yùn)行時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的變化，這時所產(chǎn)生的故障則會導(dǎo)致氣體有所變化，而通過對油中氣體自身的成分、含量及產(chǎn)氣率來和故障時氣體進(jìn)行對比，從而實(shí)現(xiàn)對故障的診斷。而典型的油中溶解性氣體，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及C2H2，均是在通常應(yīng)用于驗(yàn)證分析的特征氣體。在具體的檢測出各項(xiàng)氣體的成分與其含量后，借助特征氣體方法及比值法等手段來有效辨別變壓器的內(nèi)部故障。

2.2 局部放電的在線檢測技術(shù)

一般情況下，變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)部在出現(xiàn)故障或操作條件不適時，會導(dǎo)致局部放電（PD）。經(jīng)大量的實(shí)踐研究表明，PD的應(yīng)用水平及其增長速率若出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)化，可認(rèn)為變壓器的內(nèi)部發(fā)生的轉(zhuǎn)化及反饋至絕緣中，因一些缺陷導(dǎo)致的固體絕緣空洞、氣泡及金屬粒子等。

當(dāng)變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)不暢及內(nèi)部有故障發(fā)生時，則會導(dǎo)致局部場強(qiáng)過高而引發(fā)局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。而當(dāng)變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，則很難檢測到局部放電的情況，這就需要利用傳感器來進(jìn)行檢測，所以需要在變壓器內(nèi)部裝設(shè)傳感性，從而利用繞組運(yùn)行時的特定頻率范圍顯現(xiàn)出來的電路特征來對故障點(diǎn)進(jìn)行檢測。而變壓器得局部放電實(shí)施在線測量及定位時，需收集每一項(xiàng)繞組的首末端信號實(shí)施放大、濾波與數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用多路的模擬開關(guān)準(zhǔn)確的接入接口的電路，借助單片機(jī)實(shí)施控制及運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理，可實(shí)行依次測量定位其每個實(shí)施操作的變壓器繞組中。

2.3 紅外線測溫技術(shù)的運(yùn)用

利用紅外線測溫技術(shù)可以有效的對接觸不良、過負(fù)荷及鐵芯接地等故障所導(dǎo)致的過熱現(xiàn)象進(jìn)行檢測，其主要是利用紅外線探測器來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)進(jìn)行檢測，其檢測的信號利用監(jiān)視屏等顯示出紅外線熱成像圖，這樣就可以對故障導(dǎo)致的回路過熱現(xiàn)象及時發(fā)現(xiàn)和顯示出來，從而準(zhǔn)備的找到故障點(diǎn)進(jìn)行維修。

2.4 其他監(jiān)測措施的運(yùn)用

低壓脈沖測試也可作為一項(xiàng)實(shí)用、有效的變壓器實(shí)時狀態(tài)的探測方案，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證已應(yīng)用在檢測變壓器能否通過短路試驗(yàn)的有效措施。另外，電路繞組間運(yùn)行的漏感測試、絕緣電阻驗(yàn)測及油的相對性濕度檢測等也可作為變壓器狀態(tài)的監(jiān)測實(shí)用方案。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與變壓器的正常運(yùn)行具有十分密切的聯(lián)系，但由于變壓器在運(yùn)行過程中一些人為操作失誤、避雷及接地保護(hù)措施不利等都會導(dǎo)致變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性受到影響，導(dǎo)致故障的頻繁發(fā)生，所以利用在線監(jiān)測裝置不僅有效的對故障起到了預(yù)防的作用，而且使變電站的運(yùn)行管理水平得到較大程度的提升，特別是洞中溶解氣體和故障診斷技術(shù)在變壓器的實(shí)際故障監(jiān)測和診斷中更具有實(shí)用性，所以需要加強(qiáng)研究的力度，從而使變壓器在線監(jiān)測技術(shù)更加準(zhǔn)確、靈敏和快速，使變壓器診斷技術(shù)開始向智能化和自動化的方向發(fā)展，確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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