電力變壓器故障診斷方法應(yīng)用研究

李哲

摘 要：現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)在整個國民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要，而電力變壓器是現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中的重要設(shè)備，電力變壓器的安全運(yùn)行，將直接影響我國電網(wǎng)的可靠性以及穩(wěn)定性。電力變壓器的良好運(yùn)行將會為企業(yè)帶來極高的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，然而需要注意的是電力變壓器在運(yùn)行的過程中必然會存在一些故障問題、及時，有效的對電力變壓器的故障進(jìn)行診斷，將有助于電力變壓器在良好的環(huán)境下運(yùn)作。文章分析了電力變壓器的用途與分類，并對電力變壓器出現(xiàn)的故障以及故障的診斷方法進(jìn)行了重點(diǎn)闡述。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；診斷方法；策略

電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的構(gòu)成部分，在電力系統(tǒng)的運(yùn)作中占有至關(guān)重要的地位，需要注意的是電力變壓器是其中容量最大、故障率最高的設(shè)備，它的安全性與穩(wěn)定性，將直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全性，因此必須對變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時的檢測，極早排除電力變壓器存在的故障，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的良好運(yùn)作奠定基礎(chǔ)。

1 電力變壓器的用途與分類

從電力變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)原理來分析，能夠得知電力變壓器是建立在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，而且變壓器一次側(cè)與二次側(cè)之間不存在電與電的關(guān)系，它們之間的聯(lián)系靠磁路這一中介來完成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電壓與電流之間的交換任務(wù)。我們?nèi)粘Ｉ钪兴芤姷降碾姎庠O(shè)備種類繁多，不同種類的電氣設(shè)備所具有的額定電壓往往是不相同的。我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫碾妷翰⒉皇怯砂l(fā)電廠直接輸送來的，因?yàn)殡娔茉谳斔偷倪^程中必然會有部分的熱損耗，在無形中會減少電能的利用率，因而為了有效避免這一問題，需要提高傳輸電能的電壓，而這一過程的完成就需要升壓變壓器來實(shí)行，進(jìn)而達(dá)到提升電壓的功效。從本質(zhì)上看，升壓變壓器的作用就是提高從電壓廠輸出的電壓，進(jìn)而有助于電壓的輸送。

由發(fā)電廠輸送到居民區(qū)的電壓還不能夠被直接利用，因?yàn)榫用裼脩糁兴褂玫念~定電壓為220V，而發(fā)電廠輸送來的電壓則在千伏左右，因此必須借助于降壓變壓器，將輸送來的電壓進(jìn)行降級。從整體上看，由發(fā)電廠發(fā)出的電能往往會經(jīng)歷一個先升后降的過程，最后實(shí)現(xiàn)居民用戶的供給。由此，我們能夠看到電力變壓器在輸電過程中的重要作用。

電力變壓器的種類是多種多樣的，且不同的變壓器具有不同的使用功能。如若對電力變壓器進(jìn)行分類，可以從多角度進(jìn)行。依據(jù)冷卻方式的不同，變壓器可以分為油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、干式變壓器以及充氣式變壓器等。從線圈的結(jié)構(gòu)上分類，變壓器又可分為單線圈變壓器、雙線圈變壓器、三線圈變壓器以及多線圈變壓器。從變壓器的用途上分類，可以分為電力變壓器、調(diào)壓器、特種變壓器以及互感器等。

2 電力變壓器出現(xiàn)的故障

2.1 短路的故障

變壓器短路現(xiàn)象是電力變壓器在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的，變壓器的短路具體是指變壓器出口的短路，還涉及內(nèi)部引線短路、繞組間的對地短路以及線與線之前的短路等。研究調(diào)查顯示，電力變壓器受短路影響，所產(chǎn)生的結(jié)果是十分嚴(yán)重的，且調(diào)查結(jié)果顯示，在電力變壓器的事故中，由短路造成的大概占到50%以上，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由短路造成的電力變壓器事故比例還會有不斷上升的趨勢。電力變壓器在低出口出現(xiàn)短路時，往往需要更換內(nèi)部的繞組，如若情況嚴(yán)重時，還會更換全部繞組，所造成的損失與后果十分嚴(yán)重。電力變壓器的短路問題在電網(wǎng)運(yùn)行中比較嚴(yán)重與突出，應(yīng)引起足夠的重視。

2.2 繞組變形的故障

由上所知，電力變壓器在運(yùn)行的過程中會出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，當(dāng)電力變壓器受到短路的沖擊時，所遇到的短路電流比較小，繞組會發(fā)生變形，不過是輕微的，繼電也還能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如若所遇到的短路電流比較大，繼電保護(hù)可能會出現(xiàn)延時動作或是拒動，而此時電力變壓器上的繞組會被嚴(yán)重?fù)p壞，變形也是十分嚴(yán)重的。對于繞組的輕微變形，相關(guān)的檢修人員應(yīng)及時采取補(bǔ)救措施，可以緊固繞組的壓釘，恢復(fù)墊塊位置，加緊引線的夾禁力，但是如若變壓器發(fā)生了多次短路，繞組會發(fā)生嚴(yán)重的變形，由于長期的累積效應(yīng)，變壓器也會受到很大程度的損害，所以采取補(bǔ)救措施的意義不大，需要重新更換電力變壓器。針對電力變壓器繞組出現(xiàn)變形的情況，相關(guān)的檢修人員應(yīng)依據(jù)繞組的變形程度，制定合理的電力變壓器檢修周期為防止變壓器的短路、減少繞組變形奠定基礎(chǔ)。

2.3 絕緣的故障

目前，普遍使用的電力變壓器是油浸變壓器與干式樹脂變壓器，需要注意的是電力變壓器的絕緣是變壓器能夠正常工作與正常運(yùn)行的基本條件，可以說電力變壓器能否長久的使用與變壓器內(nèi)部的絕緣材料有密切的關(guān)系。除短路故障外，變壓器內(nèi)部絕緣系統(tǒng)的損壞也是造成電力變壓器出現(xiàn)故障的重要原因之一。在油浸變壓器中，我們發(fā)現(xiàn)主要的絕緣材料是絕緣油與固體絕緣材料，包括絕緣紙、絕緣木板等，這些絕緣材料容易受環(huán)境、氣溫等因素的影響發(fā)生分解，進(jìn)而在一定程度上喪失了絕緣強(qiáng)度，引發(fā)絕緣故障。事實(shí)上，維護(hù)較好的變壓器，其實(shí)際壽命能夠達(dá)到50-70年，由此看來，維護(hù)變壓器中絕緣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，有助于提高變壓器的使用壽命，同時也能夠保證供電的可靠性。

3 電力變壓器的診斷方法

3.1 對短路的檢測

根據(jù)我國電力的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)定的110kV電力變壓器的短路所表現(xiàn)的容量應(yīng)為800MVA，能承受的最大而非對稱短路的電流系數(shù)為2.55，另外，需要注意的一點(diǎn)是電網(wǎng)在最大運(yùn)行方式110kV時，三相出口的短路容量為1844MVA，35kV三相出口的短路為365MVA，而10kV三相出口的短路則為225.5MVA，如若短路的容量小于上述數(shù)值，那么極有可能出現(xiàn)短路事故，由此看來，電力變壓器短路的檢測可以通過此些數(shù)值進(jìn)行檢測。

3.2 繞組直流電阻的檢測

對于電力變壓器的安全運(yùn)行，繞組直流電阻的檢測是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。從整體上看，變壓器繞組直流電阻在正常情況下為1-3年檢測一次，但是如若出現(xiàn)了特殊情況，檢測的周期會被縮短。正常的繞組直流電阻的運(yùn)行狀況為：變壓器的容量大致在1.6MVA以上，相應(yīng)的繞組直流電阻相互之間的差別應(yīng)小于2%，由無中性點(diǎn)引出的繞組線間的差別應(yīng)小于三相平均值的1%，而R1與R2分別的穩(wěn)度t1與t2時的電阻值，T作為常數(shù)，保持銅導(dǎo)線為235，而鋁導(dǎo)線為225。具體的測直流電阻的方法是在繞組的被試端子間通入直流，待瞬間過程結(jié)束，電流呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)后，記錄此時的電阻值以及繞組的溫度。

3.3 絕緣電阻的檢測

絕緣電阻的檢測從某種程度上講，是對變壓器絕緣性能的檢測，在檢測的過程中會斷定溫度、電場以及化學(xué)因素等對絕緣系統(tǒng)所造成的影響，這一檢測過程能夠靈敏的測出變壓器的絕緣受潮性以及抗絕緣劣化性等。電力變壓器絕緣電阻的檢測在過去很長一段時間內(nèi)采用的絕緣電阻為R60，也就是在一分鐘內(nèi)測出絕緣電阻值，而對大中型變壓器的測量吸收比值為R60/R15，這種檢測方法對繞組絕緣受潮有一定的積極作用。然而近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大容量的電力變壓器開始廣泛使用，絕緣電阻的干燥工藝也在不斷增強(qiáng)，與此同時絕緣電阻的絕對值也在增大，測量的吸收比值變?yōu)镽600/R60，測量吸收比值的變化有助于正確解決電力變壓器遇到的電阻問題。

4 結(jié)束語

電力變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中重要的構(gòu)成部分，它在電網(wǎng)中的地位日益凸顯。要想使得電力變壓器在安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)中運(yùn)行，就必須及時的發(fā)現(xiàn)電力變壓器在工作過程中出現(xiàn)的故障，對其進(jìn)行有效的診斷，并及時采取相應(yīng)的解決措施，進(jìn)而為營造安全、穩(wěn)定的電網(wǎng)環(huán)境奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉斌.電力變壓器故障診斷方法與檢修輔助決策系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學(xué)，2013.

[2]孫文仲.電力變壓器的高壓試驗(yàn)及故障診斷方法與研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[3]喬悅.智能信息融合技術(shù)在變壓器故障診斷中的應(yīng)用研究[D].湖南大學(xué)，2011.