變壓器故障的綜合診斷

羅　莉 王理強(qiáng) 艾艷榮

（國(guó)網(wǎng)武漢供電公司檢修分公司，湖北 武漢 430050）

變壓器故障的綜合診斷

羅莉 王理強(qiáng) 艾艷榮

（國(guó)網(wǎng)武漢供電公司檢修分公司，湖北 武漢 430050）

本文通過(guò)對(duì)電力變壓器巡檢、例行試驗(yàn)、診斷性試驗(yàn)，如紅外熱像檢測(cè)、油中氣體色譜分析、電氣試驗(yàn)、油中含水量等等，探討試驗(yàn)有效性，并對(duì)檢測(cè)方法、故障診斷提出建議。

變壓器；故障類型；試驗(yàn)有效性；分析方式

一、變壓器的故障類型

變壓器的故障有很多種，通常被分為內(nèi)部故障和外部故障。比較普遍和常見較多的故障，有變壓器短路故障、鐵芯故障、絕緣故障、放電故障、有載調(diào)壓分接開關(guān)故障、滲漏油故障、絕緣油流帶電故障、保護(hù)誤動(dòng)跳閘故障等。

變壓器的種種不同類型的故障，有的可能是反映的熱故障，有的可能是反映的放電故障，有的可能是既反映熱故障又存在放電故障。因?yàn)樽儔浩鲙щ娺\(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)部故障原因常常不是單一的，一般存在過(guò)熱的同時(shí)還存在局部放電，并且故障是在不停發(fā)展和劣變。局部過(guò)熱導(dǎo)致絕緣故障發(fā)展成局部放電，致使電擊穿，由此又加劇了溫度升高過(guò)熱，因此在判斷原因時(shí)應(yīng)考慮綜合分析。這些故障會(huì)使絕緣材料分解產(chǎn)生多種特征氣體，同時(shí)會(huì)伴隨有些電氣、物理、化學(xué)性能的變化。有的時(shí)候，隨著內(nèi)部故障發(fā)生和發(fā)展，設(shè)備內(nèi)部壓力和絕緣油溫上升等，從變壓器外部也可能發(fā)現(xiàn)某些異?，F(xiàn)象。因此，在頒布執(zhí)行的DL/T 393-2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中，變壓器的檢查項(xiàng)目共巡視檢查（表1）、例行性試驗(yàn)（表2）和診斷性試驗(yàn)（表3）共三大類，涉及有30多項(xiàng)，如何運(yùn)用這些項(xiàng)目規(guī)范和有效開展?fàn)顟B(tài)檢修工作，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷故障，需要我們多思考多總結(jié)。

二、巡檢

隨著變壓器內(nèi)部故障的發(fā)生與發(fā)展，設(shè)備內(nèi)部壓力和絕緣油溫度上升等，從變壓器外部也可能發(fā)現(xiàn)某些異?，F(xiàn)象。

在監(jiān)測(cè)故障過(guò)程中，應(yīng)仔細(xì)觀察負(fù)荷電流、絕緣油溫的變化，油位與絕緣油溫的關(guān)系；本體及輔助設(shè)備的異響及其震動(dòng)等變化，外殼有無(wú)局部發(fā)熱等；氣體繼電器或其他保護(hù)發(fā)生動(dòng)作跳閘時(shí)，應(yīng)查看設(shè)備的防爆膜、壓力釋放器是否破裂、噴油、漏油、異常震動(dòng)、油箱變形、放電痕跡以及輔助設(shè)備有無(wú)異常現(xiàn)象等。

而變壓器滲漏故障在一般情況下不存在熱或電故障的特征。變壓器滲漏故障不單單表現(xiàn)為滲、漏油，同時(shí)在空氣中的水分子和氧氣分子會(huì)通過(guò)滲漏的部位慢慢滲透進(jìn)變壓器本體內(nèi)，從而導(dǎo)致油、紙等絕緣材料的受潮和劣化加劇，引起變壓器絕緣損壞。極端情況下會(huì)發(fā)生在正常運(yùn)行時(shí)，因匝間絕緣降低造成繞組損壞。因此，在變壓器安裝檢修時(shí)要非常注意檢修質(zhì)量，同時(shí)要認(rèn)真檢查運(yùn)維，特別是注意防潮進(jìn)水，及時(shí)更換變色呼吸器硅膠。

表1　

表2　

表3　

三、紅外熱像檢測(cè)

通過(guò)紅外熱像檢測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部過(guò)熱缺陷。

但由于變壓器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其部件也特別多，有一些故障用紅外的方法進(jìn)行檢測(cè)和診斷效果很理想，也有些故障用紅外的方法進(jìn)行檢測(cè)效果并不好。如變壓器外部故障可直接用紅外成像儀檢測(cè)，變壓器高低壓套管的許多故障亦可利用紅外成像儀檢測(cè)。變壓器本體內(nèi)部故障，主要包含繞組線圈、本體絕緣、鐵芯、引線、有載調(diào)壓分接開關(guān)、支架等部件的缺陷。由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和熱傳遞過(guò)程的復(fù)雜性，要利用紅外成像直接檢測(cè)到變壓器本體內(nèi)部的種種故障是非常困難的。因此對(duì)于油浸是變壓器而言，變壓器鐵芯局部發(fā)熱故障起源于鐵芯硅鋼片間短路或鐵芯多點(diǎn)接地，故障點(diǎn)產(chǎn)生的熱功率往往不能反映到外部來(lái)。

四、油中氣體色譜分析

不管是熱故障還是電故障，都會(huì)導(dǎo)致油紙絕緣中產(chǎn)生故障特征氣體。這些特征氣體大部分溶解在絕緣油中，少量氣體上升至絕緣油的表面進(jìn)入氣體繼電器。通過(guò)油中溶解氣體色譜分析來(lái)檢測(cè)變壓器內(nèi)部潛伏性故障，知曉故障發(fā)生的原因，不斷地了解故障的發(fā)展趨勢(shì)，掌握故障嚴(yán)重程度，是油中溶解氣體分析的主要任務(wù)。通過(guò)變壓器絕緣油中氣體的色譜分析這種檢測(cè)的方法，針對(duì)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而且有效。油中氣體色譜分析對(duì)運(yùn)行變壓器內(nèi)部早期故障的診斷雖然靈敏，但是由于這種方法的技術(shù)特點(diǎn)，使它在故障的判斷上有不足之處。例如對(duì)故障的準(zhǔn)確部位無(wú)法確定，對(duì)于涉及由同一氣體特征的不同類型故障（如局部放電與進(jìn)水受潮）的故障易出現(xiàn)誤判。因此在診斷故障時(shí)，必須結(jié)合電氣試驗(yàn)，油化分析以及該變壓器的結(jié)構(gòu)、檢修、運(yùn)行等情況，綜合判斷故障的性質(zhì)及部位，并根據(jù)故障特征，可相應(yīng)采取紅外檢測(cè)、超聲波檢測(cè)和其他帶電檢測(cè)等技術(shù)手段加以綜合診斷。

五、電氣試驗(yàn)

對(duì)過(guò)熱性故障，為了查明故障部位在導(dǎo)電回路還是在磁路上，需要測(cè)繞組電阻、鐵芯接地電流。鐵芯絕緣電阻甚至空載試驗(yàn)（有時(shí)還需作單相空載試驗(yàn)），負(fù)載試驗(yàn)等。對(duì)于放電性故障，為了查明放電強(qiáng)度與放電位置，就需進(jìn)行局部放電試驗(yàn)、超聲波探測(cè)局部放電，檢查潛油泵以及有載調(diào)壓油箱等。當(dāng)認(rèn)為變壓器可能存在匝、層間短路故障時(shí)或在遭受近區(qū)突發(fā)短路后，還需進(jìn)行繞組各分接位置電壓比、短路阻抗測(cè)量以及變壓器繞組頻率響應(yīng)分析與原始記錄比較。

絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)和泄漏電流試驗(yàn)的有效性伴隨變壓器電壓等級(jí)的提高、容量和體積的增加而下降。因此單一靠絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)和泄漏電流來(lái)正確判斷繞組絕緣性能的準(zhǔn)確也較小，但對(duì)于小電容設(shè)備，實(shí)踐證明如電容性套管等，測(cè)量絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)和電容量仍是故障診斷的有效手段。

六、油質(zhì)分析

當(dāng)懷疑到故障可能涉及固體絕緣或絕緣過(guò)熱發(fā)生熱老化時(shí)，可進(jìn)行油中糠醛含量測(cè)定，油中糠醛含量測(cè)定是判斷變壓器老化程度的間接手段，但當(dāng)變壓器油經(jīng)處理凈化后會(huì)不同程度地降低油中糠醛含量。判斷變壓器老化程度的直接手段是測(cè)量絕緣紙的聚合度，但須利用變壓器吊芯檢查的機(jī)會(huì)進(jìn)行取樣。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)油中氫組分單一增高，懷疑到設(shè)備進(jìn)水受潮時(shí)，應(yīng)測(cè)定油中的微量水分，變壓器絕緣受潮時(shí)其介質(zhì)損耗因數(shù)值、絕緣油含水量等會(huì)升高。

當(dāng)油總烴含量很高時(shí)，應(yīng)查對(duì)油的閃點(diǎn)是否有下降的跡象。

結(jié)語(yǔ)

在變壓器故障診斷排查中，每種試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果是不能缺少的診斷分析參考量；每種試驗(yàn)項(xiàng)目不能單單孤立地去判斷，應(yīng)將相關(guān)的多個(gè)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果有機(jī)結(jié)合起來(lái)綜合診斷分析，這將有效大幅度提高判斷的準(zhǔn)確性。

［1］ DL/T 393-2010，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］ DL/T 722-2000，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則［S］.

［3］董其國(guó).電力變壓器故障與診斷［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2000.

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