探討配電變壓器故障與診斷技術(shù)

甄仲鵬

摘 要：變壓器的作用在整個電力系統(tǒng)中居于核心地位，有著不可取代的配電功能，然而，由于設(shè)計與選料不合理，以及多種內(nèi)外因素的影響，配電變壓器很容易出現(xiàn)各種故障問題，對此有必要深入診斷故障，研究出科學(xué)的診斷技術(shù)。文章分析了配電變壓器故障以及診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；故障；診斷技術(shù)

變壓器是配電系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運行水平影響著整個電力系統(tǒng)的供電，配電變壓器在現(xiàn)實工作中常出現(xiàn)多種故障問題，應(yīng)該重視故障判斷與診斷力度，采取科學(xué)的故障判斷技術(shù)，從而確保及時解除故障，減少故障問題的干擾，將故障控制在初始狀態(tài)，維護(hù)配電變壓器的安全，從整體上維護(hù)整個電力系統(tǒng)的安全供電。

1 配電變壓器局部放電故障與診斷技術(shù)

1.1 局部放電故障的監(jiān)測

導(dǎo)致配比局部放電的一大原因是變壓器局部地區(qū)電場超強度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于附近絕緣介質(zhì)的場強承受范圍，從而出現(xiàn)此處的放電現(xiàn)象，這其中伴隨著電流的產(chǎn)生，可能對變壓器帶來毀滅性的災(zāi)難，導(dǎo)致變壓器功能失靈，局部放電能夠帶來一定程度的物理效應(yīng)、化學(xué)變化，因為在放電的一閃那，其回路內(nèi)可能出現(xiàn)脈沖信號，同時附帶一些聲輻射、電磁等，高溫狀態(tài)下局部地區(qū)的材料將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然而，也正是因為這些化學(xué)反應(yīng)為局部放電監(jiān)測故障的監(jiān)測與管理帶來了依據(jù)。

為了能夠有效監(jiān)測局部放電現(xiàn)象，就要引進(jìn)一個狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運行原理體現(xiàn)為：配變在發(fā)生局部放電過程中，將產(chǎn)生大規(guī)模的脈沖信號，電流傳感器2能夠有效接收這些信號、信息，與此對應(yīng)的超聲傳感器3一般配設(shè)于變壓器外殼，則負(fù)責(zé)提取由于放電所帶來的聲波信號，然而，數(shù)據(jù)采集與控制單元4則負(fù)責(zé)對傳來的電流信號、聲波信號等實施模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將這一系列數(shù)據(jù)信息等傳輸至計算機(jī)系統(tǒng)，由該系統(tǒng)來負(fù)責(zé)處理與儲存數(shù)據(jù)信息。具體如圖1所示：

1.2 局部放電的診斷技術(shù)

對于配電變壓器來說，其局部放電故障的診斷一般要經(jīng)歷以下三大階段，第一，放電性能的鑒別。分析放電量的大小來明確放電的性質(zhì)，現(xiàn)階段，變壓器局部放電試驗通常將視在放電量當(dāng)成一大標(biāo)準(zhǔn)用來評判放電性能，通常參照電氣裝置預(yù)防性試驗的相關(guān)規(guī)程、制度等來進(jìn)行評價。第二，參照分布圖譜對應(yīng)分析局部放電故障的類別，放電是否嚴(yán)重等，這其中的原理體現(xiàn)在基于特定的測量間隔，對每一次放電的放電量加以采集，同時，依據(jù)一些重要的數(shù)據(jù)，例如：外加電壓相位，放電次數(shù)等，通過數(shù)據(jù)計算、分析等形成一個表格，在對應(yīng)編制出不同參數(shù)對應(yīng)的圖譜，參照圖譜來明確故障類別，評判放電是否嚴(yán)重等。第三，放電位置的研判。憑借測量聲波信號、電信號等來明確放電的具體位置。這其中的原理體現(xiàn)為：測出聲波、電信號等于介質(zhì)內(nèi)部傳輸中所產(chǎn)生的時差，再憑借聲波、電信號等傳輸?shù)乃俣鹊葎?chuàng)建一個數(shù)據(jù)模型，利用該模型來通過計算、分析等定位放電的具體位置。

2 噴油爆炸故障與診斷技術(shù)

噴油爆炸是配電變壓器常見的故障之一，通常噴油爆炸故障的發(fā)生將帶來諸多不良影響，可能導(dǎo)致絕緣受損，匝間短路現(xiàn)象可能導(dǎo)致部分地區(qū)過熱，從而出現(xiàn)絕緣受損現(xiàn)象，同時，變壓器中如果進(jìn)入水分，則可能導(dǎo)致絕緣受損，絕緣受損可能帶來短路故障。同時，噴油爆炸還可能造成局部線路斷線，從而出現(xiàn)電弧，引線連接的部分可能變松動，巨大的電流影響下很容易出現(xiàn)斷線危機(jī)，斷電位置出現(xiàn)高溫電弧，從而導(dǎo)致油體發(fā)生汽化現(xiàn)象，導(dǎo)致其內(nèi)部壓力上升。

導(dǎo)致這一故障多數(shù)是因為變壓器中存在一定的短路電流，也可能是因為高溫電弧造成了變壓器的老化變質(zhì)，在這種情況下繼電保護(hù)設(shè)備就無法真正地發(fā)揮運轉(zhuǎn)功能，無法及時地切斷電源，從而造成配電變壓器長時間處于故障危險狀態(tài)，特別是當(dāng)其內(nèi)部有著較大的壓力時，巨大的壓力將導(dǎo)致變壓器箱體發(fā)生噴油事故。

為了能夠提前預(yù)測出配變噴油爆炸故障，就應(yīng)該善于從引發(fā)故障的成因入手，對重點部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測、判斷。例如：時刻監(jiān)測變壓器二次出口線圈，以及二次母線斷路器上閘口等，動態(tài)檢查其是否存在短路現(xiàn)象，以及變壓器的出氣口要時刻保持通暢狀態(tài)，防止發(fā)生堵塞。

當(dāng)出現(xiàn)噴油故障時，要及時對二次短路進(jìn)行檢修處理，通過整頓過流保護(hù)整定值來達(dá)到對噴油事故的處理，或者及時疏通堵塞的氣孔。

3 變壓器繞組變形的在線監(jiān)測

配電變壓器由于所處環(huán)境的影響，很容易遭受外來作用力的干擾，例如：超強的短路力、軸向力等，巨大的干擾力作用下很容易出現(xiàn)繞組變形故障，這其中包括徑向尺寸的變化、彎曲、起鼓等，這些故障的產(chǎn)生可以通過在線監(jiān)測系統(tǒng)來進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)中頻響特性曲線低頻區(qū)的諧峰值出現(xiàn)一定范圍的波動時，就意味著繞組電桿出現(xiàn)了變形問題，相反，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其中頻諧峰值發(fā)生了大規(guī)模調(diào)整，則意味著繞組電感有起鼓和彎曲等問題，類似，若發(fā)現(xiàn)高頻區(qū)諧峰值有一定的變動，那么意味著繞組電桿對地電容則有一定的變動出現(xiàn)。

傳統(tǒng)的檢測技術(shù)具有一定的局限性，無法及時找到高壓繞組具體的運行狀態(tài)，也無法深入監(jiān)測變壓器內(nèi)部繞組的具體情況，繞組變形是變壓器面臨的一大故障，有著巨大的隱患性，甚至可能威脅到整個變壓器的常規(guī)運轉(zhuǎn)。

導(dǎo)致繞組變形的因素較為復(fù)雜，根源上可能由于設(shè)計不合理，或者未對電力系統(tǒng)的負(fù)荷以及所處環(huán)境做出調(diào)研、分析的基礎(chǔ)上就盲目選料，設(shè)計與選料的不合理都可能導(dǎo)致繞組變形。

同時，短路電流也是導(dǎo)致繞組變形的一大原因，變壓器運行中，若不能及時發(fā)電其繞組變形故障，如果接連讓變壓器運轉(zhuǎn)，則必將對變壓器帶來巨大的故障危機(jī)，對此則十分有必要對變壓器實施在線監(jiān)測，確保能及時發(fā)現(xiàn)故障，采取措施解除故障，提高變壓器的運行效率，確保其能長期發(fā)揮使用功能。

4 結(jié)束語

配電變壓器在實際工作過程中，由于外界不良因素的干擾，內(nèi)部作用力等的破壞難免出現(xiàn)多種故障問題，應(yīng)該根據(jù)故障的類別、深入分析故障產(chǎn)生的原因，并對應(yīng)采取科學(xué)的診斷技術(shù)，提前預(yù)知故障問題的來源，從而控制故障的出現(xiàn)，變壓器故障診斷對于整個電力系統(tǒng)都有著十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]徐名通.電力變壓器的運行和檢修[M].北京：水利電力出版社，1976.

[2]謝儉.低壓配電變壓器的維護(hù)與管理探討[J].科技致富向?qū)В?013（09）：162-162.

[3]王文恒.變壓器故障分析及處理[J].包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010，11（2）：23-25.

[4]蘇文輝，鞠平.模糊專家系統(tǒng)在電力變壓器在線故障診斷中的應(yīng)用初探[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2012，14（1）：12-14.

[5]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)測模型的改進(jìn)[J].高電壓技術(shù)，2003，29（04）：24-26.