淺析電力變壓器故障診斷及檢修

趙小平

（神木職業(yè)技術學院，陜西神木，719300）

0 引言

在我國當前的電力系統(tǒng)中，電力變壓器是應用最廣泛的設備，作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的基本構成而存在。如果電力變壓器出現(xiàn)故障則會對各行各業(yè)的用電產(chǎn)生嚴重的影響，為了正常的用電供給，滿足社會發(fā)展的用電需求，必須要提升電力變壓器的穩(wěn)定性，降低故障率，為人們的生活提供便利條件。通過了解當前電力變壓器故障的類型，提升檢修工作的水平，為電力系統(tǒng)的安全運轉打下良好基礎，具有重要的意義[1]。常見電力變壓器的構造如圖1所示。

圖1 變壓器的構造

1 電力變壓器的常見故障及原因分析

1.1 變壓器滲油故障

滲油故障是電力變壓器的常見故障。滲油嚴重時，不但會影響變壓器的絕緣性能、造成變壓器器停機或者設備損毀，而且會造成絕緣油的浪費，并且會造成空氣污染。[1]。

1.2 接頭過熱故障

變壓器的載流接頭是變壓器的重要部分。如果變壓器的載流接頭連接不穩(wěn)，那么會導致接頭過熱，進而將接頭燒毀。這種情況會嚴重危害到變壓器的安全運行。共作人員在巡檢過程中一定要加強接頭的檢查，認真記錄接頭的溫度，進而預防由于接頭過熱引發(fā)的事故。

1.3 絕緣故障

在正常運行過程中，為了保證變壓器的一次側和二次側線圈間的絕緣、保證鐵心硅鋼片間的絕緣，變壓器設置了絕緣油和絕緣紙板等，來保證絕緣。有以下幾種原因可能會導致絕緣故障：（1）部分變壓器采用薄絕緣、小油道的設計制造，容易造成絕緣故障。（2）受到污染的絕緣油絕緣強度會明顯下降，進而會導致整體絕緣性能的下降。

1.4 磁路部分故障

變壓器的磁路發(fā)生故障，包括以下情況：鐵芯、夾件及鐵軛中的故障。以下原因會導致磁路故障：（1）變壓器在運行過程中由于各種原因造成多點接地，會導致鐵芯發(fā)熱，甚至跳閘。（2）硅鋼片直接絕緣損壞、產(chǎn)生較大渦流，渦流產(chǎn)生的熱量不但會增加鐵損，而且會使得變壓器溫度過高。

1.5 分接開關故障

分接開關可以調(diào)節(jié)變壓器的變比，進而輸出不同等級的電壓。分接開關的常見故障有以下幾種：引線松動、分接開關的觸頭接觸故障、分接開關的觸頭間短路。造成這些故障的原因很多。例如：開關觸頭氧化嚴重、分接開關不能到位、質(zhì)量問題等。

1.6 高壓套管故障

高壓套管是連接外部電網(wǎng)高壓部分與變壓器的橋梁，并具有絕緣和保護的作用。高壓套管裸露在環(huán)境中、經(jīng)過風吹日曬，容易產(chǎn)生故障。以下情況可能導致高壓套管損壞：（1）由于漏油導致套管溫度過高；（2）由于密封不良導致套管進水；（3）由于灰塵、污漬導致套管污閃。

2 電力變壓器的故障診斷技術

2.1 變壓器油中溶解氣體分析

現(xiàn)階段的電力變壓器故障診斷工作來看，主要分為幾個時期，在對電力變壓器的絕緣油故障的診斷工作，屬于早期階段，主要是對變壓器油中的溶解氣體進行分析，從而掌握變壓器產(chǎn)生故障的原因與形式。這一診斷技術得到了廣泛的認可，實現(xiàn)了變壓器故障診斷效率的提升。在當前的變壓器油溶解氣體判斷中，主要有比例法、特征氣體法以及模糊診斷法等方法。盡管這種方法能夠起到一定的作用，但是同樣存在一定的局限性，無法對其中存在的故障進行完全客觀的診斷。

2.2 變壓器紅外診斷

紅外診斷是指在進行電力變壓器的故障診斷時，采用非接觸的方法，借助紅外診斷的手段，對變壓器中存在的故障進行分析。這種檢測手段相較于溶解氣體分析來說，應用范圍更廣，主要是對變壓器溫度分布場進行研究，對其中存在的缺陷部位進行準確的定位，從而找出其中存在的故障點。相較于其他技術來說，紅外診斷的應用范圍更廣，不會受到外界高壓電場的影響，同時能夠在檢測過程中，實現(xiàn)變壓器的正常運轉。這種檢測方法具有安全、經(jīng)濟以及可靠性較高的優(yōu)勢，提升了診斷效率[2]。

2.3 推理診斷技術

對電力變壓器有整體的認識，清楚變壓器的基本結構及工作原理后，才能對故障有整體的把握。根據(jù)變壓器的結構和原理，利用推理的方法推導出故障，這就是推理診斷技術。推理診斷技術包括以下三個要點：其一是模式識別，固有的模式對較為數(shù)據(jù)進行測定，這樣可以幫助工作人員迅速鎖定故障；其二是限定值比較法，利用變壓器的實際參數(shù)和理論參數(shù)進行比較，進而推導故障；其三是綜合故障診斷，也就是基于經(jīng)驗法、網(wǎng)絡法、大數(shù)據(jù)方法等，綜合進行故障診斷的一種方法[3]。

3 電力變壓器保護機制

3.1 瓦斯保護

變壓器中主要的保護措施指的是瓦斯保護，變壓器的油面水平以及油箱故障都可以借助瓦斯進行映射。若是變壓器系統(tǒng)存在輕微故障問題，油面便會下降，瓦斯信號發(fā)出，當發(fā)生的故障比較嚴重時，會產(chǎn)生大量氣體，觸發(fā)跳閘。當變壓器出現(xiàn)了內(nèi)部故障時，局部發(fā)熱狀況便會出現(xiàn)，此時會出現(xiàn)油面下降的狀況。當故障問題比較嚴重時，瓦斯氣體的產(chǎn)生增大了變壓器內(nèi)部壓力強度，使得油逐漸向油枕方向移動，擋板會克服彈簧阻力，使得磁鐵逐漸朝著干簧方向轉移，連接干簧觸點，引發(fā)跳閘狀況。

3.2 電壓與電流保護作用

當變壓器的內(nèi)部和外部同時出現(xiàn)故障時，則會產(chǎn)生差動保護與瓦斯保護，在變壓器裝置體系中，需要安裝電流保護裝置。結合變壓器自身容量與系統(tǒng)短路電流大小的差異，就不同的保護方案進行選取。

3.3 后備保護作用

主變壓器在處于運行狀態(tài)時表現(xiàn)出阻抗大的特征，所以，若是主變壓器在低壓一側出現(xiàn)了故障，那么高壓側的正常運行不會受到影響，高壓側穩(wěn)定性能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓閉鎖的有效保護，那么在主變壓器進行運行時，通過采取完善后備保護措施來借助高壓側與低壓側進行并聯(lián)開放的形勢，提升閉鎖回路開放的靈活性。

4 減少電力變壓器故障的措施

4.1 完善檢查預防工作

在電力系統(tǒng)的運行中，通過開展高效的檢查與預防工作，能夠有效地避免電力變壓器出現(xiàn)故障的幾率。這就需要工作人員在開展工作的時候，應該嚴格地按照檢查標準，提升檢修效率，降低電力企業(yè)的損失，保障電力企業(yè)的健康穩(wěn)定運行。在開展變壓器檢測的時候，工作人員應該將變壓器的運作狀態(tài)列為受檢目標，保證變壓器在運行過程中的穩(wěn)定。通過進行定期檢測，能夠?qū)ψ儔浩鞯姆€(wěn)定運行提供保障，一旦在檢測過程中出現(xiàn)故障，必須要及時的與檢修部門進行聯(lián)系，同時針對性開展修理工作。在開展完善的檢查與預防工作下，能夠?qū)崿F(xiàn)故障風險率的降低，實現(xiàn)變壓器使用效率的提升[4]。

4.2 安裝檢測設備

在目前的電力系統(tǒng)中，存在許多大型的電力變壓器，不僅體積龐大，同時內(nèi)部結構異常復雜，工作人員在進行檢修的過程中，會遇到許多的困難，增加了工作人員的負擔。通過安裝先進的檢測設備，能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部出現(xiàn)的故障進行細致的檢測，從而降低故障的發(fā)生，實現(xiàn)變壓器穩(wěn)定性的改善。在對一些中大型電力變壓器開展檢修工作的時候，經(jīng)常會遇到繞組變形的現(xiàn)象，技術人員在對其進行檢修的時候，應該采用吊罩檢查的手段，降低繞組變形的發(fā)生幾率。特別是對于一些體型較大的電力變壓器來說，其自身的結構尤為復雜，技術人員需要將其中的變壓器油排空，同時開展相應的檢查工作。通過進行檢測設備的安裝，能夠彌補技術人員檢修中存在的不足，通過開展自動化檢測，提升變壓器的穩(wěn)定性[5]。

4.3 提升檢修人員技術水平

隨著科學技術的快速發(fā)展，電力變壓器的構造也更加復雜，為了更好的提升故障檢修的水平，必須要打造高水平的檢修隊伍，通過提升檢修人員的技術水平，應對各種復雜的變壓器故障。電力企業(yè)想要獲得更好的發(fā)展，必須要強化對技術人員的培訓，通過定期的開展相應的技能培訓，保障變壓器檢修工作的效率。對于電力企業(yè)而言，檢修人員的素質(zhì)，直接影響著自身的運行的穩(wěn)定性，而在進行檢修人員培養(yǎng)的過程中，不僅需要進行先進檢修工藝的培訓，同時需要增強工作人員的道德作用，嚴格的按照相關的規(guī)章制度開展工作。除此之外，電力企業(yè)可以采取外部擴張的方式，吸納更多高素質(zhì)、高水平的檢修人才，實現(xiàn)自身檢修水平的提升。而在日常工作中，應該加強檢修人員的交流，通過總結經(jīng)驗，探究更多的故障診斷與檢修方法，改善變壓器的運行狀態(tài)。

4.4 進行繼電保護系統(tǒng)的設置

在對保護系統(tǒng)進行設計時，需要嚴格按照機電保護裝置規(guī)范要求開展，結合國家政策調(diào)整設計參數(shù)。同時，需要嚴格把控設備選型，保證繼電保護裝置的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。在開展維護工作時，需要重點關注繼電保護裝置執(zhí)行狀況與定值計算結果，確保保護裝置按照標準要求投入使用。對保護定值需要認真進行驗算，核算母差保護、差動保護等數(shù)值，保證可選擇性與可靠性。在對端子箱與繼電保護裝置進行巡視的過程中，需要重點檢查繼電保護裝置的運行狀態(tài)。借助對線路縱差保護與母差保護在線進行監(jiān)測的方式，對異常狀況是否出現(xiàn)進行評判。要重點檢查戶外設備防雨與防塵措施。與此同時，要結合電網(wǎng)運行狀態(tài)和變電站投入保護裝置來對二次回路與自投裝置的完好性進行判斷，保證其能夠正常穩(wěn)定運行。