電力變壓器是輸電和配電網絡中最重要的設備之一，對保證電力系統的安全運行起著舉足輕重的影響。由于電力變壓器設計制造質量和運行等諸多方面的原因，惡性事故和故障時有發生，嚴重影響了電網的安全運行。本文筆者根據自己的實踐經驗，探討了電力變壓器故障檢測與診斷。

　　《湖南電力》是國內電力科技期刊中內容豐富、傳播面廣、權威可靠的學術性與技術性相結合的行業主導性刊物，讀、作者遍及全國，包括發、供電企業、輸變電企業、科研院所、大專院校、生產廠家等。本刊為湖南省一級期刊。本刊發行范圍主要包括各廠、網管理負責人、生產負責人和有關生產技術人員等。

　　電力變壓器是電力系統中重要的電氣設備之一，它一旦發生事故，則所需的修復時間較長，造成的影響也比較嚴重。隨著我國電力工業的迅速發展，電網規模不斷擴大，電力變壓器的單機容量和安裝容量隨之不斷增加，電壓等級也在不斷地提高。一般而言，容量越大，電壓等級越高，變壓器故障造成的損失也就越大。近年來，電力變壓器雖然由于材料的改進、設計方法和制造技術的提高，運行可靠率有所提高，但仍會發生料想不到的事故。

　　一、變壓器故障運行時的特征

　　電力變壓器在運行中發生故障時，除油中氣體成分和電氣參數發生變化外，一般常伴有某些部位的外表顏色、氣味、聲音、溫度、油位等的變化，結合這些變化對分析與綜合診斷變壓器的故障部位性質、程度、趨勢和嚴重性等起到一定的作用。

　　1、外觀異常

　　(l)防爆筒薄膜龜裂破損。當油枕呼吸器發生堵塞，變壓器不能進行正常的呼吸，會使得油枕上方空氣壓力變化，引起防爆筒薄膜破損，防爆管失去作用，水和潮氣進入變壓器內使絕緣受潮。

　　(2)套管閃絡放電。套管閃絡放電會造成發熱、老化、引起短路甚至爆炸。

　　(3)滲漏油。滲漏油是變壓器常見的問題。滲漏油的主要部位為大蓋與本體結合部、放油門、散熱器間閥接口、氣體繼電器及套管基座等處。

　　2、顏色、氣味異常

　　變壓器的許多故障都伴隨有過熱現象，使某些部件局部過熱，引起有關部件顏色變化或產生特殊焦臭氣味等。

　　(l)線卡處過熱引起異常。套管與設備卡線連接部位螺絲松動、接觸面氧化嚴重等使接頭過熱、顏色變暗并失去光澤。套管污穢嚴重或有損傷引起異常。套管污穢嚴重有損傷而發生閃絡放電會產生一種特殊焦臭氣味。

　　(2)呼吸器硅膠變色。呼吸器的硅膠一般為變色硅膠或摻有變色硅膠的無色硅膠，其目的是便于運行人員監視。硅膠的作用是吸附進入變壓器油枕中的潮氣，以免變壓器絕緣受潮。正常情況下變色硅膠應呈淺藍色，若變為粉紅色說明已經失效。

　　(3)變壓器氣體繼電器內有氣體。正常情況下，變壓器氣體繼電器內充滿了變壓器油。若氣體繼電器內有瓦斯氣體，會造成輕瓦斯保護動作，嚴重時則會造成重瓦斯跳間。

　　3、聲響異常

　　變壓器故障運行時，從運行中聲音的變化可發現與正常運行時有明顯差異。變壓器是靜態運行的電力設備，正常運行時在交流電磁場的作用下，變壓器器身會發出輕微連續的“嗡嗡”聲，常被稱為交流電磁聲，簡稱交流聲。正常運行中變壓器發出的“嗡嗡”聲是連續均勻的，如果產生的聲音不均勻擁特殊的響聲，應視為不正常現象。

　　4、溫度異常

　　(l)內部故障引起溫度異常。變壓器內部故障，如繞組匝間或相間短路、裸金屬過熱、鐵心多點接地、渦流增大等，都會引起變壓器溫度異常。

　　(2)散熱器閥門不通引起溫度異常。新安裝或大修后變壓器散熱器閥門如忘記打開，使變壓器油不能正常循環散熱，也會引起溫度升高。

　　(3)呼吸器堵塞或嚴重漏油引起溫度異常。變壓器呼吸器堵塞或油量嚴重不足也會影響其散熱效果，導致溫度升高。

　　5、油位異常

　　變壓器儲油柜的油位表或油位計溫度刻度，是標志變壓器不同油溫時的油面標志，根據標志可以判斷是否需要加油或放油，運行中變壓器溫度的變化會使油體積變化，從而引起油位的上下位移。

　　二、電力變壓器常規在線監測的方法

　　1、變壓器繞組變形在線監測

　　變壓器繞組變形(如軸向、徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等)是由于繞組經受了軸向、幅向力的作用以及強大的短路力作用。常規的吊罩檢查只能看到高壓繞組的狀況，而在高壓繞組內部的中、低壓繞組所發生的形變根本無法看到。變壓器繞組在線監測的基本原理是根據變壓器繞組的短路電抗值的變化進行變形與否的監測和判斷。因為繞組的短路電抗值與繞組的變形程度、幾何尺寸以及位置變化密切相關，即短路電抗直接取決于繞組的幾何結構。在工頻電壓不變的情況下，短路阻抗及阻抗中的電感分量與變壓器繞組的幾何形狀及位移相關。通過理論研究和實際測試，實時監測繞組短路電抗的變化對在線監測變壓器繞組變形具有很好的實效性。

　　2、變壓器局部放電在線監測

　　變壓器局部放電是反映高壓電氣設備狀態的一個重要標志。因為很多故障均產生局部放電。一般情況下，如果變壓器油中發現了特征氣體則表明其內部已經存在比較嚴重的局部放電。局部放電能有效反映變壓器內部的絕緣狀況。變壓器局部放電在線監測技術借助先進的傳感技術和電子技術，根據超聲波原理將高頻聲學傳感器放在油箱外部以便測取局部放電或電弧放電所產生的暫態聲音信號。

　　3、變壓器油性能指標在線監測

　　變壓器油性能的在線監測專家系統由數據庫、知識庫、推理機、知識獲取和人機接口等幾部分組成。數據庫的主要功能是存儲并及時提供變壓器油質變化的各項指標和歷史數據。數據庫中的各種指標和信息中還包括對油質的缺陷分析和處理結果，可以為監測維護人員提供詳細的油性能數據。知識庫用來存儲與變壓器分析相關的經驗和知識。推理機的作用是從數據庫中提取數據后再以邏輯方式對油狀況進行推理分析。

　　三、 DGA故障診斷方法

　　1、油中氣體色譜分析法(DGA)的原理

　　目前變壓器幾乎都是用油來絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機絕緣材料(紙和紙板等)在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質，裂解成低分子氣體，由于含有不同化學鍵結構的碳氫化合物有著不同的熱穩定性，所以絕緣油隨著故障點溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴，每一種烴類氣體最大產氣率都有一個特定的溫度范圍，故絕緣油在各不相同的故障性質下產生不同成分、不同含量的烴類氣體。由此可見，油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設備電氣異常的特征量。

　　2、三比值法

　　充油電氣設備的故障診斷也不能只依賴于油中溶解氣體的組分含量，還應取決于氣體的相對含量。通過哈斯特的熱力學研究結果表明，隨著故障點溫度的升高，變壓器油裂解產生烴類氣體按CH4→C2 H6→C2 H4→C2 H2的順序推移，并且指出低溫時H2是由于局部放電的離子碰撞游離所產生的。三比值法的原理是根據充油電氣設備內部油氣體在故障下裂解產生氣體組分含量的相對濃度與溫度的相互依賴關系。從5種特征氣體中選用兩種溶解度和擴散系數相近的氣體組分組成三對比值，以不同的編碼表示。

　　結語

　　本文闡述了電力變壓器故障運行時的特征，并分析了電力變壓器常規在線監測的方法，此外還分析了DGA故障診斷方法，具有一定的實用價值。進入21世紀電力行業將有更大的發展，電力變壓器的故障診斷與狀態檢修作為我國電力系統實現體制轉變、提高電力設備的科學管理水平的有力措施，是今后在電力生產中努力和發展的方向。

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