电力变压器状态评估及故障诊断方法研究 周保萍

电力变压器状态评估及故障诊断方法研究周保萍

发表时间：2018-05-14T17:00:04.487Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：周保萍

[导读] 摘要：变压器在整个电力系统中发挥着非常重要的作用，随着电力系统的迅速发展，对变压器状态监测与故障预防显得尤为重要。

（大唐太原第二热电厂山西省太原市 030041）

摘要：变压器在整个电力系统中发挥着非常重要的作用，随着电力系统的迅速发展，对变压器状态监测与故障预防显得尤为重要。变压器状态检修的核心工作是及时掌握变压器的运行状态，并采用合理的方法对存在的风险和隐患进行准确评估，从而制定出科学的检修计划，进而维护电力系统安全地运行。本文就电力变压器状态评估及故障诊断方法进行了分析研究。

关键词：电力变压器；状态评估；故障诊断方法

变压器在整个输变电系统中占有着举足轻重的地位，因为整个输电系统的系统化、安全化运行以及经济效益都取决于变压器能可靠、稳定性地运行。所以，正确评估电力变压器的运行状态，合理使用电力变压器，及时地维修电力变压器的运行故障等有着比较深远的意义，变压器的健康运行将给电力企业带来良好的经济和社会效益。

1 强化电力变压器状态检修的必要性

电力变压器进行状态检修的时候，往往会涉及到许多检测和监测手段，还需要收集大量的信息，这是获得有效检测结果的必要保证。利用状态检修不仅可以有效节约检修成本，而且状态检修属于事前控制范畴，它可以在故障发生之前提前对其加以预测，从而使得检修工作可以更顺利地开展。原因有二：状态检修是以可靠性和预防性为中心的。状态检修基于对设备运行状态的掌握，可以做到该修必修，增强了对事故的预防性，从而有利于节约人力和物力，尽可能地降低停电检修时间和因此带来的其他损失，为电网的效益提升做出贡献；其次，状态检修降低了因检修引发其它故障的可能性。由于状态检修提高了对事故的预见性，降低了对电力变压器盲目停电检修带来的损失，也降低了停电检修时，引发其它故障的可能性，从而更加有利于系统内运行变压器的寿命和经济运行水平。

2 变压器状态在线监测技术

2.1铁心接地在线监测技术

该技术相对比较成熟，可以及时发现铁心及夹件多点接地，防止形成环流，降低变压器的使用寿命。当铁心上沉淀有油泥或金属碎屑时，会出现多点接地，进而形成闭合回路。因为变压器在强磁场下运行，主磁通穿过上述回路时，会形成感应电流，危及变压器的安全运行。单点接地时，电流非常小，接近于零；当多点接地时，匝内将有环流流通，通常可达几十安，严重威胁变压器的使用寿命。该法中，使用钳形电流表测试接地电流时，要注意排除干扰，一般采用钳形电流表紧靠接地线，测得一个电流值，再将地线钳入，测第二次电流值，两次电流值之差则为实际接地电流。可以在变压器铁心回路中串接入铁心接地电流表，通过定期对铁心接地电流表电流值监测，从而发现变压器铁心是否存在多点接地现象，及时发现变压器故障。

2.2 变压器局部放电带电检测技术

变压器局部放电，指的是在一定电场作用下，导体之间的绝缘部分被击穿而放电。变压器之所以会出现局部放电现象，主要就是因为在变压器的绝缘处，电场强度较为集中，而电场就有可能导致绝缘部分被击穿，从而出现放电现象。虽然局部放电能量较小，而且绝缘结构被击穿的部分往往也很小，但如果长时间地破坏绝缘材料，最终将使得变压器故障。所以对局部放电进行检测是非常必要的。要对变压器局部放电带电进行检测，需要依赖于专门的检测设备。另外，对变压器油中气体含量进行监测也可发现变压器局部放电现象。

2.3 油色谱在线监测技术

变压器油色谱在线监测技术主要是通过监测油中微量气体的变化来掌握变压器是否出现放电、过热等缺陷。按照油气分离和检测原理可以分为：气相色谱法、燃料电池法、光声光谱法等。

气相色谱法主要是通过气相色谱分析仪分析油中气体含量，包括CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO2、H2等气体，一般采用N2作为载气，通过色谱柱对气体进行分离，再由检测器对各气体含量进行检测，该法需要定期补充载气和更换色谱柱。

光声光谱法是利用气体分子吸收特定频率的电磁波后，温度上升，从而使气体热能升高，致使气体与周围介质产生压力波动，根据气体的光声效应，会产生特定的声信号，再通过高灵敏微音传感器和压电陶瓷传声器检测到声信号，来判断变压器的状态。该法无需载气，维护也比较简单。

燃料电池法，是利用渗透膜原理将油中的气体析出，再通过燃料电池原理来检定气体，检定器燃料就是被检定的气体，所以无须外源，整个装置结构相对简单。因为变压器发生放电或过热的故障时都有H2产生，所以该法以监测H2为主，成本较低，能够起到预警的作用。

2.4 其他在线监测方法

变压器状态的在线监测方法还有很多，如绕组变形法，当变压器绕组发生变形或位移时，会使得短路阻抗发生变化，通过在线测量变压器三相电压和电流值，采用递推最小二乘法计算出短路电抗和电阻，从而掌握变压器的状态；变压器振动法，此法是在变压器上安装振动加速度传感器，来监测变压器运行时的振动信号，通过对振动信号的分析，来掌握变压器绕组运行状态；此外还有：绝缘电阻法、红外热像法、绝缘功率因数测试法、激励电流法等。

将来对在线监测技术研究，首先应研究技术标准，对运行条件、测量精度、安全性等都应该提出统一的要求；再者，目前在线监测设备还缺少数据传输功能，这限制了在线监测功能的发挥，加强监测设备通信功能的研究，建设综合的在线监测设备平台，实现远程分析电力系统各变压器的运行状态，是今后一个重要发展方向。

3 电力变压器故障诊断方法研究

3.1 变压器漏油

此故障不仅会造成严重的环境污染和经济损失，还将影响变压器安全稳定地运行。变压器漏油可分为以下几种情况：

第一，油箱焊接处漏油。对于渗漏点能利用铁板补焊；对于两个面的连接位置，先将铁板剪裁为纺锤状，再实施补焊；对于三个面的连接部位，就要结合实际情况把铁板剪裁为三角形状，再实施补焊。

第二，防爆管漏油。防爆管的主要作用是当变压器内部压力升高时，防爆管首先释放掉多余能量，保证变压器油箱不发生破裂、变形。然而防爆管自身的玻璃膜却很容易因震动而破裂，又不能及时的更换防爆管的玻璃膜，进而使变压器绝缘纸容易受潮。对于此故障，