变压器的运行故障及故障诊断分析关硕

变压器的运行故障及故障诊断分析关硕

关硕

（国家电投集团辽宁东方发电有限公司辽宁省113006）

摘要：电力变压器故障诊断技术能够检测出变压器运行中发生的故障，并对故障类型做出准确判断。例如绝缘油试验就是一种很重要的故障诊断方法，该方法能够有效排查变压器的潜在故障，保障变压器的正常运行。我国对变压器设备的维护主要实行定期检修制度，依靠人工巡检的方法周期性的检验和维护电力设备，即对设备进行预防性试验。目前实际工程中常用的变压器故障诊断试验项目包含：电气试验、油色谱分析、油化试验、局部放电试验、红外测温和绕组变形试验六类，这些检测项目对不同故障类型具有不同的灵敏度和有效性。如何科学合理地利用变压器的故障信息，准确判别变压器的故障类型和严重程度，是电力变压器状态检测和维修的关键。

关键词：变压器；运行故障；故障诊断

1变压器常见故障

1.1铁芯故障

电力变压器在工作过程中经常会存在铁芯故障问题，产生这一故障问题基本上都是因为铁芯局部发热所造成，同时，还存在一部分问题是因为铁芯加固螺杆，对地面的绝缘程度不足所造成的铁芯故障。变压器在工作过程当中，内部的铁芯产生故障问题，主要的原因可能是因为外部因素的影响，如变压器套管和引出线上发生的相间短路和接地短路等，同时，也可能会受到内部因素的影响，如内部进水、内部有异物等。在变压器的工作过程当中，如果出现铁芯多点接地的问题，或者是变压器铁芯相互衔接程度不足，或者是外部的绝缘设备产生老化，这些问题都会造成变压器内部线路产生不良的故障问题。这一问题会直接造成变压器内部铁芯局部温度过高，进而形成了变压器故障问题。铁芯紧固螺杆和地面之间的绝缘程度不足，会造成变压器内部局部供电环节产生过热问题，因此，需要依照相关的电力功能测试，对该绝缘电阻的工作性能来进行诊断。

1.2绕组故障

1.2.1绕组短路

第一，绕组匝间短路

匝间短路故障成因主要有如下：变压器散热不良或长时间过负荷运行使匝间绝缘损坏造成匝间短路故障；变压器运行过程中出现的过电压可能损坏匝间绝缘导致匝间短路故障；变压器在安装或大修后，要检查绕线的绕组引线方式是否存在错误，连接错误可能造成匝间短路故障；电力系统的谐波可能使变压器匝间产生过电压而导致匝间短路；绕组绝缘受潮可能造成局部放电；当变压器的绕组受到不均匀力冲击时，薄弱一方的绕组可能出现位移、扭曲等进而造成匝间短路；变压器绕组在长期的热效应影响下会加速绝缘老化形成累积短路，最终使匝间短路；绕线使用之前需要先浸漆以增加机械强度，避免受潮，若浸渍不良，可能形成气泡，严重的可能导致匝间短路。

第二，绕组接地短路

变压器内部的绝缘材料对水的吸附性极强，若运行过程中受潮或干燥不彻底，就可能击穿绝缘而造成接地故障。

第三，绕组相间短路

这种故障通常极少发生，但也存在当发生短路时，保护装置未及时动作，使得事故扩大化，进而发生绕组相间短路的故障。

1.2.2绕组过热

绕组过热对变压器内部很多组件都有极大的危害，但却最易被人忽视，尤其是低温过热。长期的热积累不仅会损坏绕组的绝缘、缩短绕组寿命，也会对变压器造成不可逆转的损坏。

1.2.3绕组断线

绕组断线的原因主要有：焊接不良、短路应力、过热熔断及匝间短路而烧断等。

1.3套管故障

这一故障问题会对变压器的工作性能产生严重的影响，严重的话会对整个电力系统运行工作产生重大的影响，其中变压器的套管故障主要包含了线路起火和漏油等事故，这些故障问题除了和套管的初步设计工作有关之外，同时，还和工作面当中的人为工作环节有着密切的联系，如果相关工作人员对这一问题的解决和判断出现偏差，也会导致变压器套管内部变形，此时套管内会出现大量的油污或杂质，积累到一定量的时候套管将无法进行正常工作。

1.4自动跳闸故障

根据相关数据调查显示，电力变压器在使用过程中，人为因素或电力变压器内部破坏是造成跳闸故障发生的两大主要原因，因此为有效地降低故障所带来的损失程度，电力企业的工作人员需及时安排专业人员进行故障分析，并采取科学合理的检修策略，以保障电力系统的安全正常运转。一般来说，倘若是因为人为因素导致电力变压器的跳闸故障，当检修工作人员排除故障后，可将电力变压器继续投入使用，无须对变压器内部进行检查，可当是由于另一种原因导致的电力变压器跳闸故障，电力企业的工作人员不仅要对电力变压器保护范围内的全部设备进行详细的检查，逐一排除故障，同时还要采取恰当的检修技术，及时地对诱导处进行修理，以避免电力变压器爆炸现象的发生。

2电力变压器的故障诊断

解决电力变压器故障问题，最有效的方法是做好电力变压器的检查与预防工作。工作人员要通过定期检查，做好电力变压器的故障预防工作，降低电力变压器出现故障的几率。电力变压器绝缘油故障诊断。通过对油质中溶解气体的分析，判断电力变压器的故障形式与故障原因。溶解气体故障诊断技术已在全世界范围内得到了认可，且被广泛地推广应用。但该诊断方法无法准确反映电力变压器的所有故障，在使用中存在一定的局限性。变压器红外诊断技术。与变压器油溶解气体故障诊断技术相比，其应用范围更广。它主要是利用对变压器温度分布场的分析与研究对变压器存在缺陷部位进行定位，从而准确找出故障问题点。红外诊断技术实际操作过程中不易受到外界高压电场的影响，不需要进行停机操作，所以更具安全性、可靠性。

3电力变压器的故障检修

3.1电力变压器状态检修

从目前来看，社会主义市场经济的高速发展在一定程度上给电力企业带来发展机遇的同时也使其面临着巨大的挑战，因此，为有效地提升电力变压器运行的安全性和稳定性，各电力企业逐渐提高了对电力变压器状态检修的重视程度，当前一方面不仅对电力变压器进行定期检测，以期降低设备发生故障的几率，减少故障维修费用和维修难度，另一方面，也通过电子信息技术对电力变压器的运行状态进行了实时监测，确保相关工作人员能准确了解到该设备内部元器件以及电压等的工作状况，从而最大程度地保证其在运行过程中的安全、稳定的同时，为我国电力事业的稳定发展奠定基础。

3.2检查、检修、维护方式

3.2.1日常检查

坚持日常测试是确保变压器正常运行的必要步骤。日常检查内容主要为检查变压器温度是否正常，辅助设备是否正常工作，使用的油是否在标准范围内等。

3.2.2定期检查

因为此步骤很重要所以必须按照相关规定执行。相关规则包含十几个常规测试项目。根据目前的情况，仔细制定设备维护和检修的日期和方法，需要注意的是，这一切操作必须按照规定进行。由于一些问题不是一次、两次就能发现，因此，有必要进行长期的定期检查以保证能及时发现问题，做到在故障发生之前就能提前采取措施以避免事故。

3.3在线监测技术

（1）局部放电在线监测技术。局部放电机制可以用放电间隙和等效电路电容的组合来代替。当绝缘体放置在电极之间并施加交流电压时，电极之间可观察到局部放电。两个或多个电容器放置在导体之间，其中一个具有火花放电。（2）油气在线分析方法。技术原理主要基于比较所收集的气体浓度值和假设油裂条件，检测由CO和H2等气体以及变压器内部油气特性造成的绝缘损坏导致的故障。在线监测变压器本体油相色谱监测是评价变压器内部状态的重要手段。

3.4变压器故障的远程监测

目前，大多数检查方法还是需要工作人员手持测温仪器或成像仪器定期对设备进行定期巡检，然后再对获取的温度数据和红外图像进行人工分析。这种传统方案不仅费时费力，且可能无法发现一些变压器内部的潜伏性故障。而红外检测技术具有安全性高、响应迅速、操作便捷、非接触性、可靠度高等传统常规检测方法所不具备的优点，因此，基于红外图像的电力变压器远程监测方式正在成为一种逐步普及的变压器故障监测方法。基于红外图像的电力变压器远程监测系统由红外摄像头、云平台、预警系统、传输设备、监控端等模块组成。根据变电站选择多个合适的位置分别安装摄像头和感应设备，通过固定的红外摄像头来实现定期的巡检，将所得图像和温度等信息通过一系列数学模型进行处理，然后发送至云平台自动分析，再通过无线传输、光纤、交换机等通讯设备实现信息传输及大数据分析。计算机和配套软件可根据需要预设置监测点，当摄像头获取红外图像存入对应数据库，整个系统可进行数据分析处理、实时测温报警等功能。配合人工操作即可实现一般性故障的远程自诊断功能，这种电力变压器的远程检测方案在很大程度上减少了人力劳动量，在成本管理上具有很大优势。

3.5变压器运行其他故障处理

对于变压器运行，存在的故障处理还包括以下几点：其一，变压器气味颜色异常，如防爆膜破损而致使水气等进入变压器内部而致使绝缘油发生乳化而引起该类故障。其二，套管闪络放电而造成的发热故障、甚至引起爆炸也是主要原因之一。变压器声音异常也是主要的故障，发生时应及时进行检查，以确保设备的运行。该类故障其原因包括电网发生单相接地或产生谐振过电压时声音较平常尖锐及变压器过负荷严重时发出很高且沉重“嗡嗡”声等，实际运行管理中应做好管理与维护。

4结语

电力变压器是组成电力系统的重要成分之一，其安全运行直接影响着整个电网供电的高效性、可靠性、稳定性。目前，我国已有很多投入运行多年的变压器，这些多年运行的变压器往往存在，如绝缘老化等很多严重的安全隐患，发生故障的概率会随着运行年限的延长不断增大。由于现代社会生产生活对电力的高度依赖，变压器一旦发生事故将会导致该区域停电停产，有时甚至产生严重的社会经济和政治损失。因此，深入的研究电力变压器故障诊断技术，对于电力系统长期保持稳定、安全、高效的运行具有重要的理论和实际意义。

参考文献：

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[3]王建华.浅析10kV变压器故障诊断处理[J].中国高新区，2018（14）：139.