摘要：电力变压器在变电所运行过程中有着重要的作用，由于其结构、工艺以及运行维护等多方面的原因，在变电所运行中经常会出现变压器故障现象，影响了变电所的正常运行。文章主要对电力变压器常见故障的诊断及检测进行阐述。
关键词：电力系统；变压器；故障诊断；检测技术
随着工业电气化程度和用电量的不断提高,各种变压器的应用日益广泛。它的安全运行是电力系统工作可靠性的必要条件。电力变压器出现的事故不但会导致自身的严重损坏, 还会中断电力供应, 给社会造成巨大的经济损失。针对变压器的常见故障进行诊断分析, 并提出有效的改进措施。
1 变压器故障诊断及处理措施
1.1变压器渗油现象及处理措施
变压器的渗漏是变压器故障的常见问题，特别是一些运行年限已久的变压器更为普遍，轻者污染设备外表影响美观，重者威胁设备安全运行甚至人员生命。因此, 有必要分析及解决变压器渗漏油问题。通常, 变压器渗油的部位有油箱焊缝、高压套管升高座、进入孔法兰、低压侧套管、防爆管等。
(1)油箱焊缝渗油
平面接缝处渗油可以直接对其进行焊接处理，然而对于拐角及加强筋连接处渗油通常很难找到渗漏点，或是由于内应力的作用使得其在补焊后还会出现渗漏现象，对于该情况，在对其进行补焊时则需要加用铁板，在两面连接之间将铁板裁成纺锤状后再做补焊；在三面连接之处，就需要根据实际情况，再进行补焊之前要将铁板裁成三角形。套管电流互感器二次引线盒拐角焊缝渗漏的焊接夜适用此方法。
(2)高压套管升高座或进入孔法兰渗油。
这些部位主要是由于胶垫安装不合适, 其解决办法是对法兰进行施胶密封, 封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好, 待堵漏胶完全固化后, 退出一个法兰紧固螺丝, 将施胶枪嘴拧入该螺丝孔, 然后用高压将密封胶注入法兰间隙, 直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止。
(3)低压侧套管渗油
由于受母线拉伸和低压侧引线引出较短，螺纹上被胶珠压住，当拉伸受母线时，对母线可以按照规定用伸缩节连接，若引线不够长，就需要重新调整引线的长度，然而引线的调整有一定的难度，这就需要将密封胶封在安装胶珠的各密封面上，以此来加大压紧力，再用铜质压帽来取代瓷质压帽。
(4)防爆管渗油
防爆管是防止变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大, 避免变压器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由于振动容易破裂, 若未及时更换玻璃, 潮气由此进入油箱, 导致绝缘油受潮,绝缘水平降低, 危及设备的安全。为此, 把防爆管拆除, 改装压力释放阀即可。
1.2 铁芯多点接地的危害性及改进方法
1.2.1 铁芯多点接地的危害性
通常, 变压器铁芯只能有一点接地, 若出现两点及以上的接地, 称为多点接地。变压器铁芯出现多点接地时会使得铁芯局部过热及轻瓦斯频繁动作, 严重时还会造成铁芯局部烧损、更换铁芯硅钢片等重大损失, 影响系统的安全运行。
1.2.2 铁芯多点接地的改进方法
当变压器出现铁芯多点接地时, 建议采取以下改进方法:
（1） 用直流电流冲击法拆除变压器铁芯接地线, 即在变压器铁芯与油箱之间加直流电压进行短时大电流冲击, 冲击3～ 5 次, 即可烧掉铁芯的多余接地点, 起到消除铁芯多点接地的良好效果。
（2）用开箱检查法对安装后未将箱盖上定位销翻转或除去而造成的多点接地状况, 应将定位销翻转过来或去除掉; 若夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损, 应按绝缘规范要求, 更换一定厚度的新绝缘纸板; 如果因夹件肢板距离铁芯太近, 使翘起的叠片与其相碰, 应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片, 使其之间距离符合绝缘间隙标准要求; 清除油中的金属异物、金属颗粒及杂质, 清除油箱各部位的油泥, 有条件的则对变压器油进行真空干燥处理, 清除水分。
1.3接头过热的危害性及处理办法
载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分, 接头连接不好, 将引起发热甚至烧断, 严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电。出现接头过热的原因及应采用的解决方法为
(1)铜铝连接
变压器的引出端头都是铜制的, 在室外或潮湿的场所, 不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。因为当铜与铝的接触面之间渗入含有溶解盐的水分, 即电解液时, 在电耦的作用下, 会产生电解反应, 铝被强烈电腐蚀, 结果导致触头很快遭到破坏、发热甚至可能造成重大事故。为了预防这种现象发生, 在上述装置中将铝导体与铜导体连接时, 应采用一头为铝, 另一头为铜的特殊过渡触头。
(2)普通连接
普通连接的方式在变压器上是相当多见的, 它们都是过热的重点部位。因此, 将平面接头的对接面加工成平面, 清除平面上的杂质, 并均匀地涂上导电膏, 确保连接良好。
(3)油浸电容式套管过热的处理办法
可以用定位套固定发热套管, 先拆开将军帽, 若将军帽、引线接头丝扣有烧损, 应用牙攻的方法进行修理, 确保丝扣配合良好, 然后在定位套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致、厚度适宜的薄垫片, 重新安装将军帽, 使将军帽在拧紧的情况下, 正好固定在套管顶部的法兰上。引线接头和将军帽丝扣公差配合应良好, 否则予以更换, 以确保在拧紧的情况下, 丝扣之间有足够的压力, 减小接触电阻。
2 变压器在线检测技术
2.1油中溶解性气体在线检测技术
变压器发生不同的故障生成不同的特征气体。一般认为, 变压器发生故障时, 生成的特征气体主要有H2( 氢) 、CO(一氧化碳) 、CO 2( 二氧化碳) 、CH4( 甲烷) 、C 2H 6( 丙烯) 、C 2H 4( 乙烯) 和C 2H 2( 乙炔) 。溶解气体的检测技术也正是针对这几种气体来展开的, 所以要求检测仪器不但能定性分析, 还要可以定量测定。目前, 油中的检测技术有气相色谱、红外光谱、光声光谱等。
(1)气相色谱在线检测技术
气相色谱仪具有便捷、高效、灵敏、可靠的特点,并且能够提供油中溶解的各种气体浓度, 广泛应用在变压器故障的检测上。气相色谱在线检测技术的关键是油气分离。目前, 不论是实验室还是实践过程中应用最多的是用高分子膜来分离油气, 因为高分子膜可以有选择性的透过油中溶解的气体, 并且可以避免用真空抽样法、鼓泡法、振动脱气、动态顶空脱气法抽气时需要抽一部分油的繁琐过程。
气相色谱在线检测的另一个关键技术就是气体检测, 检测油中气体分为单组分和多组分气体的在线检测, 单组分气体的检测主要是指对氢气的检测, 因为变压器内部大部分故障出现时都有氢气的产生, 所以很多时候检测变压器首先检测的就是氢气, 对氢气的检测大部分用的都是钯栅极场效应管和催化燃烧型传感器, 另外还有电化学H2传感器等。对于多组分气体的检测主要用的是热导式传感器、氢焰离子化传感器、半导体传导器等。热导式传感器主要的缺点是最低检测限太大, 并且需要纯氢气作为载体, 氢焰离子化传感器可检测的气体种类太少, 所以目前已经很少使用。半导体传导器反应时间长, 容易出现拖尾。变压器油中溶解气体在线检测系统流程见图1。
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图2 红外气体分析原理图
(3)光声光谱在线检测技术
光声光谱是基于光声效应的一种检测技术, 测量的是光声室内气体吸收光能的能力。原理见图3。实验检测时需要确定每种气体特定的分子吸收光谱特征和确定气体吸收能量后退激产生的压力波强度与气体浓度间的比例关系。所以选取适当的波长, 既可以对气体进行定性分析也可以定量检测, 比气相色谱精密度和稳定性高, 跟红外检测仪比起来可以检测H2, 而且受反射、散射光的干扰也少。
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图3 光声光谱测量原理图
2.2 其他在线检测技术
(1)局部放电在线监测技术
变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时, 会由于局部场强过高而产生局部放( PD)。PD 水平及其增长速率的明显变化, 能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡等。
(2)振动分析法
振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析, 从而达到对变压器状态监测的目的。
(3)红外测温技术
红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号, 经放大处理, 转换成标准视频信号,然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热, 铁芯多点接地也会引起铁芯过热。
(4)绕组温度指示监测技术
绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度, 给出越限报警, 并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术,即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度, 从而改进变压器的预测建模技术, 并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。
3 结束语
总之，变压器作为发变电系统中重要设备，对于国民经济各行各业和千家万户中如此重要，因此，要科学合理的运用诊断技术，对变压器老化程度及内部可能出现的各种故障隐患进行准确地检测和判断，并采取相应的预防措施，确保变压器的安全稳定运行，从而真正做到防患于未然。
参考文献
[1]DL/T 596-1996,电力设备预防性试验规程[S].
[2]闫志军，岑云峰.浅谈变压器故障的分析[J].内蒙古石油化工，2005，
[3]江伟.变压器故障分析及防护措施[J].安防科技，2006（1）
论文作者:林伟斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/11
标签：变压器论文; 在线论文; 气体论文; 多点论文; 铁芯论文; 引线论文; 绕组论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;