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摘要：通过对现行检修、监测体制、方法优劣势回顾，分析了开拓、应用变压器类电力设备状态监测和故障诊断技术的意义，并对该技术国内外发展现状、存在问题进行了介绍。
关键词：变压器；状态监测；故障诊断
1 前言
变压器类电气设备的状态监测和故障诊断技术日益受到普遍关注，越来越多的单位和部门已在或正在积极应用和开发该项技术，已有全面推广之势。在这种情况下，全面、客观的认识该技术，了解其目前技术状态，比较、认识其和现行预防性检修体系的优劣性及关系，对正确开发、应用和推广这一新技术，更好保障电力生产的可靠安全性将具有一定意义。
2 发展状态监测和故障诊断技术的意义
变压器类电力设备素有发、输电心脏之称，其运行可靠性直接影响电力工业的正常生产。随着容量不断增大、输变电电压等级不断提高，安全运行状态对国民经济和人民生活产生着更大的影响。但是，这些设备在运行中，由于不可避免的受到电、热、机械、环境等各种因素的影响，其性能不断劣化，使运行状态不佳，甚至导致发生各种故障，引起局部乃至大面积 停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。
据国外报道，电气设备在服役期内，故障发生率和运行时间、方式之间有着宏观规律。将设备故障率和使用寿命的关系绘制成曲线，其形状为两边高，中间低，形成一浴盆状，称为设备故障发生的“浴盆”曲线，见图 1。
从图 1 可见，在电力设备的整个服役期内，设备故障率有三个阶段，即初期故障率、稳定期故障率、劣化期故障率。对于变压器等大型电气设备，投运初期，由于各部件磨合不善，一些制造、安装、调试过程中遗留的问题逐渐暴露，同时，操作和维护也有一个适应期，所以故障率略高。加之设备内外部结构的合理性、内部材质的稳定性及处理工艺的可靠性，都会使初期的故障率增加。变压器经过 4～30 d 至半年后，随着暴露问题的处理，运行人员对设备性能的熟悉和掌握，设备故障率会逐渐降低，事故率进入稳定期。该期间一般约 15～20 年。在设备服役后期，则由于绝缘老化现象明显、泄露电流增加、绝缘电阻下降、油中溶解气体组分变化、局部放电增加等原因，故障率会明显增加。
为了及时发现和排除故障，减少和避免事故的发生，长期以来，电力系统不断地研究、总结，改变了过去事故维修模式，实施各种可行、有效的定期预防性试验、检修、维修方式。与事故维修相比，这种体制曾经适应了我国生产力的发展，发挥过积极作用，不管是在思维还是在效果上都取得很大进步。但它对设备运行中的突发性事故，常常措手不及，使损失惨重。而且定期计划维修也存在一定程度的盲目性、强制性，缺少针对性和科学性，常对设备的稳定系统造成干扰。
由于预防性试验大多是离线进行的，试验时需停机、停电，造成较大的经济损失。而一些重要设备，轻易不能停运，致使定期试验无法按照计划进行；即使可停运待检设备，也往往因为运行中与停运后设备状态差异，不同程度地影响到试验结果的准确性。另一方面，对于正常的设备，若按计划采用定期检测和维修，又造成不必要的人力、物力的极大浪费。甚者，可能因检查维修，造成维修过度，即造成“维修干扰”。如，某局进行变压器的例行检查维修，由于工作人员的疏忽，将工具遗留在变压器内，造成重大事故。同时，定期检测和维修，不是连续、实时监测，无法避免设备在两次试验间隔期可能发生的故障。
状态监测与故障诊断技术，采取对潜伏性故障的早期、连续监测，与离线检测相结合，应用现代分析、电子、计算机等技术，进行综合分析，预测设备可能发生的故障，以期做到预知维修和有效维修，将对电力设备的运行起到重要的安全保障作用。
3 导致变压器的故障的常见原因
(1)产品规格上的缺陷。比如说绝缘等级选择方面有错误；电压分接头的选择不恰当。对变压器的容量考虑不足；变压器位置所处的环境不同。
(2)产品制造上的缺陷。材料性能差，如导电材料导电性
(3)安装和保护设备上的缺陷。设备安装和工艺水平低；避雷器选择不当；保护继电器和断路器本身有缺陷，起不到保护变压器的作用等。
(4)运行和维护的缺陷。绝缘油的质量差；超负荷和误接线；外部导体连接松动发热；各种部件与继电器维护检查和处理不及时等。
(5)其它原因。异常过电压；自然劣化；外力破坏等。
4 变压器故障判断的主要方法
配电变压器发生故障时，我们可以从变压器的声音来判断故障的类型，从而正确分析出产生故障的原因，进而解决处理好故障，恢复配电变压器的正常运行。
(1)当变压器投入运行时，若分接开关不到位，将发出较大的“啾啾”响声，严重时造成高压熔丝熔断；如果分接开关接触不良，就会产生轻微的“吱吱”火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。
(2)当变压器发生缺相时，表现为：第二相不通，送上第二相仍无声，送上第三相时才有响声；或者第三相不通，响声不发生变化，和二相时一样。发生缺相的原因大致有三方面：电源缺一相电；变压器高压保险丝熔断一相；变压器由于运输不慎，加上高压引线较细，造成振动断线。
(3)变压器的铁心接地断线。当变压器的铁心接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声。
(4)当线路在导线的连接处或 T 接处发生断线，在刮风时时接时断，接触时发生弧光或火花，这时变压器就发出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫声；当低压线路发生接地或出现短路事故时，变压器就发出“轰轰”的声音；如果短路点较近，变压器将发出像老虎的吼叫声。
(5)当配电变压器超过负荷严重时，就发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声。
(6)当电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大而且尖锐。
(7)如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声，则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。内部放电送电时听到“噼啪噼啦”的清脆击铁声，则是导电引线通过空气对变压器外壳的放电声。
5 变压器故障的处理
5.1铁芯多点接地的处理
当焊渣或者其他金属物品引起铁芯多点接地，可以进行油色谱分析实验，如果发现有金属性过热或者箱壳底部有烧断的铜线等现象就可直接断定为质量问题。解决办法为：安装铁芯接地电流检测装置，定期测量铁芯接地电流，一旦发现有铁芯多点接地，可以在外接地回路上串入适当的线性电阻，以限制接地电流。
5.2铁芯局部过热的处理
当有铁芯接缝不良，漏磁严重等现象的时候，可以有焊接法或者更换铁芯。
5.3绝缘绕组缺陷的处理
变压器多次受到短路冲击， 使绕组受力变形， 隐藏着绝缘缺陷， 一旦遇有电压波动就有可能将绝缘击穿；要及时、定期进行检查和维修。
5.4套管封闭不严的处理
变压器套管密封不严，有漏油现象； 套管积垢太多等都有可能造成闪络和爆炸。要更换电容或者更换质量好的套管。
5.5分接开关接触不良的处理
由于开关长时间靠压力接触，会出现弹簧压力不足， 使开关连接部分的有效接触面积减小，使接触部分镀银层磨损脱落， 造成分接开关在运行中发热损坏。分接开关接触不良，就会承受不住短路电流的冲击，造成分接开关烧坏。在发生上述故障时，可以进行开关检查、修理或更换。
5.6变压器自动跳闸的处理
当变压器各侧断路器自动跳闸后，首先将跳闸断路器的控制开关操作至跳闸后的位置，并迅速投入备用变压器，调整运行方式和负荷分配，维持运行系统和设备处于正常状态。再检查保护动作情况，进行外部检查，如确实属于外部故障，则可不经内部检查即可投入送电。在未查清原因前，禁止将变压器投入运行。不同类型的变压器有其不同的故障判断和处理方法，以上仅提出部分供业内人士参考，不管哪种类型的变压器，运行人员在使用过程中都要及时检查并维修，才能维护其安全。
结束语：
变压器在电力系统中有着重要的作用，文章介绍了变压器的故障原因以及变压器类设备故障的种类，并针对变压器的故障检修及处理介绍。
参考文献：
[1]邱仕仪，电力设备可靠性维修.中国电力出版社,2015,8
[2]徐名通，电力变压器的运行与检修. 水利水电出版社，2016
[3]王晓莺，变压器故障与监测. 机械工业出版社，2015,6
[4]赵家礼，变压器故障诊断与修理. 机械工业出版社,2014
[5]陈世青，电力变压器故障与处理. 变压器，2015,1
论文作者:黎兆衡
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/12
标签：变压器论文; 故障论文; 设备论文; 故障率论文; 发生论文; 状态论文; 缺陷论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;