摘要：随着电力系统的日益扩大，对供电的可靠性要也逐渐提高，如何及时、有效的对电力变压器故障进行诊断，已经成为了一项非常重要的任务。电力变压器的故障诊断对变压器以及整个电力系统的安全平稳运作有重大意义。
关键词：变压器；故障诊断
一、引言
由于电力变压器的出现故障的现象和原因比较复杂，在诊断故障时，有比较多的不确定因素存在，例如安装质量、制造质量、运行维护水平、继电保护、变压器容量、电压水平、冷却方式、绝缘结构、运行时间、自然灾害等因素都会影响诊断结果。而通过对电力变电站故障诊断系统进行不断的完善和改进，可以准确的诊断故障原因，找出故障点，具有广泛的应用前景。
二、变压器概述
变压器是根据电磁感应的原理，结合实际需求，将交流电的电压改变到合适的大小，方便使用。变压器主要是由线圈和磁芯组成，线圈的绕组最少有两个，其中必然有一个是连接电源的，则这个绕组称为初级线圈，其他的都称为次级线圈。
变压器的结构主要由十个部分组成：一是芯体。这个部分是变压器的基本组成部分，包括铁芯以及上面所提到的绕组等。二是油箱。主要是让芯体浸泡在油箱中起到绝缘的作用。三是冷却装置。变压器工作久了会升温，冷却装置的存在主要是为变压器散热。四是出线装置。这部分装置必须都是绝缘的，用来将绕组的引出线从油箱内引到油箱外。五是油枕。油枕可以储存油，当油箱内的油劣化时起到补充作用。六是防爆管。是安全保护装置之一，一般电压比较大的变压器都必须要设有防爆管，一直保持油箱内的压力处在一定范围内，使变压器不受损坏。七是呼吸器。呼吸器可以吸收进入油枕内空气里的水分，降低油箱的氧化。八是继电器。这个元件也是用来保护变压器不受到损坏的，当变压器内发生故障，继电器会自动跳闸，不会让损坏行为继续下去。九是温度计。毫无疑问，温度计就是用来监视油箱内的油温的。十是净油器。这个装置的存在主要是为了维持绝缘油的特性，防止其老化。
三、变压器故障分析
1.热性故障一分接开关
电力变压器切换开关在运行中因压接不实、接点接触不良等导致裸金属过热直至发生严重的电弧烧伤，这类故障虽主要表现为过热性质，但在发生故障后对设备解体检查时常见接点部位有不同程度的电蚀甚至电弧放电损伤，因此，这类故障常表现出过热包含放电性质的迹象。热性故障的发生发展过程决定了绝缘油裂解所生成的气体产物。持续过热或者缓慢进展的过热情况，其过热部位的温度变化是一个渐升的过程。如果初始阶段过热温度较低，绝缘油仅被轻微分解，热解过程比较缓慢，主要生成CH4，C2H6.C3H8等饱和烃类物质；过热点温度逐渐增高，将会加速油质的裂解程度，随之生成的气体产物主要是C2H6，C2H4等不饱和烃类。达到800℃以上时，油将大部分被裂解成H2，CH4和C2H2等结构简单的气体组成并生成相当数量的碳化物。
2.引线接头故障
这类故障约占过热故障的13%-15%，主要出现在变压器低压绕组与套管的连接处。这种接触为固定接触，一般是由于安装或检修后，套管连接螺丝没拧紧或变压器运行在大电流下，接触面氧化、腐蚀和污染，逐渐形成较大的接触电阻，最终形成过热性故障，严重时会使接头烧毁、有机绝缘炭化而导致变压器烧毁。这类故障的检出也主要靠直流电阻测试和油色谱，但油色谱特征气体中CO和CO2。
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3.铁芯故障
由于制造工艺质量、运输、安装和运行维护等原因，大型变压器在其运行过程中铁芯故障时有发生，且在变压器各类故障中占相当的比例，约占过热故障的33%，铁芯故障最主要的是铁芯多点接地故障，其次还需注意铁芯内部片间短路。金属构件的放电和发热使变压器油电离及局部气化，产生特殊气体。气体反过来引起电场畸变，加快变压器油的电离裂解进程。由于放电能量较低，特征气体C2H4，CH4，C2H2和H2所占比例较小。
4.电性故障
在电性故障中，主要是由于引线连接不良，引线与铜接头连接处焊接不牢，引线对地闪络，线圈匝间、层间和相间短路击穿等原因造成受电晕、火花、电弧不同程度损伤的放电性故障。其中严重的电弧放电导致绝缘油裂解的主要气体产物是H2和C2H2。
除突发性故障以外，一般的放电性故障的发生发展也有一个量变到质变的过程，H2和C2H2是电性故障最具特征的油裂解产物，当两者共存并成为气体产物中最主要的组分时，这将是高能电弧放电的明显象征。
5.绝缘故障
电力变压器运行中出现的过电流和过电压，会影响变压器的绝缘电气性能。过电流使绝缘加速老化，过电压则可能造成绝缘的击穿。在过热和放电作用下，变压器油分解过程加快，油中含气量上升，出现故障。
四、电力变压器的故障诊断策略
1.变压器油中溶解气体分析（DGA）研究。对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断显得尤为重要。油中溶解气体分析（DGA）就是一种全世界公认的而又被广泛使用的对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断的技术。DGA即通过对变压器油中溶解气体的分析来判断变压器存在的故障，国内外电力研究者对变压器油色谱绝缘故障诊断开展了大量的研究工作。常用判断方法有：特征气体方法、比例法TCG方法、模糊诊断法。在DGA中，长期以来采用特征气体法和IEC三比值法。这些方法只是实践经验的总结，不能对所有故障提供完全客观、准确的诊断。其中IEC三比值法存在编码不全问题，当发生多重故障，故障气体比值编码可能找不到相对应的比值组合，则诊断不成功。
2.变压器红外诊断技术。红外诊断技术是对运行中的电力变压器进行非接触无损检测和故障诊断技术，能进行大面积温度分布场的扫描和局部缺陷的定点测温，能够准确的分辨出设备表面0.1～05℃的温差变化，同时红外仪器和计算机技术结合，对设备的红外热像进行处理，从而实现数据的统计、分析、显示、存储等技术功能。红外测温不受现场高压强电场的干扰，不影响电力变压器的正常运行，同时对带电部位可保持足够的安全距离，因此安全、经济性好，可靠性高。常用诊断方法有：温度判断法、相对温差法、同类比较法、历史数据分析法。
3.变压器绕组变形故障的测试与诊断。电力变压器是电力网的核心设备之一，因此，其运行可靠性将对电力系统的安全起到非常重要的作用。然而，由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平的限制，变压器的故障还时有发生，尤其是近年来逐渐引起人们重视的变压器近区（或出口）短路故障，这大大影响了电力系统的安全运行。变压器绕组发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容等分布参数必然发生相应变化。利用一定的测试技术，测量变压器各个绕组的某些特定参数，并对测试结果进行纵向或横向（三相之间）比较，就有可能诊断出绕组的扭曲、倾斜、鼓包、移位等变形现象。根据测试手段的不同，常用的测试方法有阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法。
参考文献：
[１]李玉超．浅谈电力变压器故障综合诊断［J］．中国科技纵横，2011，（8）.
[２]李莉，胡兴龙，顾凌云，白少锋．电力变压器故障检测技术［J］．价值工程，2011，（17）.
论文作者:李伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/1
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 绕组论文; 电力变压器论文; 油箱论文; 故障诊断论文; 《电力设备》2017年第23期论文;