摘要：在变压器的是运行中，变压器故障是十分常见的，随着新的大容量变压器的投入使用，能及时地、准确地判断故障类型及部位就显得尤为重要，本文通过阐述变压器相关理论，分析并总结故障类型及原因，探讨故障监测技术，以期为变压器的运行维护与故障诊断提供参考。
关键词：电力系统；变压器；故障诊断；监测技术
引言
作为电力系统中电压转换与电能分配的重要设备，变压器的运行状态关系着整个电网运行的安全与经济性。近年来，随着对电力需求的快速增长，我国“东电西送”等政策下的超、特高压以及高压输电工程如雨后春笋般的展开建设，为了满足电网建设需要，变压器也朝着大容量方向发展。新的不同种类、容量的变压器投入，对变压器的稳定可靠运行，尤其是能否及时发现故障并解决之提出了更高要求。电力工作者的关注点主要集中在电力变压器故障检测与诊断方法技术、故障类型以及解决措施等方面。
1.变压器在线诊断故障类型及现象分析
变压器常见故障以本体划分，可分为内部故障和外部故障，内部故障是指变压器本体内部绝缘或绕组出现的故障，例如各绕组间的相间短路、匝间短路等；外部故障是指变压器辅助设备出现的故障，例如绝缘套管闪络放电等。对于油浸式变压器，按其结构可分为绕组故障、油质故障、铁芯故障以及附件故障；按其回路可分为磁路故障、电路故障和油路故障；按其故障发生的部位可分为分接开关故障、套管故障、绝缘故障和铁芯故障等。
1.1响声异常
变压器正常运行发出的是均匀稳定的“嗡嗡”声。当发生其它响声时，说明出现故障，应及时查找。如果是较高且深沉的“嗡嗡”声，可能是因为长时间过负荷导致；如果有“吱吱”声，说明内部出现放电可能，或者绝缘老化；如果有水沸腾声音，说明内部可能有短路等绕组严重故障导致过热或者使油气化产生气体；如果听到大的爆裂声，这可能是由于内部绝缘击穿引起。此时，应立即停止运行并检查维修。例如某电站在巡检时发现 35kV 箱变有放电声，经查询发现高压侧 A 相接线处有电火花，及时报告停运检修，避免了安全事故的发生。
1.2温度及油位异常
在外界条件不变条件下，如果负荷并没有增加，而出现绕组或绝缘油温度持续升高，这可能原因有：内部出现短路等，铁心涡流异常，绝缘老化，长时间过负荷运行，三相不平衡的负载、冷却装置损坏、散热器堵塞等方面造成；当然也有可能是测温装置损坏导致误报。常见的油位异常有假油位和油位下降。假油位可能由于呼吸器或者防爆管通气孔堵塞造成，低油位最大的可能是渗漏油，渗漏油一般是由内部压力过大、胶垫较密封不合格等引起的。
1.3绝缘及套管故障
电力设备故障一半以上都与绝缘故障有关。变压器主要的绝缘包括内部绕组、铁芯及绝缘油，外部主要为套管，内部绝缘问题主要是由于绝缘材料老化或者机械磨损，以及绝缘油发生反应降低绝缘性能导致；密封不严，导致绝缘受潮也会引起此类故障。外部套管可能由于积污发生闪络，套管破裂等导致绝缘故障出现。绝缘问题引起的电力事故损失往往较大，如若能及早的发现并解决，可将电力事故风险或损失降低到最小。因此，为保证绝缘材料的性能，在日常运行维护中，要特别注意绝缘性能方面的监测。
1.4线路出现损坏故障
变压器出现故障的另外一个引发因素为短路，短路引起变压器故障，进而损坏变压器。在一定时间内，外部层多次遭到短路冲击，将出现线圈变形的情况，严重时更是将绝缘直接击穿，此类故障原因分为两类，一类为长时间短路，另一类为一次短路损坏，此两类因素区别在于时间长短，但皆会造成电力变压器故障。
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2.变压器的故障诊断技术研究
在电力企业的日常工作中，最为关键的工作内容即是针对电力变压器状态检修工作，因此在相关技术人员运用诊断技术时，应将电力企业的发展情况作为基础，有效提高电力变压器状态的检修效率，使其检修质量能够得到保证。
2.1传统故障诊断法
传统方法包括：直接观察法、特征气体判别法、变压器预防性电气试验、变比测量法等。
（1）直接观察法。观察法主要是通过人们的感觉器官，用眼看油颜色是否变浑浊，套管是否破裂或者碳化，油箱是否渗油，用耳听声音是否正常，有无放电声，用鼻子闻是否有异常气味，用手摸变压器是否严重发热，但这种方法必须要求工作人员具有丰富的实践经验，一旦发现有这些情况，及时进行维护处理。
（2）特征气体判别法。特征气体判别法是判断变压器故障类型的重要方法。变压器产生故障时，可能引起故障点周围油的热裂解，产生和某种故障相关的如 H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H4、CO 等气体，这些气体会部分或全部溶解在绝缘油中。因此，可根据油中气体的类型和含量来判断故障的类型。这种方法有利于发现变压器的早期潜伏性故障且针对性强，具有比较直观、方便的特点，但在气体含量很小的情况下这种方法无法做出的判断。
（3）变压器预防性电气试验法。电气试验通常可以确定故障部位及性质，主要包括针对绝缘故障的绝缘试验、判断绕组故障的电阻试验、绝缘油简化试验。该方法是保证电力系统安全运行的有效手段之一，是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节。预防性试验主要包括对设备进行检查、取气样或油样，实验项目主要包括油中溶解气体的色谱分析、绕组绝缘电阻及吸收比、绕组直流电阻检测、绝缘油检测、铁芯绝缘电阻检测和交流耐压检测等。
（4）变比测量。通过变比测量，可以检查出变压器绕组匝数比的正确性、分接开关的情况和是否存在匝间短路等。
2.2数学模型诊断法
（1）基于模糊理论的故障诊断法。变压器在运行中发生故障时，其故障现象、原因和机理之间存在大量的由于排中律缺失而引发的不确定性，然而通过模糊理论即可对其准确描述。该方法是在专家经验的基础上，通过隶属度函数来描述状态变量的变化规律，因此，其主观性较强。
（2）基于粗糙集理论的故障诊断法。该理论是由Pawlak 于 1982 年提出，其可对不精确、不一致、不完整等各类不完备信息进行有效分析和处理，并通过揭示数据间隐藏的规律，提取有效的信息。
3.结束语
变压器在电力系统中承担着重要的角色，变压器故障的发生，也影响着国民经济与生活。因此，为了能够准确、及时、有效的识别出故障类型及故障点甚至做到预防，就需要有更为智能可靠的监测与诊断技术。由于实际运行中的变压器种类多，故障类型更是多样，且复杂多变，而对应的故障监测与诊断方法也五花八门，且各有其优缺点，因此，工作人员需要科学合理的选用合适的故障监测诊断技术，当然工作人员也需要提高自身专业素质。通过采用科学合理的故障监测与诊断方法，利用先进技术，可将多种方法结合以整合其优点对变压器进行监测与诊断，从而提高监测与诊断效率，保证电力系统安全经济的运行。
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论文作者:李永杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/26
标签：故障论文; 变压器论文; 绕组论文; 故障诊断论文; 套管论文; 气体论文; 方法论文; 《基层建设》2019年第4期论文;