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摘要：变压器在电力系统中发挥着输变配电的功能，其稳定可靠性直接关系着电力系统的安全，然而由于安装施工、现场环境、变压器内部原因等多种原因，变压器故障的情况时有发生，本文将就变压器的故障诊断进行分析论证。
关键词：变压器、故障诊断
0引言
变压器故障诊断技术是目前变压器开展状态检修的有效手段，变压器故障诊断传统技术：绝缘电阻及吸收比、极化指数监测、绝缘损耗监测、局部放电监测等。随着科技的进步，也发展出了油中溶解气体的色谱分析、超声法局部放电、油中油中糠醛含量分析等监测手段，本文将就变压器的故障诊断方法进行研究，并结合具体的故障进行综合论证。
1 变压器测试与监测诊断方法论证
目前，国内外变压器在线监测的范围很广，主要包括：利用光纤传感器进行热点监测；油中可燃气体总量，可分析H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H4、CO、CO27种特征气体含量；局部放电，包括电局部放电、声音局部放电、超高频局部放电、静态局部放电；套管的功率因数和电容；
1．1 物理参数监测
1．1．1 红外热成像技术
红外热成像技术的原理是自然界中高于绝对零度的物体时时刻刻都会发出红外线，且发出的红外线均带有物体的特征信息，可用于判别物体温度高低和温度分布情况。大部分电力设备在故障初期都会以局部温度异常表现出来。
红外热成像技术具有非接触性、响应快、操作方便、在线监测安全性高等优点，可以监测导电回路、绝缘介质和铁芯等部位的异常，也可用于分析变压器油老化的特性；能够检测变压器多类热故障，如变压器内外导流回路热故障，缺油、油循环不畅、内绝缘故障、铁芯损耗过大、涡流损耗增加、泄漏电流增大和电压分布异常等各种原因引起的热故障，分接头由于磨损导致的热故障等。
1．1.2 脉冲电流法
当变压器内部发生局部放电时，在变压器中性点或外壳接地电缆处加装罗科夫斯基线圈就可以检测出电流脉冲，或用一个和变压器套管抽头相连接的检测器进行检测，理论上能测量小至几皮库的局部放电，但是易受外部干扰。所以对变压器进行局部放电在线监测的关键是抑制现场干扰，比较常见的是脉冲鉴别法，其原理是利用脉冲鉴别电路，使出现局部放电时高频脉冲电流在不同的检测阻抗上产生相反的极性，而外来的干扰信号则在其上产生相同的极性，从而鉴别不同类型的信号。也有采用选频法消除外界干扰，即在信号采集系统中加人选频滤波器。
1．2 化学成分含量分析
变压器的绝缘油和绝缘材料长期在电、热、氧、水等各种因素作用下会逐渐裂解变质，通过对其裂解变质的生成物进行化学分析，可以间接地诊断变压器绝缘故障和老化的速度。化学含量分析包括了微水含量分析、糠醛质量浓度和油中溶解气体含量的定性分析。
1．2．1 微水含量分析
变压器绝缘油中的微量水分会影响设备的绝缘性能并增加介质损耗，还直接参与绝缘材料的化学降解反应，促使绝缘材料老化，加速绝缘系统各项性能劣化。随着变压器设计结构和制造丁艺的改进，油浸式变压器受潮程度比过去有明显的减少，但其仍为常见故障，因此实现对油中微水的在线监测具有重要意义。目前，较成熟的变压器微水在线监测原理是利用塑料薄膜电容器的吸收特性，其输出信号与油中的含水量成正比，且与温度的关系密切。
1．2．2 糠醛质量浓度分析
糠醛是变压器绝缘纸(板)劣化时，纤维素大分子降解后形成的一种主要氧杂环化合物。合格的新变压器油不含糠醛，变压器内部非纤维素绝缘材料的老化也不会产生糠醛，变压器油中的糠醛是唯有纸绝缘老化才生成的产物，所以电力行业采用测试油中糠醛含量的方法来判定变压器纸绝缘的老化情况，采用的设备为高效液相色谱仪。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是在更换新油或者进行油处理时，糠醛含量往往会降低，影响测量结果，目前的解决方案是在进行更换新油或油处理之前及之后数周各取油样品，以便分析油中糠醛的变化数据。
1．2．3 油中溶解气体分析
通过分析变压器油中的H2、C H4、C2H6、C2H4、C2H4、CO、CO2。的含量和产气率，可以检测出故障，防止故障恶化。利用油中溶解气体含量可以判断故障，基于油中溶解气体类型与变压器故障性质存在对应关系，人们提出了多种以油中特征气体或其比值作为依据来判断故障性质的方法。我国国家标准中推荐使用IEC三比值法来判断充油电气设备故障性质；但是IEC三比值法存在编码盲点问题，而且对于复合故障，其准确度也无法令人满意；罗杰斯比值法能够较好的解决上述问题，所以也获得广泛应用。在实际应用中，通常会结合其他方法来综合分析，确定故障部位。
2 变压器故障诊断实操分析
2.1变压器油色谱分析
2.1.1数据分析
（1）、变压器故障下产气具有累计性，变压器油在不同故障下产生的气体有不同的特征，油中特征气体包括H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等，随着故障的持续，这些气体在油中不断积累，直至饱和甚至析出气泡。因此，测定油中故障气体的含量与注意值进行比较是诊断故障存在与发展情况的一个主要依据。变压器在长期的正常运行中，由于固体绝缘材料的老化，也会产生同样气体，属正常老化现象，并不是故障。是否为故障，要根据气体的增长速率来判定，有时还应结合电气性能试验、油常规试验和运行检修情况进行综合分析来判断故障类型。
（2）、根据故障下产气的特征来判断。变压器内部不同故障下，产生的气体有不同的特征。例如：局部放电时总会有氢气；较高温度过热时总会有乙烯；而电弧放电时也总会有乙炔。因此，故障下产气的特征是诊断故障性质的又一个依据。
2.2 绝缘电阻试验
变压器的绝缘电阻试验是日常中厂用的检查项目，变压器停运时间1个月以上，投运前要对变压器绝缘进行测量，绝缘测量标准是用5000V摇表，对变压器相间、相对地进行绝缘测量，按1兆欧/1kV，一般变压器绝缘相对地为∞，相间为0，测绝缘时，注意环境温度、湿度、摇表的质量问题，对变压器类的设备还要注意及时放电。
2.3泄露电流试验
这个试验平常做的相对较少，它和绝缘电阻试验相似，特点是试验电压相对较高，用微安表进行监视，它具有高灵敏性，专门用来检测变压器高压侧套管是否进水，高压侧套管有无裂纹等
2.4交流耐压试验
变压器交流耐压试验是对被试变压器绕组连同套管一起，施加超过额定电压一定倍数的正弦工频交流试验电压，持续时间为1min的试验。其目的是，利用高于额定电压一定倍数的试验电压代替大气过电压和内部过电压来考核变压器的绝缘性能。此试验合格后，变压器才能投入运行。交流耐压试验是一项关键的试验，所以预防性试验规程中规定变压器为10kV及以下的在1~5年、66kV及以下的在大修后、更换绕组后和必要时都要进行交流耐压试验。
2.5绕组变形试验
绕组变形是电力变压器安全运行的一大隐患。多台变压器的实际试验经验表明，绕组变形后，绝缘试验和油的试验都难于发现，表现为潜伏性故障。近几年来，对全国110KV的电力变压器事故统计分析表明，因绕组承受短路能力不够已成为电力变压器事故的首要内部原因，严重影响电力变压器的安全、可靠运行。
绕组变形试验主要有频率响应法、低电压电抗法、电容法，可有效发现变压器绕组变形情况。
变压器故障诊断技术是目前开展变压器状态检修实施的有效手段，本文主要就变压器故障诊断方法进行了论证，并结合具体的诊断方法发现具体的变压器隐患，希望能引起读者重视。
参考资料:
1、《电力变压器运行规程》（部颁DL/T572-95）
2、《变压器安装维护使用说明书》（特变电工有限公司）
论文作者:张锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/19
标签：变压器论文; 故障论文; 糠醛论文; 气体论文; 绕组论文; 局部论文; 含量论文; 《电力设备》2017年第26期论文;