摘要：变压器是电力系统中最关键的设备之一，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，科学有效的分析判断方法对于提前发现变压器潜伏性故障、减少变压器故障和事故的发生是十分重要的。
关键词：变压器故障；试验；分析；判断
一、概述变压器故障
变压器是电力系统中最关键的设备之一，变压器的正常运行对于电力系统的安全、经济运行是十分重要的。然而由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化的影响，已成为发生故障的主要因素。
油浸变压器的故障常被分为外部故障和内部故障两种。外部故障的主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地短路，引出线之间发生相问故障等而引起变压器内部故障或绕组变形等。内部故障的主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。变压器的内部故障从性质上一般又分为热故障和电故障两大类。热故障通常为变压器内部局部过热、温度升高。电故障通常指变压器内部在高电场强度的作用下，造成绝缘性能下降或劣化的故障。下面说明一下分析判断变压器故障的方法。
二、变压器中的油、气体变化
1、油色谱分析：是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值；产气率最大的气体依次是CH4、C2H6、C2H4、C2H2。这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系。油中各种气体成分可以从变压器中取油样经振荡脱气后用气相色谱分析仪分析得出，根据这些气体的含量、特征、成分分析判断。
2、H2变化：变压器在高、中温过热时，H2一般占氢烃总量的27％以下，而且随温度升高，H2的绝对含量有所增长，但其所占比例却相对下降。变压器内部进水受潮是一种内部潜伏性故障，其特征气体H2含量很高。客观上如果色谱分析发现H2含量超标，而其他成分并没有增加时，可大致先判断为设备含有水分，为进一步判别，可加做微水分析。
3、C2H2变化：C2H2的产生与放电性故障有关，当变压器内部发生电弧放电时，C2H2一般占总烃的20％--70％，H2占氢烃总量的30％～90％，并且在绝大多数情况下，C2H4含量高于CH4。当C2H2含量占主要成分且超标时，则很可能是设备绕组短路或分接开关切换产生弧光放电所致。如果其他成分没超标，而C2H2超标且增长速率较快，则可能是设备内部存在高能量放电故障。
4、CO和CO2变化：由于CO、CO2气体含量的变化反映了设备内部绝缘材料老化或故障，而固体绝缘材料决定了充油设备的寿命。因此，CO、CO2的产生与设备内部固体绝缘材料的老化或故障有明显的关系，反映了设备的绝缘状况。在色谱分析中，应关注CO、CO2的含量变化情况，同时结合烃类气体和H2，含量变化进行全面分析。
5、气体成分变化：
由于在实际情况下，往往是多种故障类型并存，多种气体成分同时变化，且各种特征气体所占的比例难以确定。
当C2H2含量较大时，往往表现为绝缘介质内部存在严重的局部放电故障，同时常伴有电弧烧伤与过热，因此会出现C2H2含量明显增大，且占总烃较大比例的情况。应注意，不能忽视H2和CH4增长的同时，接着又出现C2H2，即使未达到注意值也应给予高度重视。因为这可能存在着由低能放电发展成高能放电的危险。
过热涉及固体绝缘时，除了产生上述气体之外，还会产生大量的CO和CO2。当电气设备内部存在接触不良时，如分接开关接触不良、连接部分松动、绝缘不良，特征气体会明显增加。超过正常值时，一般占总烃含气量的80％以上，随着运行时间的增加，C2H4所占比例也增加。
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三、直流电阻检测
变压器绕组直流电阻的检测是一项很重要的电气试验项目，是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能够反映绕组焊接质量、分接开关各个位置接触情况、绕组或引出线有无折断、层匝间有无短路，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。长期以来，绕组直流电阻的测量一直被认为是考查变压器纵绝缘的主要手段之一，有时甚至是判断电流回路连接状况的唯一办法。变压器绕组直流电阻的测量能发现回路中某些重大缺陷，判断的灵敏度和准确性亦较高，但现场测试中应注意：
1、通过对变压器直流电阻进行测量分析时，其电感较大，一定要充电到位，将自感效应降低到最小程度，提高一次回路直流电阻测量的正确性和准确性。
2、测量的数据要进行横向和纵向的比较，分析数据时，要综合考虑相关的因素和判据，不能单搬规程的标准数值，而要根据规程的思路、现场的具体情况，具体分析设备测量数据的发展和变化过程。
3、要结合设备的具体结构，分析设备内部的具体情况，根据不同情况进行直流电阻的测量，以得到正确判断结论。
四、绝缘电阻试验
绝缘电阻试验是对变压器主绝缘性能的试验，对检查变压器整体的绝缘状况具有较高的灵敏度，能有效地检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污、以及贯穿性的集中缺陷。变压器的绝缘电阻是表征同一直流电压下，不同加压时间所呈现的绝缘特性变化。绝缘电阻的变化决定于电流i的变化，它直接与施加直流电压的时间有关，一般均统一规定绝缘电阻的测定时间为一分钟。因为，对于中小型变压器，绝缘电阻值一分钟即可基本稳定。测量绝缘电阻时还应注意以下问题：
1、与测试时间的关系。对不同容量、不同电压等级的变压器的绝缘电阻随加压时间变化的趋势也有些不同，一般是60s之内随加压时间上升很快，60s到120s上升也较快，120s之后上升速度逐渐减慢。从绝对值来看，产品容量越大的电压等级愈高，60s之前的绝缘电阻值越小、60s之后达到稳定的时间越长。
2、与变压器油中含水量的关系。变压器油中含水量增大，绝缘电阻减小、绝缘电阻吸收比降低，因此变压器油的品质是影响变压器绝缘系统绝缘电阻高低的重要因素之一。
3、与变压器容量和电压等级的关系。在变压器容量相同的情况下，绝缘电阻常随电压等级的升高而升高，这是因为绝缘距离大的缘故。在变压器电压等级相同的情况下，绝缘电阻值常随容量的增大而降低，这是因为容量越大，等效电容的极板面积也增大，在电阻系数不变的情况下，绝缘电阻必然降低。
4、温度的影响。当温度增加时，绝缘电阻将按指数规律下降，因此为便于比较各次测量结果，最好在相近的温度下进行测量，测量时应以顶层温度为准，当测量温度不同时，应对测量结果依据温度换算系数进行修正。
5、测量介质损耗因数。测量介质损耗因数tgφ，是判断31.5MVA以下变压器绝缘状态的一种有效的手段，主要用来检查变压器整体受潮、油质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷等。
结束语
总之，正是由于变压器在电力系统中的重要作用，必须运用科学的检测技术，根据检测结果综合分析，准确判断变压器状况，提前发现变压器的潜伏故障，减少和防止减少变压器的故障和事故的发生，保证企业安全、稳定供电。
参考文献：
[1]陈化钢，电力设备预防性试验方法及诊断技术，中国科学技术出版社
[2]汪学勤，董其国。电气试验与油化验，中国电力出版社
作者简介：王成友，男，1979年8月出生，1999年7月参加工作。现为兖州煤业股份有限公司济东物业服务中心技术管理科副科长，助理工程师职称，主要从事机电管理、设备管理工作，具有丰富现场管理及实践经验。
论文作者:王成友
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/22
标签：变压器论文; 故障论文; 电阻论文; 绕组论文; 测量论文; 气体论文; 含量论文; 《基层建设》2016年第34期论文;