摘要：变压器有着十分复杂的内部结构，而且运行环境较差，容易发生各类故障。对此，为保证变压器处于良好运行状态，需要切实做好检修和维护，采取合理有效的先进技术手段，保证检修及维护的针对性和准确性。
关键词：电力变压器；维护检修；故障分析；处理措施
1 变压器的主要性能及结构
1.1 性能
1.1.1 电气性能
变压器长时间运行过程中，其绝缘应稳定承受所有电压，包括工作电压和过电压，其中，过电压有暂态、大气和操作三种形式。对于以上可能产生的电压，出厂过程中应进行全面测试，如耐压试验与局部放电试验。部分试验项目需在现场完成安装以后实施。在变压器中，绝缘油为重要绝缘介质，它的电气性能与理化性能必须满足相关要求。
1.1.2 机械性能
在变压器运行过程中，若系统产生短路问题，短路电流将从绕组上穿越，此时漏磁通会和短路电流发生相互作用，产生一定电磁力，使绕组发生变形故障。
1.1.3 热性能
变压器具有良好的热性能是使其稳定运行的基础条件。对纸绝缘而言，它属于A级绝缘，可使其保持在正常条件下的温度在95℃~98℃范围内。然而，绝缘纸在受到复杂的作用后，其性能将产生劣化。一般情况下，如果纸绝缘老化，则其电气强度将大幅下降，表现为机械强度变低。由于水与氧气必然存在，所以纸绝缘往往很快老化。对此，应保证变压器严密性，减少或避免水及空气的进入，这样不仅能提高电气性能，而且还能保证耐热性。
1.2 结构
变压器主要由以下几部分组成：①器身，由铁心、绕组、绝缘与引线组成；②变压器油，包括油箱与冷却器；③调压及保护装置；④套管。
2 在线监测
2.1 油色谱监测
在油气监测中利用色谱法检测溶解气体。利用传感器检测油中的微水。在气体与微水检测过程中，应使用专门管路，同时此时变压器不可停电。另外，通过对油气分离方式合理应用，还能避免外部气体进入到变压器油当中。
2.2 局部放电监测
监测系统通过对小波消噪等技术的合理应用，消除所有干扰信号，并分析放电脉冲，并提供统计分析，可对放电故障的种类进行自动识别，实现多放电源定位目标，完成三维空间动态显示，对多放电的故障点实施追踪，采用在线连续跟踪等新模式，确定放电的具体位置，对位移及强度发生的变化进行实时追踪，确定放电的类型及其变化情况。
2.3 铁心接地监测
对铁心的接地电流进行连续监测，能及时发现因多点接地产生的部分过热现象，起到避免因部分过热产生的各类故障作用。
2.4 振动监测
对变压器振动进行连续监测，并结合历史资料，及时发现所有机械类故障，如绕组变形与紧固件发生松动等，并通过对专项试验数据的统计和总结，对比并分析故障的频谱。
2.5 温度监测
大部分电气设备在产生故障前都会有温度异常升高的表现，同时部分过热还是使绝缘性能下降的关键因素，所以要采用红外测温技术来实时监测设备温度，这是现在一种十分重要的监测技术，在设备的状态检测中具有重要作用。在监测时，利用红外热像仪及可见光摄像机，能对所有测量点实施温度扫描，并形成相应的扫描图像，确定重点位置的温度情况。
3 故障诊断及处理措施
3.1 以油色谱为基础的状态评估和故障诊断
油气监测通过对色谱法的应用来检测各类溶解气体。然后使用专门的传感器检测变压器油中的微水。根据油气监测结果，完成对放电性质及过热情况的分析和诊断。通过引入神经网络算法等，保证分析结果的准确性。
3.2 以局部放电为基础的状态评估和故障诊断
局部放电指的是受电场持续作用后，由于绝缘介质中的部分区域被击穿而产生电气放电。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按放电机理，可将局部放电分成以下几种：①汤逊放电；②流注放电；③热电离放电。而按放电位置，可将局部放电分成以下几种：①尖端放电；②内部放电；③表面放电。
3.2.1 脉冲电流法
该方法的应用现在十分广泛，主要通过阻抗的检测对局部放电进行检测。根据铁心、套管末端与外壳等处的脉冲电流检测结果，确定是否存在局部放电的情况。在监测过程中，可使用HFCT 对局部放电信号进行采集。
3.2.2 超声波检测法
当变压器发生内部放电现象时，除了会有电脉冲信号，而且还会有超声波信号，此时利用油箱壁传感器，能对超声信号进行收集，进而对局部放电情况进行检测，包括放电量和放电位置等。
3.2.3 射频检测法
该方法主要用于对高频局部放电进行测量，它的测量频率最高能达到30MHz。借助专门的传感器，对变压器中性点等的电磁波信号进行监测。
3.2.4 光检测法
变压器油当中，发生放电不仅会产生一定脉冲电流，而且还有发热与发光。该方法就是通过对光辐射信号实时采集来确定局部放电情况。
3.2.5 UHF法
该方法利用UHF 传感器对因放电产生的所有UHF 信号进行接收，以此完成对局部放电现象的有效检测。利用上述方法能对局部放电信号进行实时监测，借助小波算法完成信号滤波，并通过对神经网络的引入实现放电类型确定。
3.3 以铁心接地为基础的状态评估和故障诊断
对铁心接地电流进行连续监测，能在第一时间发现因铁心多点接地产生的故障，进而避免因接地造成的过热，起到防止故障发生的作用。在评估和诊断过程中，以连续监测结果为依据，能实时分析设备情况和历史趋势，在铁心接地处于阈值范围内的情况下，确定变压器中可能存在的隐患。
3.4 以振动为基础的状态评估和故障诊断
在变压器中，振动主要从铁心和绕组处产生。铁心是由硅钢片通过层叠制成，当硅钢片受到强磁场作用时，会因为伸缩而时铁心发生振动。这一振动的振幅和励磁电压为正比关系。同时，伸缩变化周期等于工频电流周期50%，因此由磁场产生的伸缩造成的振动将电源频率的两倍作为基准频率。对变压器振动进行评估和诊断，需要将振动信号作为依据，并对时域特性和频域特性等进行实时监测，引入小波变化和能量的分析，确定铁心和绕组的实际状态及变化情况。
3.5 以温度为基础的状态评估与故障诊断
主要有以下两种方式：①利用手持热像仪实施定期评估；②利用红外监测系统实施评估。其中，前者适用于定期巡检过程，对处于运行状态的变压器实施红外巡检，以此及时发现是否存在缺陷与故障。后者主要用于每日的定时巡检，即自动巡检，能在第一时间发现有缺陷和故障的设备。此外，通过对相关信号的自动采集，在远程对变压器所处温度状态进行监控，从而快速完成故障诊断，为检修提供可靠依据。通过温度评估，不仅能较早的发现所有缺陷，而且还能避免缺陷发展。
3.6 综合评估与故障诊断
要想实现综合评估的目标，需要构建专门的技术模型，如热平衡技术模型、绝缘老化技术模型、过负荷技术模型、冷却技术模型等。根据不同模型的成果，并结合现有数据，对目标变压器所处运行状态进行准确的综合评估，并形成健康指数。
采用不同监测手段的运行状态评估和故障诊断技术，通过对各项技术模型的引入，并对现有数据的整合利用，能对变压器所处实际状态进行准确的综合评价，确定是否存在故障，以及故障的类型、位置、严重程度。同时这些还是日常维护中必不可少的参考依据，仅凭维护人员的自身经验来进行复杂繁琐的维护操作，不仅费时费力，影响变压器正常运行，而且还容易遗漏，导致缺陷不断发展，形成故障，造成不必要的损失。
4 结束语
综上所述，变压器检修是一项复杂而系统的工程，为保证检修具有良好的针对性、准确性和有效性，需要以各项监测手段为前提，根据变压器实时监测结果与其标准数值之间的对比，确定变压器是否存在故障，包括故障的类型、位置、严重程度，从而为变压器的检修作业及日常维护都提供可靠参考依据。
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论文作者:张军
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第31期
论文发表时间:2019/10/12
标签：变压器论文; 铁心论文; 故障论文; 局部论文; 信号论文; 绕组论文; 故障诊断论文; 《建筑细部》2018年第31期论文;