摘要：本文阐述了变压器的主要故障分类，分析了变压器的常见故障类型，介绍了基于振动（噪声）的电力变压器故障诊断技术和在电力变压器故障分析中应用广泛的气相色谱技术。
关键词：变压器；故障分析；故障诊断
0、引言
随着电压等级的升高、容量的增大使得电力变压器的故障发生概率大大提升，故障原因和故障类型日益复杂。电力变压器一旦发生故障，将会导致电力中断，情况严重时甚至会引发火灾，对社会生活以及经济发展带来十分严重的后果。所以非常有必要加强对电力变压器的故障分析，它对提高电力系统的安全、稳定、高效具有深远的意义。
1、电力变压器故障分类
在电力电压等级不断升高、容量不断增大的背景下，变压器发生故障的概率也在不断的提高，其故障种类也是日益复杂。为方便对变压器的故障分析可将其故障类型按不同的分类方式进行分类。
1）按回路划分
电力变压器从回路的角度对其故障的划分主要分为：电路故障、磁路故障和油路故障。
2）按发生故障的部位划分
绕组故障：包括各绕组之间所发生的相间短路和线匝之间发生的匝间短路。
引线故障：指引出线之间发生相间故障。
套管故障：由于绝缘套管破碎或是闪络而出现的接地（通过外壳）短路现象。
绝缘故障：主要包括液体油绝缘故障和固体纸绝缘故障两种类型。
3）按故障现象划分。
热性故障和电故障是变压器故障按现象分类的两个重要组成部分。其中热性故障按照其严重程度可被分为轻度过热、低温过热、中温过热、高温过热等四种故障隋况。电故障通常是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。根据放电的能量密度的差异，可将电故障划分为高能电弧放电、火花放电和局部放电三种故障类型。
2、电力变压器常见故障分析
变压器的安全运行管理工作是电力工作者日常工作的重点，通过将变压器的异常运行情况的总结和常见故障的分析相结合，将有利于对变压器故障原因与性质的高效、准确判断，及时采取有效措施，保障设备的安全、运行。通过对变压器运行管理的分析总结，其常见的故障主要表现为以下几种。
2.1 变压器渗油
变压器渗漏油会影响变压器的安全运行，可能造成不必要的停运，严重时甚至会导致变压器的损毁。
1）油箱焊缝渗油：针对焊缝所处位置的不同可采取相应的方式来解决油箱焊缝渗油的问题。平面接缝处渗油采取的方式是直接进行焊接；拐角处渗油常常会出现渗漏点查找不准和补焊后由于内应力的作用导致再次渗漏的问题，处理这样的渗点往往采用加用铁板进行补焊的方法；处理三面连接处渗点的方式是根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊。2）高压套管升高座或进入孔法兰渗油：这类型的渗油点主要是由胶垫安装不合适引起的，可采取在运行中对法兰进行施胶密封来解决。3）低压侧套管渗漏：主要成因有母线拉伸和低压侧引线引出偏短。受母线拉伸时按规定在母线中使用伸缩节连接可解决受母线拉伸引起的渗漏问题；重新调整引线引出长度可解决引线偏短所引起的渗漏问题，对调整引线长度有困难的情况，可在各密封面加密封胶来解决。4）防爆管渗油：防爆管作为避免变压器油箱破裂的安全措施，其玻璃膜容易由于变压器在运行中的振动而破裂。由于无法及时更换受损的玻璃膜，使得绝缘油由于潮气进入油箱而受潮，降低绝缘水平，危及设备的安全。
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2.2 继电保护发生动作
当变压器内部发生故障时，大部分情况都伴随有继电保护动作。其中瓦斯保护是变压器的主要保护同时还能监视变压器内部发生的部分故障，一般情况是先轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作去掉闸。
轻瓦斯动作的原因：
1）在滤油、加油和冷却系统不严密的情况下空气进入变压器；2）油位的降低；3）由于变压器内部发生故障而产生了气体；4）变压器的内部发生短路故障；5）保护装置二次回路故障。
2.3 接头过热
变压器的载流接头是其联系电网和其本身内部的重要组成部分。如果接头连接不良，将引起发热甚至烧断，严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电。
1）铜铝连接：在电偶的作用下，当电解液（含有溶解盐的水分）渗入铜与铝的接触面间时会产生电解反应，铝被强烈电腐蚀，导致触头很快遭到破坏，以致发热甚至可能造成重大事故。可采用一头为铝，另一头为铜的特殊过渡触头来防止此类事故的发生。2）普通连接：普通连接是变压器过热的重点部位，均匀地涂上导电膏能够很好的确保连接良好，降低过热事故发生的机率。3）油浸电容式套管过热。
2.4 铁心多点接地
变压器正常工作时铁心只有一处接地，当出现两点及以上的点接地时为多点接地，会导致铁心运行出现故障，危及变压器的安全运行。在变压器铁心与油箱之间加直流电压并进行3～5次短时大电流冲击，能有效的起到消除铁心多点接地的作用。
2.5 绝缘瓷套管出现闪络和爆炸
变压器中绝缘瓷套管出现闪络和爆炸的情况通常是由三种原因所引起的。
1）由于出现密封橡胶垫质量、安装位置、螺母压得不紧等问题使得套管密封不严，导致绝缘受潮而损坏；2）电容式套管绝缘分层间隙间存在的游离放电；3）套管表面污染严重或是管上有大的碎片和裂纹，均会造成套管闪络和爆炸事故。
3、电力变压器故障分析与诊断新技术的应用
气相色谱技术近年来也被广泛的应用在了变压器故障分析的工作中。利用气相色谱法分析变压器油的气体组成成分与含量，能够很好的监测变压器的运行状态并提前判断出变压器内部是否有故障存在，当判断变压器内部存在故障时，甚至能够判断出其故障的类型。对变压器的维护保养起到关键性的指导作用，更好的保障电力系统安全、稳定、高效的运行。
基于振动（噪声）的电力变压器故障诊断系统是近年来出现的一种新的故障分析技术。通过大量试验表明不仅是变压器表面振动信号的基频信号能反映故障，其50Hz分量及50Hz的部分倍频分量连同基频的倍频分量等新特征频率也能够很好的反映故障。将此发现结合故障诊断模型应用于项目的研发中，实现了通过变压器油箱壁振动信号的测量与分析来实时掌握变压器运行状态，发现变压器运行过程中的异常，诊断出其故障类型如绕组松动、变形和铁芯松动等。对变压器运行状态的实时检测，有效的保障了其安全运行，降低了非正常停电事故的发生概率，避免了给电力用户带来的不良影响，大大提高了设备运行的管理水平以及电网供电的可靠性。
4、总结
变压器作为一种重要的能量转换设备，在电能传输的环节中扮演了不可或缺的角色。变压器的安全、稳定、经济运行是电力公司高度重视的问题，而如何快速、高效、准确的对运行中的电力变压器中故障的出现做出预判、分析和监测是相关研究者努力的目标。变压器在运行过程中出现渗油、接头过热、铁心多点接地以及绝缘瓷套管出现闪络和爆炸的情况都会导致变压器故障甚至毁坏。气相色谱技术被引进变压器故障分析领域并得到了广泛的应用，基于振动（噪声）的电力变压器故障诊断技术成功的实现了实时掌握变压器运行状态、发现变压器运行异常的功能，并得到了大力推广。变压器的故障分析与诊断对保障电力系统的安全与稳定有着深远的意义，还需要不断的研究和深入。
参考文献
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[2]王平.《变压器内发出声响的判断及处理方法》中国期刊网,2007年09期.
[3]王增平,马静.《关于变压器主保护的若干问题》.中国期刊网.2008年14期.
论文作者:陈全军,蒋红
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：变压器论文; 故障论文; 套管论文; 发生论文; 电力变压器论文; 铁心论文; 油箱论文; 《电力设备》2017年第14期论文;