电力变压器常见故障及在线监测技术分析

王俊宁 姚莉

摘 要：社会的快速发展，对电能的需求量不断增加，这就促使电力系统的容量和电压系统都在不断的增加，电力设备无论是数量还是技术含量都得以不断的提升，而且呈现复杂多变性。电力系统中其核心设备即是电力变压器，其承担着电压转换和电能分配的主要任务，所以其运行的安全性至关重要。但在实际运行过程中，电力变压器发生故障是在所难免的，所以需要我们对电力变压器的常见故障进行了解，以便于能够及时、快速的对故障进行诊断和排除。近年来，在变压器故障检测技术中，在线监测技术取得了较快的发展，实现了快速检测的需求。

关键词：在线检测；变压器；故障

前言

在电力系统中，变压器起着非常关键的作用，其可以将交流电压和电流转换成相同频率的另一种交流电压和交流电流，从而更便于传输的需要。所以电力变压器可以说是电力系统能量转换和传输的核心，为人们在生产和生活中提供重要的电能供应，所以电力变压器运行的安全性是非常重要的，其作为电网运行的关键设备，一旦发生故障，则会导致其正常运行受到较大的影响，甚至可对导致自身受到损坏，无法正常的供电，对社会和电力企业所带来的损失是无法估量的。所以保证变电压的正常运行，对其常见的故障进行掌握，加强监测技术的水平，这是确保电网稳定运行的基础。

1 变压器常见故障及原因分析

电力变压器运行过程中会发生一些较为常见的故障，这些故障的存在使变压器的正常运行受到不同程度的影响，所以需要针对导致这些故障的原因进行分析，从而及时清除故障，确保电力变压器的正常运行。

1.1 短路故障

变压器发生短路故障时，通常都会在出口电路的位置发生，而当短路故障发生时，由于短路电流会比额定的电流大许多，所以会导致变压器绕组产生大量的热量，导致绕组变形或是绝缘受到损坏的情况发生，同时对变压器内部的一些压紧装置、套管及油箱等也会带来不同程度的变形及损坏，严重时可能导致火灾的发生。

1.2 放电故障

变压器在运行过程中放电故障是较为常见的故障，而故障发生的位置不同，其放电的类型也不一样，在绝缘层内的气隙及油膜发生放电时则属于局部放电，而导致火花放电情况发生时，多是由于油中有杂质渗入进去而导致的，另外当绕组匝间层的绝缘被击穿后，则会导致电弧产生高能量放电现象。

1.3 绝缘故障

变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝缘（即绕组与铁心间，高、低压绕组间以及高压绕组的相间）和绕组端部主绝缘（绕组端部至接地体间和两绕组之间的端部）以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。

1.4 铁心多点接地故障

变压器运行过程中，如果其内部铁心有两点或是多点出现接地的情况发生，则会导致变压器内的铁心在运行过程中发生故障，使变压器受到损害，所以一旦发现有多点接地情况发生时，则需要及时进行处理。

1.4.1 实施开箱检测方法。若安装后未执行箱盖定位销彻底清除而导致多点接地，便需采取有效的应对措施，如将其定位销翻转或排除；若夹件的垫脚绝缘板受损退落，可遵照绝缘准则替换与之相等厚度的纸板。但由于夹件的肢板临近铁心会引发翘起的叠片碰撞，因此，需合理调整夹件避免发生故障。还应彻底排除油中金属的异物、杂质与金属颗粒，保持变压器油干燥。

1.4.2 运用直流电流的冲击措施。及时的解开变压器的铁芯接地线，在变压器的铁芯和油箱间施加适当的直流电压，人为产生短时大电流冲击。通常情况下将冲击的次数控制在3至5次，另外为有效去除铁心的多点接地效果也直接清理掉铁心其他多余的接地点。

2 变压器的在线监测技术

为了更好的确保变压器运行的稳定性，目前变压器在线监测技术的出现，有效的保证了对变压器故障的预防。变压器在线监测技术是通过对变压器运行时的各项数据和参数信息进行收集及分析，从而对其运行状态进行评估，及时发现初始阶段的故障，而且实现对故障运行和发展情况进行监测，进行科学有效的处理。通过各国对变压器在线监测技术的应用，在实践工作中获取了较多的经验，这对于预防变压器故障的发生起到了极其重要的作用。

2.1 油中溶解性的气体检测技术

变压器在实际运行时其内部结构会发生一定的变化，这时所产生的故障则会导致气体有所变化，而通过对油中气体自身的成分、含量及产气率来和故障时气体进行对比，从而实现对故障的诊断。而典型的油中溶解性气体，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及C2H2，均是在通常应用于验证分析的特征气体。在具体的检测出各项气体的成分与其含量后，借助特征气体方法及比值法等手段来有效辨别变压器的内部故障。

2.2 局部放电的在线检测技术

一般情况下，变压器运转的内部在出现故障或操作条件不适时，会导致局部放电（PD）。经大量的实践研究表明，PD的应用水平及其增长速率若出现明显的转化，可认为变压器的内部发生的转化及反馈至绝缘中，因一些缺陷导致的固体绝缘空洞、气泡及金属粒子等。

当变压器运转出现不畅及内部有故障发生时，则会导致局部场强过高而引发局部放电现象的产生。而当变压器处于正常运行状态时，则很难检测到局部放电的情况，这就需要利用传感器来进行检测，所以需要在变压器内部装设传感性，从而利用绕组运行时的特定频率范围显现出来的电路特征来对故障点进行检测。而变压器得局部放电实施在线测量及定位时，需收集每一项绕组的首末端信号实施放大、滤波与数据处理。应用多路的模拟开关准确的接入接口的电路，借助单片机实施控制及运行数据的处理，可实行依次测量定位其每个实施操作的变压器绕组中。

2.3 红外线测温技术的运用

利用红外线测温技术可以有效的对接触不良、过负荷及铁芯接地等故障所导致的过热现象进行检测，其主要是利用红外线探测器来实现对目标进行检测，其检测的信号利用监视屏等显示出红外线热成像图，这样就可以对故障导致的回路过热现象及时发现和显示出来，从而准备的找到故障点进行维修。

2.4 其他监测措施的运用

低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用方案。

3 结束语

电力系统运行的稳定性与变压器的正常运行具有十分密切的联系，但由于变压器在运行过程中一些人为操作失误、避雷及接地保护措施不利等都会导致变压器运行的稳定性受到影响，导致故障的频繁发生，所以利用在线监测装置不仅有效的对故障起到了预防的作用，而且使变电站的运行管理水平得到较大程度的提升，特别是洞中溶解气体和故障诊断技术在变压器的实际故障监测和诊断中更具有实用性，所以需要加强研究的力度，从而使变压器在线监测技术更加准确、灵敏和快速，使变压器诊断技术开始向智能化和自动化的方向发展，确保电网的安全、稳定运行。

参考文献

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