变压器故障分析及在线监测技术研究

杨海燕

国网重庆市电力公司垫江县供电分公司

变压器故障分析及在线监测技术研究

杨海燕

国网重庆市电力公司垫江县供电分公司

变压器是利用电磁感应原理把交流电压或电流转换成相同频率的另一种交流电压或电流。在电力系统中，变压器对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义。由于变压器设计、制造、安装和运行维护各等原因，近年来变压器发生的事故较多。所以，加强变压器的运行维护与提高常见故障的分析处理和事故预防能力是极其重要的。

变压器；故障分析；在线监测；技术研究

1、电力变压器的常见故障

1.1 电力变压器渗油故障

电力变压器渗油是比较常见的一种故障。就该故障本身而言，就附带了极大的不利影响，不仅会直接影响到电能的正常传输，甚至还会造成环境污染和能源的耗费。这对于企业来说，无疑是对品牌的影响和成本的提高。除此之外，电力变压器渗油严重时还会产生极大的安全威胁，导致设备运行中断或者直接毁损。因此，电力变压器渗油故障是一种常见而且危害较大的故障。

1.2 铁心多点接地故障

从电力变压器的运行过程来说，由于一个变压器最多只能接受一个接地点，过多会增加电力变压器的压力，同时也会增加电力变压器铁心的运行量，从而导致其在运行速度较快的情况下发生故障。不仅如此，如果电力变压器的接地点过多，也可能导致变压器运行中断，甚至是对人身安全造成威胁。

1.3 接头过热故障

这里所说的接头是电力变压器的载流接头，对于电力变压器而言具有非常重大的意义。就目前电力事故的统计数据来说，很多事故产生的原因都在于电力变压器载流接头连接出现不稳定的现象，进而产生接头过热的情况，甚至烧断接头，对电力变压器的稳定运行产生了严重的制约，同时对人身安全也造成了严重的威胁。因此，为了能够为电力变压器的稳定运行以及安全提供保障，在处理载流接头时一定要引起重视。

2、变压器在线监测技术的具体应用

2.1 变压器油色谱在线监测

2.1.1 油气分离技术

(1)薄膜脱气法。主要应用的是扩散原理。应用一种聚合薄膜，膜的一侧是变压器油，另一侧是气室，利用膜两侧气压的不平衡性，油中的气体扩散到气室，从而将油气分离。经过一段时间，达到动态平衡，再经过计算得到溶解在油中某一气体的含量。这种方法最大的优点就是操作具有一定的简便性，但也有缺点，那就是要想达到动态平衡往往需要的时间比较长，脱气缓慢。值得强调的是油中的杂质和污垢会堵塞聚合薄膜，这就需要对薄膜进行定期更换，增加了成本。

(2)动态顶空脱气法。通过采样瓶内搅拌子的不断搅拌，使得气体析出通过检测装置，然后气体返回采样瓶内。如果相同时间间隔内的测量值相同，就意味着脱气完成。

2.1.2 气体检测技术

(1)气相色谱法。在高纯氮气作用下将分离后气体样本输送到色谱柱中，各组分气体停留的时间要受到分配系数的影响，分配系数大，停留的时间也比较长。将各组分的气体放置于敏感度高的TCD检测仪中，主要检测的是气体的浓度，然后转换为相应的电信号输入到计算机中。具有准确检测气体浓度的优势。而缺点是不易操作，时间周期长，所需要的技术含量比较高，适用范围为定期检测。

(2)光声光谱法。溶解在油中的气体在脱气完成后进入光声室，入射光经过频率调整后经滤光片进行分光，每一个滤光片只允许某种特定气体吸收波长的红外线透过，然后各种特定气体吸收波长的红外线以调制频率多次激发气体，使气体通过辐射或非辐射两种方式回到基态。此过程中会造成局部温度升高，从而促进密闭的光声室产生机械波，进而被微音器检测到，就可以将气体组分浓度准确地判断出。

此法的优势在于不用消耗气体消耗品，可应用少量样品检测各组分气体浓度，时间短、效率高，重复性好。也正因为其具备众多优势，受到了越来越多的青睐。

2.2 变压器局部放电在线监测

(1)脉冲电流法。在变压器套管接地、外壳接地、铁芯接地以及绕组间发生高压局部放电时测量脉冲电信号，测量出一些基本量来反映放电脉冲的个数、大小和相位等，灵敏度极高。但脉冲电流容易受到外界噪声的干扰，这就需要对局部放电脉冲信号进行准确地提取，进而增加其抗干扰能力。此种方法的缺点是测量的脉冲频率低，测量出的信息量不多。

(2)射频检测法。该方法主要是用罗氏线圈型传感器从变压器和发电机等被检设备中性点提取信号。同时它在安装上比较方便，不会受到系统运行方式的限制，这也是它为什么能够广泛地应用于发电机在线监测中的根本原因。但不可否认其也具有一定的缺陷，那就是只能分辨出单一的信号，难以在三相变压器的发生局部放电检测中使用。

(3)超高频检测法。其工作原理是通过超高频传感器接收局部放电所产生的超高频电磁波，来实现局部放电检测。它的最大优势在于抗干扰能力强，具有良好的发展前景。

超高频检测法的检测和定位主要是通过传感器收到的超高频电磁波来实现，其具有测量频率高、频带宽、信息量大、抗干扰性强的优势。将其利用好能够充分了解变压器绝缘系统中局部放电特性。经过多年的努力，超高频检测法取得成果是不小的，但变压器在局部放电时所激发的高频电磁波在变压器中的传播特性较为复杂，加上变压器内部的结构会对电磁波的传播产生一定影响，变压器的箱壁对于电磁波也存在折反射，这样的过程中超高频传感器接收的信号已经不同于变压器内部的局放源发出的信号，所以还需要进一步加大研究的力度，使其更为深入。

总之，变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高，恶性事故和重大损失也时有发生。因此，搞好变压器的运行维护与故障分析处理和事故预防工作是保证电力系统安全可靠运行的一个非常重要的环节。

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[3] 孙永斌.电力变压器故障分析与诊断探讨[J].中国高新技术企业，2016，(11)：125-126.

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杨海燕，女，1992年1月出生，重庆市潼南区人(籍贯)