关于变压器故障检修问题的研究分析

江苏新海石化有限公司 高建涛

为了优化变压器故障检测水平的全面优化，要及时准确掌握故障性质和类型，并且结合变压器故障情况落实更加科学的控制机制，从而减少变压器故障造成的损失。变压器是电力系统中重要的应用设备，为了维持变压器应用效果，针对变压器故障问题要落实较为全面的故障检修方案，全面熟悉并掌握内部结构的同时了解外部情况和运行环境，及时实现故障诊断，并从一般性检修、具体结构检修、部件检修等方面落实综合性较强的检修流程，及时发现变压器故障问题并采取相应措施，满足电力系统对变压器应用的具体要求，具有广泛的研究价值。

1 变压器故障检修原则

1.1 全面性原则

在变压器故障检修工作中，要从变压器全面应用处理方面出发，不仅要了解变压器运行的外部情况和环境参数，以便于能分析变压器运行检测工序，评估是否出现出口短路、谐波电压冲击等情况。并且要在诊断获取数据后予以对比分析，从而了解故障发生原因和具体发展情况，满足全面性检修管控效果。

1.2 对比性原则

为了进一步提升变压器故障检测工作的准确性，也要利用秉持对比分析原则落实具体工作。尤其是一台变压器运行中发现异常并无法直观判定故障问题时，无法确定是内部问题还是外部问题，就要依据同一地点的另一台容量亦或是运行状态相同的变压器测试数据予以综合评估，确保故障评估的准确性。

2 变压器常见故障

变压器空载投入励磁涌流。若是变压器空载投入操作，可能会存在比正常空载电流超出较大的电流参数，称为励磁涌流。本文以单相变压器为例，空载投入后铁芯中主磁通表示为φ=-φmcos(ωt+α)+φmcosα：当α=90°，φ=φmsinωt磁通的非周期分量=0，此时表明合闸操作就能实现稳态磁通模式，这种情况下不会出现对应的励磁涌流，空载电流就是正常数值；当α=0，过渡过程磁通量会达到稳态分量幅值的2倍以上，综合分析铁芯磁饱和特性，就说明铁芯处于深度饱和状态，在铁芯磁化曲线情况出现后，对应的励磁电流会达到空载电流几十倍，是额定电流的5倍到8倍，此时励磁涌流出现。

图1 2φm对应的励磁涌流示意图

变压器不对称运行。造成变压器不对称运行的主要原因就是三相负载的不对称。

3 变压器故障检修的基本流程

为了进一步提升变压器故障检修工作的质量水平，要按照标准化要求落实具体工作，确保及时分析故障问题，开展对应的检修操作，从而维持变压器运行的合理性和规范性，维持良好的应用效果。具体流程为：判断变压器有无故障-判断故障性质和类型-判断故障严重性。

3.1 判断变压器有无故障

要想及时解决变压器故障问题，评估设备是否存在故障是根本，要从源头落实评估分析机制[1]。

分析油中气体含量。在对变压器故障进行评定的过程中，要对油中气体含量进行综合分析，结合基础指标参数进行注意数值的对比，若是总烃含量、H2含量、CO含量、CO2含量等参数存在一项或者是几项超出注意数值后，就要引起设备检修维护工作人员的注意，对含量进行实时性跟踪评估，从而确保变压器故障问题得以全面解决。

分析产气速率。在变压器故障检修工作中，要明确具体参数跟踪分析的要求和要点。一部分设备即使特征气体数值低于标准数值，但其整体增长速度较快，也会对其安全性产生影响，需操作部门对其予以跟踪分析，了解气体变化增速的原因。另外，一部分设备受到影响后气体含量超出注意数值，却不能立刻评估是设备故障问题，而要结合资料进行查询对比，并且设立观察期，增长率若是低于产气速率可视为阶段性满足应用要求。

3.2 判断故障性质和类型

判断故障类型。对于变压器故障检修工作而言，及时判断故障类型能为后续故障处理和控制提供保障，从而有效维持良好的应用效能。一般而言，不同故障类型亦或是故障能量，会造成变压器内部产生不同特征的气体，借助故障气体特征评估工作就能初步分析变压器故障的类型，以便于制定更加合理科学的检修方案。

类型判断。依据《导则》中的相关规定可知，一般是采取国际电工委员会剔除的特征气体三比值法完成变压器等充油电气设备故障类型评估，从而有效分析故障类型，并且进一步了解故障变化、发展趋势。充分融合设备历史运行状态以及运行检修效果等参数，全面落实电气试验分析工作，就能作出最正确的判断，为后续电力变压器故障检修工作质量的优化提供保障。

判断故障严重性。在已经初步判定变压器可能存在故障问题后，就要对潜伏性故障、明确故障等进行综合评估，从而全面分析故障问题的严重性。最关键的是，要结合故障严重性对故障的发展趋势展开进一步分析和评定，一般采取计算的方式分析产气速率，以此对比数值参数分析严重程度[2]。例如，开放式变压器总烃类产气速率为0.25mL/h、密闭式变压器总烃类产气速率为0.5mL/h，以此作为标准对变压器内部总烃类气体产气速率予以评估，若是产气速率每个月超出10%则设定为比较严重，需要对其进行跟踪观察。若是产气速率每个月在40μL/L以上，则视为严重故障。

4 变压器故障检修具体内容

在变压器故障检修工作开展的过程中，要结合变压器的实际情况落实相应的故障分析工作，维持良好的检修效果。

4.1 变压器一般性检修

之所以要开展变压器的一般性检修，就是因为变压器长期运行中会受到电磁振动、氧化作用、热老化等多元因素的影响，此时会对变压器部件质量水平产生影响，甚至严重制约变压器运行的安全性和可靠性。因此，要结合国家电网安全运行要求完成缺陷检修，利用一般性检修处理方式及时发现问题、消除隐患，并恢复电力变压器的应用性能，为电力系统安全稳定运行提供保障。

检修周期：针对电力变压器的检修工作中，针对吊罩进行的芯体检查和检修，以及故障引起的更换绕组检修处理称之为大修，一般会控制在10a/次修理。而对变压器外部组件开展的检修称之为小修，时间间隔为1a/次。

常见故障：电阻不平衡。判断依据：一般是利用万用表测量直流电阻参数，评估其是否超出国际标准。故障处理：若是线材引发的引线装置问题需要重绕；铁芯多点接地。判断依据：一般是借助气相色谱法检查变压器油中气体的基本成分，一旦甲烷气体、烯烃组分超标并伴有乙炔气体，就认定为铁芯间歇性接地。故障处理：若是运行变压器接地电流参数超出标准，一般是选取临时性串入限流电阻亦或是交流冲击法完成多点接地金属结构的处理工作，并且利用压力油冲洗杂质[3]；绝缘损伤。故障诊断：测量介损或者是绝缘电阻。故障处理：对绕组进行干燥处理。

4.2 变压器绝缘和引线检修

4.2.1 变压器绝缘分类

内绝缘。分为绕组、引线和开关三个基本内容：绕组。分为主绝缘和纵绝缘。其中，主绝缘包括同相各绕组之间绝缘状态、异相各绕组之间绝缘状态、绕组对油箱绝缘、绕组对铁芯柱绝缘、绕组端部对铁芯轭。纵绝缘则包括绕组线匝之间、绕组线饼之间、绕组层间绝缘状态[4]；引线。主绝缘包括引线对地、引线对异相绕组。而纵线绝缘包括同一个绕组不同引线之间绝缘；开关。主绝缘包括开关对地绝缘、异相绕组引线触头之间绝缘，纵绝缘包括同相绕组引线触头之间的绝缘关系。

外绝缘。主要是套管的绝缘处理，包括套管对接地部位的绝缘效果和各个套管之间的绝缘效果。

4.2.2 检修方式

针对油浸式变压器内部开展的检修工作，一般是采取油、纸、纸板和纸板层压件等复合绝缘结构进行对应的检查，而干式变压器则是依据空气和绝缘材料结构完成检修分析。最关键的是，不同电压等级油浸式变压器对绝缘油的要求存在差异。不同电压等级油浸式变压器其绝缘油的油击穿电压（kV/2.5mm）分别为：电压等级≤35kV、油击穿电压≥35；电压等级60～110kV、油击穿电压≥40；电压等级220～330kV、油击穿电压≥50。

在实时性检测分析工作中，运行中的变压器能借助在线气体监测和定期取样等方式完成变压器性能的评估。一般而言，正常运行的变压器若是出现老化，则会产生CO气体或CO2气体，且相应含量较高，会对其应用效果和处理水平产生严重的影响。而对于油纸局部放电现象，油体会裂解产生H2和CH4。故障出现时温度低于300℃则产生CH4，温度若是逐渐升高，达到300℃到700℃则产生的气体是C2H4和C2H6，温度一旦超出1000℃就会产生C2H2。

4.2.3 分接开关故障检修

箱盖密封性不足出现渗漏问题，一般是安装不当或者是密封材质不好造成的变质问题，若是开关法兰的盘间漏油问题则要拧紧固定螺母，或者是更换新的密封件；绕组直流电阻测量稳定性不足，在运行中长期处于无电流通过的状态，表面就会因为氧化膜和油污造成接触不良等现象。此时多次循环旋转开关转轴结构，有效清除氧化膜，保证触头接触电阻能低于500μΩ；有载开关控制器和电动机构不能正常运行，常常会出现有载开关控制器不显示数字，档位显示数值不正确或者是接受指令。此时，要对控制器220V电源是否存在接入保险丝予以综合检查，评估电动机构之间电缆连接状态，从而分析指令选择是否正确。若是电缆结构无异常，则分析电动机皮带的适配性。

4.3 变压器组件检修

在变压器正常运行状态下，一般会借助变压器的应用情况设置过电压和防止事故绝缘扩大、热保护装置等，以便于能有效建立完整地变压器组件分析和检修控制工作，也需要设备管理人员对组件结构进行阶段性检修，从而充分发挥保护设备的应用优势。一方面，针对起到绝缘保护作用的避雷器、差动继电器、气体继电器、异常电压吸收器等进行阶段性检修和养护。另一方面，针对热温度保护、热的机械保护的油温度控制器、过电流继电器、熔动器等予以规范检修。

4.4 变压器的干燥

在变压器检修工作完成后，要结合实际应用环境和安全运行标准对其进行适当的干燥操作处理，维持良好的状态，从而减少不良因素造成的安全隐患。较为常见的干燥方法分为短路干燥处理、零序电流干燥处理、热风干燥处理、外壳涡流干燥处理、真空热油喷雾干燥处理等。

4.5 处理变压器油

一方面，对变压器油进行过滤，在过滤油操作工序中，要将滤油机的上部出口位置和入口位置进行处理，接通净油罐和污油罐，维持良好的应用控制状态，保证过滤操作流程的规范性，并且要配合滤油机将污油罐中的油在过滤处理后直接送至净油罐位置、再过滤。一般要重复3到4次就能满足实际应用标准；另一方面，要对变压器油进行除酸处理。配合完成相应的变压器油实验管理控制工作，能为变压器检修工作效率的全面优化提供支持。

综上，电力系统变压器应用范围在不断扩展，为了有效提升其应用质量，就要落实对应的处理措施和检修方案，一方面完善对应的检修流程，一方面整合具体故障分析方式，从而发挥检修工作的价值和意义，优化变压器运行效率，为经济效益和社会效益和谐发展予以支持，促进电力工程可持续健康发展。