变压器故障分析诊断

电力系统中最基础的设备之一就是变压器。变压器可以提供电力服务, 变换电压, 并传输分配电能。如果变压器出现故障, 电力系统就无法安全可靠的运行。对变压器故障的诊断和分析, 可以帮助消除故障。

1 分析变压器的故障

比较普通常见的变压器故障有这么几条。首先是短路故障。变压器出口短路称之为变压器短路故障。主要是由于内部引线短路, 相与相之间短路或绕组间对地短路造成的。据有关数据显示, 变压器短路造成的事故占全部事故的一半以上。出口短路对变压器的影响主要以下两个方面:第一个方面是短路造成绝缘过热故障, 这主要是由于短路电流产生的热能造成的。如果变压器承受不了这么高的电流热能, 就会严重损害变压器的绝缘材料。第二方面是短路电动力使得绕组严重变形的故障。绕组变形损坏的程度取决于电路电流的大小。如果电流大, 损坏就会很严重。

其次是放电故障。放电故障有以下几种类型:第一种类型是局部放电故障, 变压器出现局部放电的情况比较复杂。有可能是气泡局部放电和油中局部放电这两种不同绝缘介质的放电。也有可能是不同绝缘部分发生的局部放电。第二种是放电火花故障, 虽然火花放电不会击穿绝缘, 处理起来也很简单, 但需要得到足够的重视。第三种是电弧放电故障。这种放电的能量高, 通常会击穿绝缘或者使引线断裂等等。这三种放电是有联系的, 一种放电可能引起另外两种的放电。

最后是绝缘故障。绝缘材料决定着变压器的寿命。影响绝缘故障的因素很多, 据统计主要有这么几条。首先是温度, 在不同的温度下, 油、纸绝缘材料会受影响。温度高的时候, 纸内的水分会增多, 温度低的时候, 油中的水分会被纸所吸收。所以变压器的绝缘油的含水量会随温度升高而增多。其次是湿度, 如果水分多的话, 纸纤维素为下降, 二氧化碳会增多, 水分少的话, 一氧化碳会增多。最后是过电压影响。

2 变压器故障的检测

变压器故障的检测可以准确判断故障。这世界不可能存在一种全面的检测方法, 也不可能有照顾到各个角度的检测仪器。有效的途径和科学的检测技术才能够准确测出故障。这些检测方法包括, 油中气体色谱检测, 线组直流电阻检测, 绝缘电阻检测。油中气体色谱检测, 可检测出那些潜伏在变压器内部的故障。上文提到的电力变压器的内部故障很多, 有放电故障, 绝缘故障, 还有过热故障。这些故障都可以通过色谱分析进行诊断。比如可以分析气体产生的原因, 分析气体的变化, 判断故障类型和故障的状况。最后提出处理措施。如果故障不影响机器的运行, 就要加强监视, 为维修做准备。

绕组直流电阻检测, 这种检测方法一般在变压器需要大规模维修时使用。它能够判断出绕组匝间短路, 绕组断股, 导线电阻差异与接头接触不良等故障。绕组直流电阻测量是判断电流回路连接状况的唯一方法。虽然明文规定, 绕组直流电阻检测是1～3年检测一次, 但是如果遇到特殊情况就要破例了。比如检测变换分接位置的无励磁调压变压器。但检修完有载调压变压器的分接开关后, 就必须检测所有分接。如果变压器出现故障需要大规模检修, 就必须对其进行检测。还有一种情况就是变压器出口短路, 也是必须要对其进行检测的。

绝缘电阻检测就是检测变压器的绝缘性能。如果变压器绝缘体受潮, 绝缘的贯穿性有问题或者出现整体问题, 绝缘电阻检测都能检测出来。这种检测方法检测的部位分别是双绕组变压器和三绕组变压器。当检测三绕组变压器的时候应至少检测七次。如果测量不同绝缘电阻接线的时候有一定顺序的话, 就会消除测量上的误差, 以及合理比较测验结果。

3 故障处理

如果变压器出现以下情况, 就要对其进行综合处理。首先是停电时的指标不符合标准。其次是不正常运行或者停电等突发情况。这些情况出现后, 就要先进行检测, 确定故障的位置, 故障的程度等等。要结合变压器的运行情况和故障数据, 运用上文提到的检测方法对故障进行判断。

如果变压器是中小型的, 那么就要先检测变压器的直流电阻, 主要测量的是电阻值的平衡, 并且比较测量的数据与厂商原始数据, 如果不相符就说明有问题。短路断路情况和直流电阻值的完整度可以从直流电阻值上判断。另外, 分接开关触电上的问题也可以从直流电阻值上判断。如果电阻的变化异常, 就可以说明问题不出在绕组上。当然如果引线和绕组的连接不良也会导致故障的发生。其次要检测绝缘电阻, 通过用兆欧表检测绝缘电阻值和吸收比, 如果测得的数值出现异常, 那么很有可能是绕组的绝缘受潮了。另外也可以检测介质损耗因数, 绕组绝缘的受潮情况和损害情况都可以根据检测的结果反应出来。再次是检测绝缘油样, 如果绝缘油中的闪点降低, 并且有炭粒和纸屑或焦臭味的话, 说明已经出现故障了, 至于故障的种类和性质可以通过油中的气体含量来判断。最后是空载测验, 这个测验主要是检测三相空载电流和空载损耗值, 根据这些数值来判断磁路和绕组有无短路情况, 变压器内的铁心硅钢片是否有问题等。

至于判断故障的步骤大体是这样的。首先判断是显形故障还是隐性故障。然后判断故障的性质, 再来判断故障的状况。这些状况包括故障的温度, 故障的损坏程度, 油中气体的饱和度, 以及继电器在饱和后启动所需要的时间等等。最后要对故障做出相应的措施。

判断故障类型的主要方法有上文提到的气体法和三比值法。运用三比值法的时候要注意一些问题。故障应符合一些条件才能用三比值法来判断。如果气体浓度是灵敏度极限的10倍或者以上的, 可以采用三比法。如果有些数值不是故障原因引起的应排除在外, 如果三个月内的产气速率大于10%应该用三比法进行判断。要分解处理和分析三比法以外的比值组合。另外对于含气成分的变化规律要仔细分析, 监测故障类型的发展过程。为了做出正确的判断, 要结合设备的历史, 检修情况和测试情况进行比值组合的分析。

如果低温或者过热, 固体绝缘体都会出现老化的现象。比如绝缘纸会在150℃的温度下, 产生一氧化碳, 二氧化碳以及乙烯和甲烷等气体。这个时候运用三比值法会出现误判断。这个时候应考虑各种气体的产气速率。如果二氧化碳的比重较大, 就可以判断出是绝缘体老化的问题了。运用三比值法是检测不出设备的保护措施和运行情况的。如果变压器是开放式的, 甲烷和氢气有可能逸散损失, 所以要修正这些气体的比值。三比值法不适用于成分比值发生变化的情况, 比如设备停运, 油中气体散失, 停止产气等。

总之, 变压器出现故障的时候, 要运用上述的科学合理的检测手法对其进行检测, 从而判断出故障的类型和位置, 才能对症下药, 制定出切实可行的有效措施。

摘要：本文首先分析了变压器的几种常见故障, 然后根据这些故障阐述了变压器的检测手法, 这些手法各不相同, 检测的针对性也不同。最后本文详细分析了故障的处理措施和故障的判断步骤。

关键词：出口短路,放电故障,电阻检测

参考文献

[1] 严璋.电气绝缘在线检测技术[M].北京:中国电力出版社, 1998.

[2] 陈化钢.电气设备预防性实验方法[M].北京:水利电力出版社, 1999.