电力变压器故障原因分析及维修方法

　　随着国民经济和电力工业的快速发展，装机容量和电网规模日益增大，人们对电力系统设备运行可靠性的要求不断提高。在现代电力设备运行维护中，电力变压器既是电力系统中最重要、最昂贵的设备之一，也是故障多发设备。这就需要可靠的变压器检测和维护技术。

　　一、变压器故障原因分析

　　通过对变压器故障的数据和分析，结果表明，尽管变压器的老化趋势和使用方式不同，但变压器故障的基本原因是相同的。许多因素可能影响绝缘材料的预期寿命，负责电气设备运行的人员应仔细考虑。这些因素包括：误操作、振动、高温、雷电或涌流、过载、三相负荷不平衡、控制设备维护不到位、清洁不良、闲置设备维护不到位、润滑不当和误用。

　　1.1.线路涌流。线路涌流(或线路干扰)被列为导致变压器故障的所有因素中的第一位。这一类别包括误动、变压器不并列、有载抽头拉弧等引起的运行过电压、峰值电压、线路故障/闪络等输配电异常现象。这类原因占变压器故障的绝大多数。

　　1.2.绝缘老化。近10年来，绝缘老化在失效原因中排名第二。由于绝缘老化，变压器平均寿命只有17.8年，大大低于35～40年的预期寿命。1983年，平均变压器在发生故障时的寿命为20年。

　　1.3.水分。这一类别包括从水淹、管道泄漏、盖泄漏、水沿套管或配件侵入油箱，以及绝缘油中存在水。

　　1.4.保养不善。检修不到位被列为导致变压器故障的第四个因素。这一类包括无变压器保护或安装不正确、冷却液泄漏、污垢和腐蚀。

　　1.5.过载。这一类包括确定为过载引起的故障，仅指长时间超过铭牌功率工况下的小马拉车变压器。当发电厂或电力部门持续缓慢地增加负荷时，往往会发生过载。最终是变压器过载，高温导致绝缘过早老化。变压器绝缘纸老化时，绝缘纸的绝缘强度降低。因此，外部故障的冲击力可能导致绝缘破坏，进而发生故障。

　　1.6.雷击。对闪电波的研究似乎比过去少了，这是由于成因分类方法的改变。现在，除非明确是雷电事故，一般的冲击故障都被归类为“线路涌流”。

　　1.7.三相负荷不平衡。由于三相负荷不平衡导致某相长期过载，使该相温度偏高，进而绝缘老化，造成匝间短路或相间短路。

　　1.8.连接松动。松动连接也可纳入欠维护范畴，但有足够的数据将其独立列出，因此与以往研究有所不同。这一类别包括电气连接的制造过程和维护。其中一个问题是不同性质的金属之间的不适当配位，尽管这种现象近年来有所减少。另一个问题是螺栓连接之间的紧固不当。

　　二、电力变压器局部放电检测方法

　　2.1.脉冲电流法。它是通过将检测阻抗连接到测量回路来检测的。检测变压器套管的端屏接地线、外壳接地线、中性点接地线、铁心接地线和绕组中局部放电引起的脉冲电流得到表观放电量。脉冲电流法是应用最早、最广泛的检测方法。IEC-60270是IEC于2000年正式公布的局部放电测量标准。脉冲电流法通常用于变压器型式试验和其他离线试验，其离线测量灵敏度较高。脉冲电流法存在的问题在于：抗干扰能力差，不能有效应用于现场在线监测;对于绕组结构的变压器设备，校验存在较大误差;由于检测阻抗和放大器对测量的灵敏度、精度、分辨率和动态范围都有影响。因此，当样品电容较大时，测试仪器的测量灵敏度受到耦合阻抗的限制;测量频率低，频带窄，包含的信息量小。

　　2.2.DGA方法。DGA法是通过检测变压器油分解产生的各种气体的成分和浓度来确定故障状态(局部放电、过热等)。该方法已广泛应用于变压器的在线故障诊断，一个模式识别系统可以实现故障的自动识别。是目前变压器局部放电检测领域中一种非常有效的方法。但DGA方法有两个缺点：油气分析是一个长期的监测过程，不能发现突发性断层;这种方法不能定位故障。

　　2.3.超声波法。超声法是通过检测变压器局部放电产生的超声信号来测量局部放电的大小和位置。超声波传感器的频带约为70～150kHz(或300kHz)，以避免铁芯的铁磁噪声和变压器的机械振动噪声。由于超声波法受电干扰小，可以在线测量定位，所以对超声波法的研究比较深入。但目前该方法存在一些问题：超声波传感器灵敏度很低，无法在现场有效检测信号;传感器的抗电磁干扰能力较差。因此，超声检测主要用于定性判断局部放电信号的有无，结合脉冲电流法或直接利用超声信号对局部放电源进行物理定位。在离线和oN线检测是电力变压器的主要辅助测量手段。

　　2.4RIV法。局部放电引起的无线电干扰现象早已为人所知。例如，人们常用无线电电压干扰仪来检测局部放电对无线电通信和无线电控制的干扰，并制定了测量方法的标准。用RIV计检测局部放电的测量电路类似于脉冲电流直接测量法的测量电路。另外，对于不同的测试对象和不同的回路，可以使用接收线圈接收局部放电发射的电磁波，为了获得最大的信噪比，频率选择放大器可以选择不同的中心频率(从几万赫兹到几十万赫兹)。该方法已用于无屏蔽的电机线棒和长电缆局部放电部位的检测。

　　2.5光度法。光学测量法利用局部放电产生的光辐射进行检测。在变压器油中，各种放电发出的光波长不同，研究表明通常在500～700mm之间。实验室用光学方法分析局部放电和绝缘劣化特性取得了很大进展。然而，光学方法由于设备复杂昂贵，灵敏度低，且要求被测材料对光透明等原因，无法在实际应用中得到广泛的应用。

　　三、变压器日常维护

　　3.1.安装和操作。(1)变压器的安装地点应与其设计、施工标准相适应。如果放置在室外，要确保变压器适合室外操作。(2)保护变压器免受雷电和外界破坏。(3)保证负荷在变压器设计允许范围内。严防小马拉大车现象。(4)油冷变压器内应仔细监测顶部油温。(5)在正常操作中，应严格按照操作规程执行，防止误操作。(6)操作变压器解、运行过程中，必须按照变压器解、并列“三要素”进行，防止操作过电压的发生。(7)平时要经常对变压器进行检查和巡视，发现问题及时处理。

　　3.2.油的检验。变压器油的电强度随着含水量的增加而急剧下降。油中万分之一的水可使其介电强度降低近一半。除小型配电变压器外，所有变压器的油样都应进行频繁的击穿试验，以确保适当地检测水分并通过过滤去除。应进行油中故障气体的分析。变压器油中8种故障气体在线监测仪是随着变压器故障的发展而连续测量油中溶解气体的含量。通过分析气体的种类和含量可以确定断层类型。应每年测试油的物理性能，以确定其绝缘性能，包括击穿强度和介质的酸度界面张力等。

　　3.3.定期保养。(1)保持瓷套和绝缘子清洁。(2)保证电气连接的紧固和可靠性。(3)定期检查分接开关。并检查触头紧固、烫伤、疤痕、转动柔韧性和触头定位。(4)在油冷却系统中，检查散热器是否有泄漏、生锈、污垢沉积和任何限制油自由流动的机械损伤。(5)每年检查避雷器接地的可靠性。接地必须可靠，引线应尽可能短。应在旱季检测接地电阻，其值不应超过4Ω。(6)每三年对变压器线圈、套管、避雷器进行介损检测。

　　变压器是电网中的重要设备之一。虽然配备了避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构杂乱、电场、热场不均匀等诸多因素，仍会发生不当维修事故。频繁检测设备，加强日常维护，将对电力设备起到极其重要的作用，从而使供电更加安全可靠。

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