電力變壓器故障原因分析及維修方法

　　隨著國民經濟和電力工業的快速發展，裝機容量和電網規模日益增大，人們對電力系統設備運行可靠性的要求不斷提高。在現代電力設備運行維護中，電力變壓器既是電力系統中最重要、最昂貴的設備之一，也是故障多發設備。這就需要可靠的變壓器檢測和維護技術。

　　一、變壓器故障原因分析

　　通過對變壓器故障的數據和分析，結果表明，盡管變壓器的老化趨勢和使用方式不同，但變壓器故障的基本原因是相同的。許多因素可能影響絕緣材料的預期壽命，負責電氣設備運行的人員應仔細考慮。這些因素包括：誤操作、振動、高溫、雷電或涌流、過載、三相負荷不平衡、控制設備維護不到位、清潔不良、閑置設備維護不到位、潤滑不當和誤用。

　　1.1.線路涌流。線路涌流(或線路干擾)被列為導致變壓器故障的所有因素中的第一位。這一類別包括誤動、變壓器不并列、有載抽頭拉弧等引起的運行過電壓、峰值電壓、線路故障/閃絡等輸配電異�，F象。這類原因占變壓器故障的絕大多數。

　　1.2.絕緣老化。近10年來，絕緣老化在失效原因中排名第二。由于絕緣老化，變壓器平均壽命只有17.8年，大大低于35～40年的預期壽命。1983年，平均變壓器在發生故障時的壽命為20年。

　　1.3.水分。這一類別包括從水淹、管道泄漏、蓋泄漏、水沿套管或配件侵入油箱，以及絕緣油中存在水。

　　1.4.保養不善。檢修不到位被列為導致變壓器故障的第四個因素。這一類包括無變壓器保護或安裝不正確、冷卻液泄漏、污垢和腐蝕。

　　1.5.過載。這一類包括確定為過載引起的故障，僅指長時間超過銘牌功率工況下的小馬拉車變壓器。當發電廠或電力部門持續緩慢地增加負荷時，往往會發生過載。最終是變壓器過載，高溫導致絕緣過早老化。變壓器絕緣紙老化時，絕緣紙的絕緣強度降低。因此，外部故障的沖擊力可能導致絕緣破壞，進而發生故障。

　　1.6.雷擊。對閃電波的研究似乎比過去少了，這是由于成因分類方法的改變�，F在，除非明確是雷電事故，一般的沖擊故障都被歸類為“線路涌流”。

　　1.7.三相負荷不平衡。由于三相負荷不平衡導致某相長期過載，使該相溫度偏高，進而絕緣老化，造成匝間短路或相間短路。

　　1.8.連接松動。松動連接也可納入欠維護范疇，但有足夠的數據將其獨立列出，因此與以往研究有所不同。這一類別包括電氣連接的制造過程和維護。其中一個問題是不同性質的金屬之間的不適當配位，盡管這種現象近年來有所減少。另一個問題是螺栓連接之間的緊固不當。

　　二、電力變壓器局部放電檢測方法

　　2.1.脈沖電流法。它是通過將檢測阻抗連接到測量回路來檢測的。檢測變壓器套管的端屏接地線、外殼接地線、中性點接地線、鐵心接地線和繞組中局部放電引起的脈沖電流得到表觀放電量。脈沖電流法是應用最早、最廣泛的檢測方法。IEC-60270是IEC于2000年正式公布的局部放電測量標準。脈沖電流法通常用于變壓器型式試驗和其他離線試驗，其離線測量靈敏度較高。脈沖電流法存在的問題在于：抗干擾能力差，不能有效應用于現場在線監測;對于繞組結構的變壓器設備，校驗存在較大誤差;由于檢測阻抗和放大器對測量的靈敏度、精度、分辨率和動態范圍都有影響。因此，當樣品電容較大時，測試儀器的測量靈敏度受到耦合阻抗的限制;測量頻率低，頻帶窄，包含的信息量小。

　　2.2.DGA方法。DGA法是通過檢測變壓器油分解產生的各種氣體的成分和濃度來確定故障狀態(局部放電、過熱等)。該方法已廣泛應用于變壓器的在線故障診斷，一個模式識別系統可以實現故障的自動識別。是目前變壓器局部放電檢測領域中一種非常有效的方法。但DGA方法有兩個缺點：油氣分析是一個長期的監測過程，不能發現突發性斷層;這種方法不能定位故障。

　　2.3.超聲波法。超聲法是通過檢測變壓器局部放電產生的超聲信號來測量局部放電的大小和位置。超聲波傳感器的頻帶約為70～150kHz(或300kHz)，以避免鐵芯的鐵磁噪聲和變壓器的機械振動噪聲。由于超聲波法受電干擾小，可以在線測量定位，所以對超聲波法的研究比較深入。但目前該方法存在一些問題：超聲波傳感器靈敏度很低，無法在現場有效檢測信號;傳感器的抗電磁干擾能力較差。因此，超聲檢測主要用于定性判斷局部放電信號的有無，結合脈沖電流法或直接利用超聲信號對局部放電源進行物理定位。在離線和oN線檢測是電力變壓器的主要輔助測量手段。

　　2.4RIV法。局部放電引起的無線電干擾現象早已為人所知。例如，人們常用無線電電壓干擾儀來檢測局部放電對無線電通信和無線電控制的干擾，并制定了測量方法的標準。用RIV計檢測局部放電的測量電路類似于脈沖電流直接測量法的測量電路。另外，對于不同的測試對象和不同的回路，可以使用接收線圈接收局部放電發射的電磁波，為了獲得最大的信噪比，頻率選擇放大器可以選擇不同的中心頻率(從幾萬赫茲到幾十萬赫茲)。該方法已用于無屏蔽的電機線棒和長電纜局部放電部位的檢測。

　　2.5光度法。光學測量法利用局部放電產生的光輻射進行檢測。在變壓器油中，各種放電發出的光波長不同，研究表明通常在500～700mm之間。實驗室用光學方法分析局部放電和絕緣劣化特性取得了很大進展。然而，光學方法由于設備復雜昂貴，靈敏度低，且要求被測材料對光透明等原因，無法在實際應用中得到廣泛的應用。

　　三、變壓器日常維護

　　3.1.安裝和操作。(1)變壓器的安裝地點應與其設計、施工標準相適應。如果放置在室外，要確保變壓器適合室外操作。(2)保護變壓器免受雷電和外界破壞。(3)保證負荷在變壓器設計允許范圍內。嚴防小馬拉大車現象。(4)油冷變壓器內應仔細監測頂部油溫。(5)在正常操作中，應嚴格按照操作規程執行，防止誤操作。(6)操作變壓器解、運行過程中，必須按照變壓器解、并列“三要素”進行，防止操作過電壓的發生。(7)平時要經常對變壓器進行檢查和巡視，發現問題及時處理。

　　3.2.油的檢驗。變壓器油的電強度隨著含水量的增加而急劇下降。油中萬分之一的水可使其介電強度降低近一半。除小型配電變壓器外，所有變壓器的油樣都應進行頻繁的擊穿試驗，以確保適當地檢測水分并通過過濾去除。應進行油中故障氣體的分析。變壓器油中8種故障氣體在線監測儀是隨著變壓器故障的發展而連續測量油中溶解氣體的含量。通過分析氣體的種類和含量可以確定斷層類型。應每年測試油的物理性能，以確定其絕緣性能，包括擊穿強度和介質的酸度界面張力等。

　　3.3.定期保養。(1)保持瓷套和絕緣子清潔。(2)保證電氣連接的緊固和可靠性。(3)定期檢查分接開關。并檢查觸頭緊固、燙傷、疤痕、轉動柔韌性和觸頭定位。(4)在油冷卻系統中，檢查散熱器是否有泄漏、生銹、污垢沉積和任何限制油自由流動的機械損傷。(5)每年檢查避雷器接地的可靠性。接地必須可靠，引線應盡可能短。應在旱季檢測接地電阻，其值不應超過4Ω。(6)每三年對變壓器線圈、套管、避雷器進行介損檢測。

　　變壓器是電網中的重要設備之一。雖然配備了避雷器、差動、接地等多重保護，但由于內部結構雜亂、電場、熱場不均勻等諸多因素，仍會發生不當維修事故。頻繁檢測設備，加強日常維護，將對電力設備起到極其重要的作用，從而使供電更加安全可靠。

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