摘要：對(duì)電力變壓器故障的常用診斷方法，如油中溶解氣體分析、絕緣試驗(yàn)、油務(wù)試驗(yàn)及其它預(yù)防性試驗(yàn)等，進(jìn)行了全面論述，重點(diǎn)分析和評(píng)價(jià)了這些故障診斷方法的有效性，并對(duì)其未來發(fā)展方向，提出了建議。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；分析；檢修

一、變壓器狀態(tài)檢修的發(fā)展及故障類型

1.變壓器狀態(tài)檢修的發(fā)展階段

（1）初級(jí)狀態(tài)檢修階段。全面匯總所獲得的變壓器的狀態(tài)數(shù)據(jù)（運(yùn)行數(shù)據(jù)、預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)等）。并進(jìn)行初步分類、整理，最后由專家根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)這些狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷以確定變壓器的健康狀況，來決定檢修策略。但定期檢修仍將是一種輔助手段。

（2）系統(tǒng)的狀態(tài)檢修階段：①全面、系統(tǒng)的匯總變壓器的狀態(tài)數(shù)據(jù)；②以在線監(jiān)測(cè)方式代替部分停電試驗(yàn)手段，獲取更為連續(xù)且更為符合實(shí)際的狀態(tài)數(shù)據(jù)；③所有變壓器的初始狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的處理，形成系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；④建立初步的計(jì)算機(jī)專家輔助判斷系統(tǒng)，對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)分析判斷，從而獲取檢修策略。

（3）完善的狀態(tài)檢修階段。①經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐確定一套完整的、有效的反映變壓器健康狀況的狀態(tài)量；②以成熟的在線方式獲取變壓器的連續(xù)狀態(tài)量；③計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理狀態(tài)數(shù)據(jù)，并以完善的專家系統(tǒng)對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的分析判斷，得出變壓器的確切健康狀況及檢修策略。

2.變壓器的故障類型

變壓器在運(yùn)行中常見的故障是繞組、套管和電壓分接開關(guān)的故障，而鐵芯、油箱及其它附件的故障相對(duì)較少。

二、變壓器保護(hù)動(dòng)作

1.變壓器的斷路器自動(dòng)跳閘

為了變壓器的安全運(yùn)行及操作，變壓器高、中、低壓各側(cè)都裝有斷路器，同時(shí)還裝設(shè)了必要的繼電保護(hù)裝置。變壓器的斷路器自動(dòng)跳閘，應(yīng)檢查有無明顯的異常現(xiàn)象，如有無外部短路，線路故障，過負(fù)荷，明顯的火光、怪聲、噴油等。如確實(shí)證明變壓器兩側(cè)斷路器跳閘不是由于內(nèi)部故障引起，而是由于過負(fù)荷、外部短路或保護(hù)裝置二次回路誤動(dòng)造成，則變壓器可不經(jīng)外部檢查重新投入運(yùn)行。如果不能確定變壓器跳閘是由于上述外部原因造成的，則必須對(duì)變壓器進(jìn)行內(nèi)部檢查。主要應(yīng)進(jìn)行絕緣電阻、直流電阻的檢查。經(jīng)檢查判斷變壓器無內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)將瓦斯保護(hù)投入到跳閘位置，將變壓器重新合閘。如經(jīng)絕緣電阻、直流電阻檢查判斷變壓器有內(nèi)部故障，則需對(duì)變壓器進(jìn)行吊芯檢查。

2.變壓器瓦斯繼電器保護(hù)動(dòng)作

變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作是一種內(nèi)部事故的前兆，或本身就是一次內(nèi)部事故。因此，對(duì)這類變壓器的強(qiáng)送、試送、監(jiān)督運(yùn)行都應(yīng)特別小心，事故原因未查明前不得強(qiáng)送。變壓器運(yùn)行中如發(fā)生局部發(fā)熱，在很多情況下，并不表現(xiàn)為電氣方面的異常，而首先表現(xiàn)出的是油氣分解的異常，即油在局部高溫作用下分解為氣體，逐漸集聚在變壓器頂蓋上端內(nèi)。氣體產(chǎn)生的速度和產(chǎn)氣量的大小，實(shí)際上表明了過熱故障的大小。

3.變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作

差動(dòng)保護(hù)是為了保證變壓器的安全可靠運(yùn)行，即當(dāng)變壓器本身發(fā)生電氣方面的故障（如層間、匝間短路）時(shí)盡快地將其退出運(yùn)行，從而減少事故情況下變壓器損壞的程度。規(guī)程規(guī)定，對(duì)容量較大的變壓器，如并列運(yùn)行的6300KV·A及以上、單獨(dú)運(yùn)行的10000KV·A及以上的變壓器，要設(shè)置差動(dòng)保護(hù)裝置。與瓦斯保護(hù)相同之處是這兩種保護(hù)動(dòng)作都比較靈敏、迅速，都是變壓器本身的主要保護(hù)。與瓦斯保護(hù)不同之處在于瓦斯保護(hù)主要是反映變壓器內(nèi)部過熱引起油氣分離的故障，而差動(dòng)保護(hù)則是反映變壓器內(nèi)部（差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)）電氣方面的故障。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，則變壓器兩側(cè)（三繞組變壓器則是三側(cè)）的斷路器同時(shí)跳閘。

4.變壓器定時(shí)限過電流保護(hù)、零序保護(hù)

當(dāng)主變壓器由于定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，首先應(yīng)解除音響， 然后詳細(xì)檢查有無越級(jí)跳閘的可能，即檢查各出線開關(guān)保護(hù)裝置的動(dòng)作情況、各信號(hào)繼電器有無掉牌、各操作機(jī)構(gòu)有無卡死等現(xiàn)象。如查明是因某一出線故障引起的越級(jí)跳閘，則應(yīng)拉開出線開關(guān)，將變壓器投入運(yùn)行，并恢復(fù)向其余各線路送電；如果查不出是否越級(jí)跳閘，則應(yīng)將所有出線開關(guān)全部拉開，并檢查主變壓器其他側(cè)母線及本體有無異常情況，若查不出明顯的故障，則變壓器可以空載試投送一次，運(yùn)行正常后再逐路恢復(fù)送電。當(dāng)在送某一路出線開關(guān)時(shí)，又出現(xiàn)越級(jí)跳主變壓器開關(guān)， 則應(yīng)將其停用，恢復(fù)主變壓器和其余出線的供電。若檢查中發(fā)現(xiàn)某側(cè)母線有明顯故障征象，而主變壓器本體無明顯故障則可切除故障母線后再試合閘送電，若檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)主變壓器本體有明顯的故障征兆時(shí)，不允許合閘送電，應(yīng)匯報(bào)上級(jí)聽候處理。當(dāng)零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)，一般是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障而引起的，事故發(fā)生后，立即匯報(bào)調(diào)度聽候處理。

三、電力變壓器故障檢修的方法

1.實(shí)現(xiàn)完善的狀態(tài)檢修的條件

隨著變壓制造水平的不斷提高，定期檢修的誤修損失將不斷增大，且在總損失中所占比例不斷增大，而漏修損失也不能有效降低，因而定期檢修的費(fèi)用有增大的趨勢(shì)。而變壓器制造水平的提高、檢測(cè)手段的發(fā)展、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的豐富、診斷手段和水平的提高等都有效地降低了狀態(tài)檢修的誤修損失和漏修損失，同時(shí)隨著檢測(cè)和診斷實(shí)用技術(shù)的發(fā)展，狀態(tài)檢修的投入費(fèi)用也將降低，因此狀態(tài)檢修的總費(fèi)用將逐步降低。當(dāng)狀態(tài)檢修的總費(fèi)用降到小于定期檢修的總費(fèi)用時(shí)狀態(tài)檢修將代替定期檢修。只有當(dāng)變壓器制造技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)以及故障診斷技術(shù)均達(dá)到一定水平時(shí)，才能真正實(shí)現(xiàn)變壓器的完善狀態(tài)檢修。

2.實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)

（1）整理、匯總現(xiàn)有的變壓器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立變壓器健康狀態(tài)檔案。（2）建立變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)的據(jù)庫系統(tǒng)，并完成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。（3）逐步采用新的在線監(jiān)測(cè)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取手段。（4）探索并逐步采用新方法獲取新的更有效的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以豐富診斷變壓器的狀態(tài)信息。（5）實(shí)踐中不斷改進(jìn)完善變壓器狀態(tài)分析判斷的專家系統(tǒng)。（6）在電網(wǎng)管理中不斷積累數(shù)據(jù)，做好變壓器狀態(tài)檢修和定期檢修的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估和比較。

3.局部放電測(cè)量和繞組變形檢測(cè)

隨著變壓器故障診斷技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到，局部放電（PD）是變壓器諸多故障和事故的根源，因而PD測(cè)量也越來越受到重視。近幾年，PD測(cè)量技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種測(cè)量方法和試驗(yàn)裝置，有離線測(cè)量的，有在線監(jiān)測(cè)的，有基于超聲波原理的，還有利用紅外線進(jìn)行PD測(cè)量的。只是在基于PD測(cè)量結(jié)果進(jìn)行故障診斷方面，還缺少較成熟的經(jīng)驗(yàn)和全面的、合適的判定標(biāo)準(zhǔn)，這還有待于在今后的實(shí)踐中逐步積累和建立。可以預(yù)測(cè)，PD測(cè)量將會(huì)成為電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷極為有利的方法。

通過對(duì)發(fā)生故障或事故的變壓器進(jìn)行檢查和事后分析，發(fā)現(xiàn)繞組變形是許多故障和事故的直接原因。一旦變壓器繞組已嚴(yán)重變形而未被診斷出來仍繼續(xù)投入運(yùn)行，則極有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，輕者造成停電，嚴(yán)重者燒毀繞組和線圈。導(dǎo)致繞組變形的原因主要有：①繞組絕緣和機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度先天不足，繞制工藝粗糙，承受正常容許的短路電流沖擊能力差；②變壓器出口短路，出口短路形成的巨大的短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力使繞組扭曲、變形。變壓器繞組變形檢測(cè)正成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。同時(shí)也是一項(xiàng)必須突破的故障診斷技術(shù)。根據(jù)資料介紹，可以采用頻譜法等來檢測(cè)變壓器繞組變形，但目前還沒有形成相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在現(xiàn)有的條件下，對(duì)變壓器繞組嚴(yán)重變形故障的診斷可以通過變壓器空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)及阻抗測(cè)量實(shí)現(xiàn)。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，變壓器內(nèi)部的磁路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，空載電流及損耗、短路損耗及阻抗會(huì)發(fā)生一定的變化，通過橫向相間比較、縱向歷史數(shù)據(jù)比較，有可能判斷。通過分相低電壓短路試驗(yàn)判定了一起變壓器繞組嚴(yán)重變形導(dǎo)致繞組匝間、股間放電的故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]藍(lán)之達(dá)：電氣絕緣試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[2]國(guó)家經(jīng)貿(mào)委電力公司.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.