國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 陸志航

變壓器作為電力系統(tǒng)中的常用裝備，裝備內(nèi)部的初級(jí)、次初級(jí)線圈以及磁芯相互配合才能夠保證裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，變壓器長(zhǎng)時(shí)間工作出現(xiàn)故障的可能性較大，故障發(fā)生的原因是什么、故障點(diǎn)在哪兒還需通過電氣試驗(yàn)來(lái)判定。

1 電力發(fā)展情況概述

電力建設(shè)并不屬于新興事物。電力能源在實(shí)際生活中的作用非常大，其利用最早在工業(yè)革命時(shí)期。如今各行業(yè)對(duì)于電力能源的需求只增不減，行業(yè)對(duì)電能越來(lái)越依賴，電能已成為生活中不可或缺的重要要素，面對(duì)社會(huì)對(duì)電能需求越來(lái)越大的情況需要繼續(xù)進(jìn)行電力工程建設(shè)。電力能源安全輸送需要依靠變壓器，其是確保系統(tǒng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵因素。一般變壓器發(fā)生故障的概率較小，但發(fā)生故障概率小和不發(fā)生故障是兩個(gè)不一樣的概念。變壓器出現(xiàn)故障是一個(gè)大問題，問題的解決非常棘手。變壓器出現(xiàn)故障后雖會(huì)出現(xiàn)異常表現(xiàn)，但這些表現(xiàn)通常是無(wú)法通過肉眼直接觀察到的，即使具有多年工作經(jīng)驗(yàn)也不能準(zhǔn)確判斷變壓器故障類型，需進(jìn)行電氣試驗(yàn)通過電氣試驗(yàn)來(lái)了解實(shí)際情況。

2 變壓器簡(jiǎn)介

2.1 變壓器發(fā)展歷史

要說(shuō)什么裝置能改變交流電壓一定非變壓器莫屬，其主要作用在于保障電力系統(tǒng)運(yùn)行安全。初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯是變壓器的三大主要構(gòu)件，缺一不可。中頻變壓器、高頻變壓器以及電子變壓器屬于特殊變壓器，其和電力變壓器有著明顯的不同，兩者是按照用途來(lái)區(qū)分的?，F(xiàn)在市面上所銷售的變壓器和電力系統(tǒng)建設(shè)中所應(yīng)用到的變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)電壓變換和電流變換，變壓器在剛開始出現(xiàn)時(shí)并不具有這一功能。變壓器雛形研發(fā)者法拉利進(jìn)行了電磁感應(yīng)原理示范，人們才了解磁場(chǎng)的出現(xiàn)。法拉第感應(yīng)線圈實(shí)際上就是第一支變壓器的雛形，但當(dāng)時(shí)只是進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，有并沒有將這一理論應(yīng)用到實(shí)際中。真正具有實(shí)用性特征的電力變壓器是在電磁感應(yīng)原理提出50年之后出現(xiàn)的，這是一個(gè)被稱為二次發(fā)電機(jī)的設(shè)備。

2.2 變壓器工作原理

變壓器體積非常小，其由簡(jiǎn)單的鐵芯和線圈組成。每個(gè)變壓器中線圈上有兩個(gè)或以上的繞組，繞組的存在用于交換電流電壓。變壓器工作的過程中鐵芯發(fā)揮作用，而兩個(gè)線圈間的磁耦合加強(qiáng)。兩個(gè)線圈之間完全沒有電的聯(lián)系。這兩個(gè)線圈分別接連在不同的裝置上，其中一個(gè)線圈接用電器，稱之為副線圈、也就是次級(jí)線圈，而另一個(gè)線圈則接在交流電源上，為原線圈、即初級(jí)線圈。變壓器根據(jù)電磁感應(yīng)的原理能完成電壓和電流的轉(zhuǎn)換，在實(shí)際中完全可將某一等級(jí)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為另一等級(jí)的電壓和電流，并能做到同頻率。

2.3 變壓器自身存在的缺點(diǎn)

電力建設(shè)完成后需定期進(jìn)行設(shè)備檢查，檢查設(shè)備是否存在問題，在檢查過程中也會(huì)經(jīng)常進(jìn)行變壓器的更換。目前變壓器制作工藝與技術(shù)研發(fā)成熟，基本不存在產(chǎn)品質(zhì)量問題。但世界上并不存在絕對(duì)完美的東西，變壓器更是如此。如今變壓器廣泛應(yīng)用于日常生活中，但這并不代表變壓器沒有缺點(diǎn)。變壓器容易出現(xiàn)接觸不良的情況，導(dǎo)致接觸不良的原因較為多樣，在這里就不再一一闡述。無(wú)論是出于哪方面原因?qū)е?，只要存在接觸不良的問題線路的電流就會(huì)處于不平衡狀態(tài)，這時(shí)變壓器無(wú)法正常作用。

另外，變壓器長(zhǎng)期工作不可避免地存在線圈電阻發(fā)熱的情況，而這種情況發(fā)生后則會(huì)造成銅損，理想狀態(tài)運(yùn)行根本不現(xiàn)實(shí)。變壓器由開關(guān)控制，開關(guān)頻率過高的情況下會(huì)導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生火花，致使變壓器發(fā)生故障。電力工作人員會(huì)在添加絕緣油，而變壓器開關(guān)間有縫隙，絕緣油會(huì)從這些縫隙中溢出，日積月累形成油污，油污的出現(xiàn)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的電阻增大，進(jìn)而造成了一定安全風(fēng)險(xiǎn)。此外變壓器也會(huì)存在效率低的問題。變壓器是一種“電磁-電”轉(zhuǎn)換過程，鐵損耗和銅損耗的存在是無(wú)法避免的，而且如果輸出電壓不夠，大于變壓器承受范圍，變壓器可能會(huì)燒掉。再者是很多變壓器體積較開關(guān)電源大，比較笨重。

2.4 變壓器故障原因探究

電力輸送需運(yùn)用到變壓器，且必須要保證變壓器處于運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際中變壓器一直執(zhí)行開指令，在運(yùn)行的過程中極有可能會(huì)受到異常電動(dòng)力，這一異常電動(dòng)力的出現(xiàn)通常是因?yàn)殡娋W(wǎng)遭到了短路電流的沖擊，而遭到?jīng)_擊后變壓線繞組部分就會(huì)發(fā)生變化，也就會(huì)出現(xiàn)異常電動(dòng)力。變壓器運(yùn)行過程中最擔(dān)心的是繞組或線圈發(fā)熱，其將會(huì)增加故障發(fā)生的可能性。針對(duì)繞組故障的故障原因統(tǒng)計(jì)及分析證實(shí)，短路沖擊導(dǎo)致的繞組故障問題是繞組形變的最主要因素。

變壓器內(nèi)部構(gòu)件都是有可能會(huì)出現(xiàn)問題的。鐵芯一般為硅鋼片，其由軟磁材料組成，線圈套在鐵芯上。硅鋼片長(zhǎng)度會(huì)受主磁場(chǎng)影響而變化，硅鋼片長(zhǎng)度伸縮之后隨之將會(huì)產(chǎn)生周期振動(dòng)。伸縮率越大鐵芯的形變率越大、伸縮率越小鐵芯的形變率越小，伸縮率與形變率存在正比關(guān)系。而鐵芯的形變量又與振動(dòng)頻率有關(guān)，隨著鐵芯形變量的加大振動(dòng)頻率增加，這時(shí)所產(chǎn)生的電磁信號(hào)容易出現(xiàn)誤差。硅鋼片之間的電位均勻分布才能保證變壓器的正常穩(wěn)定運(yùn)行，如硅鋼片間的電位不均勻分布則會(huì)出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象。環(huán)流現(xiàn)象出現(xiàn)的原因一般是因?yàn)殍F芯沒有實(shí)現(xiàn)可靠接地，也可能是因?yàn)榻拥攸c(diǎn)超出了兩點(diǎn)以上?？傊?，環(huán)流現(xiàn)象的出現(xiàn)極有可能造成碳化故障，故障發(fā)生后后果不堪設(shè)想，其處理也較為棘手。

3 電氣試驗(yàn)在變壓器故障檢測(cè)中的運(yùn)用

3.1 油化檢測(cè)技術(shù)

正常情況下變壓器的油應(yīng)當(dāng)是無(wú)污染透明的，肉眼觀察發(fā)現(xiàn)不了任何的懸浮物或雜質(zhì)，而在正常情況下油的顏色會(huì)呈現(xiàn)為淡黃色?？赏ㄟ^變壓器油狀態(tài)和顏色來(lái)判斷變壓器是否存在問題，日常中較為常見的有兩種情況，一種是變壓器受潮而另一種是變壓器雜質(zhì)侵染。無(wú)哪個(gè)情況發(fā)生變壓器油的狀態(tài)都會(huì)改變，不再純凈透明，另外顏色也能從最初的淡黃變?yōu)辄S白色，這時(shí)不用借助工具就能明顯看出變壓器油中存在絮狀物。當(dāng)出現(xiàn)這一情況時(shí)問題是比較嚴(yán)重的，物質(zhì)的存在將會(huì)極大地縮減變壓器的壽命，變壓器出現(xiàn)故障無(wú)法進(jìn)行電壓電流轉(zhuǎn)換，進(jìn)而引發(fā)更嚴(yán)重的問題?？蓵r(shí)常進(jìn)行油擊穿試驗(yàn)，從中了解變壓器的具體情況。

3.2 變壓器直流電阻試驗(yàn)

在所有的試驗(yàn)中直流電阻試驗(yàn)的應(yīng)用頻率較高，其屬于變壓器試驗(yàn)中的基本試驗(yàn)。主要通過變壓器直流電阻試驗(yàn)來(lái)判斷變壓器繞組和繞組的連接線是否存在問題。變壓器故障時(shí)而發(fā)生，故障出現(xiàn)的原因極有可能是因焊頭焊接質(zhì)量不合格，變壓器直流電阻試驗(yàn)適用于這一情況，可采用這一方法進(jìn)行檢修，這一方法對(duì)于電力變壓器的維修有著巨大的幫助。簡(jiǎn)單易操作是變壓器直流電阻試驗(yàn)的最突出優(yōu)點(diǎn)，也正是因?yàn)檫@一優(yōu)點(diǎn)工作人員選擇應(yīng)用這一方法。

3.3 電力變壓器的絕緣試驗(yàn)

電力變壓器的絕緣試驗(yàn)不能盲目進(jìn)行，在進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)前一定要先了解具體情況。電力變壓器的絕緣試驗(yàn)，一種根據(jù)試驗(yàn)性質(zhì)進(jìn)行分類而另一種是根據(jù)試驗(yàn)的范圍進(jìn)行分類。前者一定要注意要控制電壓、避免電壓過高。進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)不會(huì)對(duì)設(shè)備造成負(fù)面影響，還是比較提倡進(jìn)行的。工作人員進(jìn)行電力變壓器的絕緣試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行試驗(yàn)過程出現(xiàn)的物理現(xiàn)象記錄，之后借助專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)的判斷，判斷出設(shè)備的絕緣能力大小。電力變壓器潛在的缺陷與隱患可通過絕緣試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)的過程中可以定時(shí)間，在試驗(yàn)結(jié)束后注意再次進(jìn)行鑒別試驗(yàn)，從而保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.4 電力變壓器故障紅外診斷方法

如今的科技越來(lái)越發(fā)達(dá)，各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)了發(fā)展，光電技術(shù)就是其中的一種，借助專業(yè)的儀器完成變壓器的紅外檢測(cè)得出檢測(cè)結(jié)果。紅外診斷方法適用于電壓奇熱故障的判斷，能夠在最短的時(shí)間出結(jié)果，效率非常高。利用紅外診斷方法還能準(zhǔn)確找出變壓器故障準(zhǔn)確位置，能夠給工作人員一定的指示。變壓器功率是取決于變壓器和調(diào)整管的，效率雖低但不會(huì)引入額外的干擾，也就是說(shuō)電磁干擾小。此外電壓穩(wěn)定率高、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維修方便、故障少，維修成本比開關(guān)電源少得多。

綜上，在加大電力建設(shè)的同時(shí)需充分考慮到電力系統(tǒng)安全問題，為了真正做到電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須要高度重視變壓器故障的解決?？赏ㄟ^電氣試驗(yàn)進(jìn)行故障的查詢，找出變壓器故障的原因，在對(duì)變壓器內(nèi)部問題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷后制定并落實(shí)相應(yīng)的解決方案，確保變壓器能夠正常運(yùn)作。