趙小平

（神木職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西神木，719300）

0 引言

在我國(guó)當(dāng)前的電力系統(tǒng)中，電力變壓器是應(yīng)用最廣泛的設(shè)備，作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的基本構(gòu)成而存在。如果電力變壓器出現(xiàn)故障則會(huì)對(duì)各行各業(yè)的用電產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，為了正常的用電供給，滿足社會(huì)發(fā)展的用電需求，必須要提升電力變壓器的穩(wěn)定性，降低故障率，為人們的生活提供便利條件。通過了解當(dāng)前電力變壓器故障的類型，提升檢修工作的水平，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)打下良好基礎(chǔ)，具有重要的意義[1]。常見電力變壓器的構(gòu)造如圖1所示。

圖1 變壓器的構(gòu)造

1 電力變壓器的常見故障及原因分析

1.1 變壓器滲油故障

滲油故障是電力變壓器的常見故障。滲油嚴(yán)重時(shí)，不但會(huì)影響變壓器的絕緣性能、造成變壓器器停機(jī)或者設(shè)備損毀，而且會(huì)造成絕緣油的浪費(fèi)，并且會(huì)造成空氣污染。[1]。

1.2 接頭過熱故障

變壓器的載流接頭是變壓器的重要部分。如果變壓器的載流接頭連接不穩(wěn)，那么會(huì)導(dǎo)致接頭過熱，進(jìn)而將接頭燒毀。這種情況會(huì)嚴(yán)重危害到變壓器的安全運(yùn)行。共作人員在巡檢過程中一定要加強(qiáng)接頭的檢查，認(rèn)真記錄接頭的溫度，進(jìn)而預(yù)防由于接頭過熱引發(fā)的事故。

1.3 絕緣故障

在正常運(yùn)行過程中，為了保證變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)線圈間的絕緣、保證鐵心硅鋼片間的絕緣，變壓器設(shè)置了絕緣油和絕緣紙板等，來保證絕緣。有以下幾種原因可能會(huì)導(dǎo)致絕緣故障：（1）部分變壓器采用薄絕緣、小油道的設(shè)計(jì)制造，容易造成絕緣故障。（2）受到污染的絕緣油絕緣強(qiáng)度會(huì)明顯下降，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致整體絕緣性能的下降。

1.4 磁路部分故障

變壓器的磁路發(fā)生故障，包括以下情況：鐵芯、夾件及鐵軛中的故障。以下原因會(huì)導(dǎo)致磁路故障：（1）變壓器在運(yùn)行過程中由于各種原因造成多點(diǎn)接地，會(huì)導(dǎo)致鐵芯發(fā)熱，甚至跳閘。（2）硅鋼片直接絕緣損壞、產(chǎn)生較大渦流，渦流產(chǎn)生的熱量不但會(huì)增加鐵損，而且會(huì)使得變壓器溫度過高。

1.5 分接開關(guān)故障

分接開關(guān)可以調(diào)節(jié)變壓器的變比，進(jìn)而輸出不同等級(jí)的電壓。分接開關(guān)的常見故障有以下幾種：引線松動(dòng)、分接開關(guān)的觸頭接觸故障、分接開關(guān)的觸頭間短路。造成這些故障的原因很多。例如：開關(guān)觸頭氧化嚴(yán)重、分接開關(guān)不能到位、質(zhì)量問題等。

1.6 高壓套管故障

高壓套管是連接外部電網(wǎng)高壓部分與變壓器的橋梁，并具有絕緣和保護(hù)的作用。高壓套管裸露在環(huán)境中、經(jīng)過風(fēng)吹日曬，容易產(chǎn)生故障。以下情況可能導(dǎo)致高壓套管損壞：（1）由于漏油導(dǎo)致套管溫度過高；（2）由于密封不良導(dǎo)致套管進(jìn)水；（3）由于灰塵、污漬導(dǎo)致套管污閃。

2 電力變壓器的故障診斷技術(shù)

2.1 變壓器油中溶解氣體分析

現(xiàn)階段的電力變壓器故障診斷工作來看，主要分為幾個(gè)時(shí)期，在對(duì)電力變壓器的絕緣油故障的診斷工作，屬于早期階段，主要是對(duì)變壓器油中的溶解氣體進(jìn)行分析，從而掌握變壓器產(chǎn)生故障的原因與形式。這一診斷技術(shù)得到了廣泛的認(rèn)可，實(shí)現(xiàn)了變壓器故障診斷效率的提升。在當(dāng)前的變壓器油溶解氣體判斷中，主要有比例法、特征氣體法以及模糊診斷法等方法。盡管這種方法能夠起到一定的作用，但是同樣存在一定的局限性，無法對(duì)其中存在的故障進(jìn)行完全客觀的診斷。

2.2 變壓器紅外診斷

紅外診斷是指在進(jìn)行電力變壓器的故障診斷時(shí)，采用非接觸的方法，借助紅外診斷的手段，對(duì)變壓器中存在的故障進(jìn)行分析。這種檢測(cè)手段相較于溶解氣體分析來說，應(yīng)用范圍更廣，主要是對(duì)變壓器溫度分布場(chǎng)進(jìn)行研究，對(duì)其中存在的缺陷部位進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，從而找出其中存在的故障點(diǎn)。相較于其他技術(shù)來說，紅外診斷的應(yīng)用范圍更廣，不會(huì)受到外界高壓電場(chǎng)的影響，同時(shí)能夠在檢測(cè)過程中，實(shí)現(xiàn)變壓器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種檢測(cè)方法具有安全、經(jīng)濟(jì)以及可靠性較高的優(yōu)勢(shì)，提升了診斷效率[2]。

2.3 推理診斷技術(shù)

對(duì)電力變壓器有整體的認(rèn)識(shí)，清楚變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理后，才能對(duì)故障有整體的把握。根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)和原理，利用推理的方法推導(dǎo)出故障，這就是推理診斷技術(shù)。推理診斷技術(shù)包括以下三個(gè)要點(diǎn)：其一是模式識(shí)別，固有的模式對(duì)較為數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，這樣可以幫助工作人員迅速鎖定故障；其二是限定值比較法，利用變壓器的實(shí)際參數(shù)和理論參數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)而推導(dǎo)故障；其三是綜合故障診斷，也就是基于經(jīng)驗(yàn)法、網(wǎng)絡(luò)法、大數(shù)據(jù)方法等，綜合進(jìn)行故障診斷的一種方法[3]。

3 電力變壓器保護(hù)機(jī)制

3.1 瓦斯保護(hù)

變壓器中主要的保護(hù)措施指的是瓦斯保護(hù)，變壓器的油面水平以及油箱故障都可以借助瓦斯進(jìn)行映射。若是變壓器系統(tǒng)存在輕微故障問題，油面便會(huì)下降，瓦斯信號(hào)發(fā)出，當(dāng)發(fā)生的故障比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量氣體，觸發(fā)跳閘。當(dāng)變壓器出現(xiàn)了內(nèi)部故障時(shí)，局部發(fā)熱狀況便會(huì)出現(xiàn)，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)油面下降的狀況。當(dāng)故障問題比較嚴(yán)重時(shí)，瓦斯氣體的產(chǎn)生增大了變壓器內(nèi)部壓力強(qiáng)度，使得油逐漸向油枕方向移動(dòng)，擋板會(huì)克服彈簧阻力，使得磁鐵逐漸朝著干簧方向轉(zhuǎn)移，連接干簧觸點(diǎn)，引發(fā)跳閘狀況。

3.2 電壓與電流保護(hù)作用

當(dāng)變壓器的內(nèi)部和外部同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)保護(hù)與瓦斯保護(hù)，在變壓器裝置體系中，需要安裝電流保護(hù)裝置。結(jié)合變壓器自身容量與系統(tǒng)短路電流大小的差異，就不同的保護(hù)方案進(jìn)行選取。

3.3 后備保護(hù)作用

主變壓器在處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出阻抗大的特征，所以，若是主變壓器在低壓一側(cè)出現(xiàn)了故障，那么高壓側(cè)的正常運(yùn)行不會(huì)受到影響，高壓側(cè)穩(wěn)定性能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓閉鎖的有效保護(hù)，那么在主變壓器進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，通過采取完善后備保護(hù)措施來借助高壓側(cè)與低壓側(cè)進(jìn)行并聯(lián)開放的形勢(shì)，提升閉鎖回路開放的靈活性。

4 減少電力變壓器故障的措施

4.1 完善檢查預(yù)防工作

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，通過開展高效的檢查與預(yù)防工作，能夠有效地避免電力變壓器出現(xiàn)故障的幾率。這就需要工作人員在開展工作的時(shí)候，應(yīng)該嚴(yán)格地按照檢查標(biāo)準(zhǔn)，提升檢修效率，降低電力企業(yè)的損失，保障電力企業(yè)的健康穩(wěn)定運(yùn)行。在開展變壓器檢測(cè)的時(shí)候，工作人員應(yīng)該將變壓器的運(yùn)作狀態(tài)列為受檢目標(biāo)，保證變壓器在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定。通過進(jìn)行定期檢測(cè)，能夠?qū)ψ儔浩鞯姆€(wěn)定運(yùn)行提供保障，一旦在檢測(cè)過程中出現(xiàn)故障，必須要及時(shí)的與檢修部門進(jìn)行聯(lián)系，同時(shí)針對(duì)性開展修理工作。在開展完善的檢查與預(yù)防工作下，能夠?qū)崿F(xiàn)故障風(fēng)險(xiǎn)率的降低，實(shí)現(xiàn)變壓器使用效率的提升[4]。

4.2 安裝檢測(cè)設(shè)備

在目前的電力系統(tǒng)中，存在許多大型的電力變壓器，不僅體積龐大，同時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，工作人員在進(jìn)行檢修的過程中，會(huì)遇到許多的困難，增加了工作人員的負(fù)擔(dān)。通過安裝先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部出現(xiàn)的故障進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，從而降低故障的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)變壓器穩(wěn)定性的改善。在對(duì)一些中大型電力變壓器開展檢修工作的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到繞組變形的現(xiàn)象，技術(shù)人員在對(duì)其進(jìn)行檢修的時(shí)候，應(yīng)該采用吊罩檢查的手段，降低繞組變形的發(fā)生幾率。特別是對(duì)于一些體型較大的電力變壓器來說，其自身的結(jié)構(gòu)尤為復(fù)雜，技術(shù)人員需要將其中的變壓器油排空，同時(shí)開展相應(yīng)的檢查工作。通過進(jìn)行檢測(cè)設(shè)備的安裝，能夠彌補(bǔ)技術(shù)人員檢修中存在的不足，通過開展自動(dòng)化檢測(cè)，提升變壓器的穩(wěn)定性[5]。

4.3 提升檢修人員技術(shù)水平

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電力變壓器的構(gòu)造也更加復(fù)雜，為了更好的提升故障檢修的水平，必須要打造高水平的檢修隊(duì)伍，通過提升檢修人員的技術(shù)水平，應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的變壓器故障。電力企業(yè)想要獲得更好的發(fā)展，必須要強(qiáng)化對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)，通過定期的開展相應(yīng)的技能培訓(xùn)，保障變壓器檢修工作的效率。對(duì)于電力企業(yè)而言，檢修人員的素質(zhì)，直接影響著自身的運(yùn)行的穩(wěn)定性，而在進(jìn)行檢修人員培養(yǎng)的過程中，不僅需要進(jìn)行先進(jìn)檢修工藝的培訓(xùn)，同時(shí)需要增強(qiáng)工作人員的道德作用，嚴(yán)格的按照相關(guān)的規(guī)章制度開展工作。除此之外，電力企業(yè)可以采取外部擴(kuò)張的方式，吸納更多高素質(zhì)、高水平的檢修人才，實(shí)現(xiàn)自身檢修水平的提升。而在日常工作中，應(yīng)該加強(qiáng)檢修人員的交流，通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探究更多的故障診斷與檢修方法，改善變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。

4.4 進(jìn)行繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置

在對(duì)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照機(jī)電保護(hù)裝置規(guī)范要求開展，結(jié)合國(guó)家政策調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)。同時(shí)，需要嚴(yán)格把控設(shè)備選型，保證繼電保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。在開展維護(hù)工作時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注繼電保護(hù)裝置執(zhí)行狀況與定值計(jì)算結(jié)果，確保保護(hù)裝置按照標(biāo)準(zhǔn)要求投入使用。對(duì)保護(hù)定值需要認(rèn)真進(jìn)行驗(yàn)算，核算母差保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等數(shù)值，保證可選擇性與可靠性。在對(duì)端子箱與繼電保護(hù)裝置進(jìn)行巡視的過程中，需要重點(diǎn)檢查繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。借助對(duì)線路縱差保護(hù)與母差保護(hù)在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方式，對(duì)異常狀況是否出現(xiàn)進(jìn)行評(píng)判。要重點(diǎn)檢查戶外設(shè)備防雨與防塵措施。與此同時(shí)，要結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和變電站投入保護(hù)裝置來對(duì)二次回路與自投裝置的完好性進(jìn)行判斷，保證其能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。