孫 騰

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司，江蘇蘇州 215004）

1 變壓器故障影響

變壓器是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其主要任務(wù)是升降電壓以實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸和分配。因此，變壓器的正常運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。變壓器故障可能導(dǎo)致以下情況：①電力系統(tǒng)的不可用性和不穩(wěn)定性，對(duì)工業(yè)、商業(yè)和家庭用戶造成不便和經(jīng)濟(jì)損失。②引發(fā)火災(zāi)、爆炸或電弧閃爍，對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。而修復(fù)或替換受損的變壓器需要高昂的成本，包括人工、材料及停機(jī)時(shí)間，這對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)商和維護(hù)人員來(lái)說(shuō)是極大的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。③絕緣油泄漏或污染，對(duì)環(huán)境造成不利影響。油污染需要復(fù)雜的清理和恢復(fù)工作。④電能質(zhì)量下降，如電壓波動(dòng)和諧波擴(kuò)散。這可能對(duì)連接到電力系統(tǒng)的設(shè)備和機(jī)器產(chǎn)生不利影響。⑤與變壓器相關(guān)的電力設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備停工，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷和損失。

2 電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的作用

電氣試驗(yàn)作為一種無(wú)損檢測(cè)手段，在變壓器故障分析中起著重要作用。其能夠通過(guò)對(duì)變壓器的電氣性能和絕緣狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，幫助及早發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，為預(yù)防維護(hù)和故障診斷提供有力支持。傳統(tǒng)的故障檢測(cè)方法可能需要對(duì)變壓器進(jìn)行拆解或干預(yù)，而電氣試驗(yàn)可在不破壞設(shè)備的情況下進(jìn)行，避免了額外的損害和停機(jī)時(shí)間。電氣試驗(yàn)可對(duì)變壓器的多個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，包括絕緣狀況、繞組連接、局部放電情況等。這有助于全面了解變壓器的健康狀態(tài)。通過(guò)定期進(jìn)行電氣試驗(yàn)，可以在故障發(fā)展到嚴(yán)重階段之前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。這有助于及時(shí)采取預(yù)防措施，避免故障擴(kuò)大和進(jìn)一步損壞。

電氣試驗(yàn)提供的數(shù)據(jù)可以用于故障診斷和分析。通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，可以確定故障類型、故障原因及故障位置。電氣試驗(yàn)的結(jié)果可以為維護(hù)計(jì)劃的制訂提供依據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以判斷何時(shí)需要進(jìn)行維修、更換部件或其他維護(hù)操作。電氣試驗(yàn)可以評(píng)估變壓器的安全性能，判斷其是否滿足電力系統(tǒng)的要求。這有助于確保變壓器的正常運(yùn)行，避免安全事故的發(fā)生。通過(guò)使用合適的電氣試驗(yàn)方法和技術(shù)，可以全面評(píng)估變壓器的電氣性能和健康狀況，幫助及早發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取預(yù)防措施。這有助于提高變壓器運(yùn)行的可靠性和安全性，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電。

3 典型電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用

3.1 絕緣電阻測(cè)量

絕緣電阻測(cè)量是一種常用的電氣試驗(yàn)方法，用于評(píng)估變壓器絕緣系統(tǒng)的狀態(tài)。這個(gè)試驗(yàn)通過(guò)測(cè)量不同絕緣材料間的電阻來(lái)判斷絕緣是否完好，從而預(yù)測(cè)潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)。絕緣電阻測(cè)量可以幫助評(píng)估絕緣材料是否老化或受潮，可以判斷絕緣系統(tǒng)是否完好。高絕緣電阻值表明絕緣狀態(tài)良好，而低電阻值可能意味著絕緣材料存在問(wèn)題。絕緣電阻測(cè)量可以幫助預(yù)測(cè)潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)。異常的絕緣電阻值預(yù)示著未來(lái)可能發(fā)生的故障，從而及早采取維護(hù)和修復(fù)措施。對(duì)于新制造的變壓器，絕緣電阻測(cè)量可以評(píng)估絕緣材料的質(zhì)量。低電阻值表明制造過(guò)程中可能存在問(wèn)題或絕緣材料的質(zhì)量不良。在維修后，絕緣電阻測(cè)量可以用于評(píng)估維修效果。如果絕緣電阻值有所提高，表明維修成功地改善了絕緣狀態(tài)。

3.2 繞組電阻測(cè)量

繞組電阻測(cè)量用于檢測(cè)變壓器繞組內(nèi)部的連接情況和電阻值。繞組電阻是判斷繞組是否正常連接及是否存在接觸不良等問(wèn)題的重要參數(shù)。繞組電阻測(cè)量可以驗(yàn)證繞組內(nèi)部的連接是否正常。異常的電阻值表明繞組之間可能存在連接松動(dòng)、斷開(kāi)或錯(cuò)誤情況。繞組電阻測(cè)量可以幫助檢測(cè)繞組之間的接觸是否良好。接觸不良可能導(dǎo)致電阻值偏高，從而影響變壓器的性能。通過(guò)測(cè)量繞組電阻，可以評(píng)估繞組的狀態(tài)是否正常。電阻值的變化可能表明繞組存在問(wèn)題，如導(dǎo)體老化或損壞。異常的繞組電阻值表明內(nèi)部可能存在故障，如繞組間短路、開(kāi)路等。通過(guò)繞組電阻測(cè)量，可以初步判斷故障類型。繞組電阻測(cè)量的結(jié)果可以用于制訂維護(hù)計(jì)劃。異常的電阻值可能需要采取維修、更換或其他維護(hù)措施。繞組電阻測(cè)量是綜合考慮變壓器內(nèi)部連接和狀態(tài)的重要手段，通過(guò)測(cè)量結(jié)果可以判斷繞組是否正常工作，并為維護(hù)提供重要信息。

3.3 套管電阻測(cè)量

套管是變壓器外部的絕緣保護(hù)層，其絕緣狀態(tài)的良好程度對(duì)變壓器的安全性能至關(guān)重要。套管電阻測(cè)量可評(píng)估變壓器外殼的絕緣狀態(tài)，高電阻值表示套管絕緣良好，而低電阻值可能意味著絕緣材料受損。隨著時(shí)間的推移，套管絕緣材料可能會(huì)受老化或環(huán)境影響。套管電阻測(cè)量可以幫助判斷絕緣材料的老化程度。套管可能會(huì)因?yàn)橥獠凯h(huán)境的影響而受到腐蝕或損傷。異常的電阻值表明套管可能存在腐蝕或物理?yè)p傷。

3.4 絕緣油分析

絕緣油分析是一種重要的電氣試驗(yàn)方法，用于評(píng)估變壓器的絕緣材料狀態(tài)和變壓器內(nèi)部的健康狀況。絕緣油在變壓器中不僅是電氣絕緣介質(zhì)，還可以通過(guò)分析絕緣油中的物理、化學(xué)及電氣參數(shù)來(lái)判斷絕緣系統(tǒng)的狀態(tài)，如是否老化、受潮或污染。通過(guò)分析油中的電阻率、介質(zhì)損耗因數(shù)等參數(shù)，可判斷絕緣材料的質(zhì)量。異常的絕緣油分析結(jié)果表明內(nèi)部可能存在故障，如局部放電、繞組短路等。氣體分析和溶解氣體分析可檢測(cè)絕緣油中是否存在異常氣體，從而判斷是否存在故障。局部放電可能會(huì)導(dǎo)致絕緣油中產(chǎn)生氣體，通過(guò)氣體分析可初步判斷變壓器內(nèi)部是否存在局部放電現(xiàn)象。絕緣油分析結(jié)果可為維護(hù)決策提供依據(jù)。根據(jù)分析結(jié)果，可以判斷是否需要更換絕緣油、維修設(shè)備或采取其他維護(hù)措施。對(duì)于新制造的變壓器，絕緣油分析可以評(píng)估絕緣材料的質(zhì)量，判斷是否符合要求。

3.5 局部放電測(cè)量

局部放電是變壓器內(nèi)部可能存在的一種隱蔽故障現(xiàn)象，其可能導(dǎo)致絕緣老化和繼續(xù)惡化，最終引發(fā)變壓器故障。局部放電測(cè)量是一種用于檢測(cè)和評(píng)估變壓器內(nèi)部局部放電現(xiàn)象的電氣試驗(yàn)方法。局部放電測(cè)量可以及早發(fā)現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，從而預(yù)警潛在的故障。這有助于及時(shí)采取預(yù)防措施，避免局部放電發(fā)展成更嚴(yán)重的故障。局部放電測(cè)量可以評(píng)估絕緣系統(tǒng)的狀態(tài)。異常的局部放電活動(dòng)表明絕緣材料可能存在問(wèn)題，如絕緣老化、缺陷或損傷。局部放電測(cè)量可以幫助診斷變壓器內(nèi)部故障類型和位置。通過(guò)分析局部放電的特征，可以初步判斷是否存在局部放電引發(fā)的故障。局部放電測(cè)量結(jié)果可以為維護(hù)決策提供依據(jù)。如果局部放電活動(dòng)明顯，可能需要采取維修、更換或其他維護(hù)措施。在新制造的變壓器中進(jìn)行局部放電測(cè)量，可以評(píng)估絕緣質(zhì)量，確保設(shè)備符合要求。局部放電測(cè)量應(yīng)在變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，以獲取真實(shí)的數(shù)據(jù)。應(yīng)使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱蜏y(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，以獲取準(zhǔn)確的局部放電信號(hào)。

3.6 介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量

介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量用于評(píng)估絕緣材料的損耗特性和質(zhì)量。在變壓器故障分析中，介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量通常用于判斷絕緣材料的狀態(tài)和性能。介質(zhì)損耗因數(shù)是一個(gè)表示絕緣材料損耗能力的參數(shù)，期與絕緣材料內(nèi)部的摩擦、電導(dǎo)及電極附近的電場(chǎng)分布有關(guān)。介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量可以評(píng)估絕緣材料的狀態(tài)。異常的損耗因數(shù)值表明絕緣材料可能存在問(wèn)題，如老化、受潮或污染。介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量可以評(píng)價(jià)絕緣材料的質(zhì)量。高質(zhì)量的絕緣材料通常具有較低的損耗因數(shù)值。異常的損耗因數(shù)測(cè)量結(jié)果表明內(nèi)部可能存在故障，如局部放電、繞組短路等。損耗因數(shù)的變化可能與故障有關(guān)。測(cè)量應(yīng)在變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，以獲取真實(shí)的數(shù)據(jù)。應(yīng)使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量設(shè)備和方法，以確保獲得準(zhǔn)確的損耗因數(shù)值。損耗因數(shù)值可能會(huì)受到溫度和頻率等因素的影響，需要進(jìn)行相應(yīng)的校正。應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)值或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以判斷損耗因數(shù)是否異常。

4 電氣試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析和故障診斷

電氣試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析是指對(duì)電氣設(shè)備在試驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析及解釋，從中獲取有用的信息和結(jié)論。電氣試驗(yàn)涉及各種不同類型的設(shè)備，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電纜等，試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括電流、電壓、功率、溫度等參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。收集試驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，包括電氣參數(shù)的測(cè)量值、試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等，可確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。在數(shù)據(jù)分析和建模過(guò)程中，數(shù)據(jù)清洗、去噪及校準(zhǔn)等操作至關(guān)重要，有助于確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，從而使分析和建模的結(jié)果更可靠。根據(jù)試驗(yàn)的目標(biāo)和設(shè)備特性，從原始數(shù)據(jù)中提取有用的特征。這些特征可能是某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均值、最大值、最小值，頻域分析結(jié)果等。根據(jù)試驗(yàn)的目標(biāo)，選擇適合的數(shù)據(jù)分析方法。常用的方法包括統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)間序列分析、頻譜分析、回歸分析等。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算平均值、方差、相關(guān)性等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，以了解數(shù)據(jù)的基本分布和趨勢(shì)。如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有時(shí)間維度，可以應(yīng)用時(shí)間序列分析方法來(lái)尋找數(shù)據(jù)中的周期性、趨勢(shì)及季節(jié)性變化。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析可以揭示隱含在信號(hào)中的頻率成分，從而識(shí)別可能的故障或異常。如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)間存在因果關(guān)系，可以使用回歸分析來(lái)建立模型并預(yù)測(cè)未來(lái)的趨勢(shì)或結(jié)果。通過(guò)分析數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和異常，可以嘗試識(shí)別設(shè)備的故障原因。比如，溫度升高可能暗示設(shè)備過(guò)載或散熱問(wèn)題。將分析結(jié)果解釋為易于理解的形式，生成報(bào)告或圖表，以便向相關(guān)人員傳達(dá)分析結(jié)論和建議。電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析有助于深入了解電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、性能特點(diǎn)及可能存在的問(wèn)題，從而指導(dǎo)維護(hù)、優(yōu)化及決策。

電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)各種故障，故障診斷是指通過(guò)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)備表現(xiàn)，找出故障的根本原因。具體操作如下：①收集試驗(yàn)期間記錄的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、溫度、振動(dòng)等各種參數(shù)的測(cè)量結(jié)果。②在數(shù)據(jù)中尋找趨勢(shì)和異常，比如電流或溫度是否超過(guò)了正常范圍，是否出現(xiàn)了不尋常的震動(dòng)等。如果有可用的正常工作條件下的參考數(shù)據(jù)，可以將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便發(fā)現(xiàn)任何不尋常的差異。③使用頻譜分析方法，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域，檢測(cè)是否有特定頻率的異常振動(dòng)或電信號(hào)，這表明可能存在某種機(jī)械或電氣故障。④根據(jù)設(shè)備的特性和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，嘗試識(shí)別已知的故障模式。例如，變壓器中的繞組短路，可能導(dǎo)致電流異常增加。⑤如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)是按時(shí)間記錄的，可以使用時(shí)間序列分析來(lái)尋找周期性、趨勢(shì)及季節(jié)性變化，這可能與某些故障有關(guān)。具備相關(guān)電氣設(shè)備領(lǐng)域知識(shí)的專業(yè)人員能夠更好地理解試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的異常，并將其聯(lián)系到可能的故障原因。

5 結(jié)束語(yǔ)

在變壓器故障分析中，電氣試驗(yàn)是一種重要的手段，用于檢測(cè)和診斷變壓器可能存在的問(wèn)題和故障。電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用，能夠及早檢測(cè)并診斷潛在的問(wèn)題，從而幫助維護(hù)人員采取適當(dāng)?shù)拇胧?，保障設(shè)備的安全和可靠運(yùn)行。