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[摘 要]对电力变压器常见故障，进行了分析与诊断，并提出相应的建议，以供参考.
[关键词]变压器 故障 分析 措施
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0278-01
引言：电力变压器是电力系统的重要组成部分。随着电力系统的不断扩大，对供电可靠性的要求日益提高，如何及时、有效地对运行中的电力变压器进行维护、监测，减少变压器故障，已成为十分迫切和重要的任务。掌握和熟知电力变压器常见故障及检测技术，才能更好地维护电力系统的正常工作。
1.常见故障概述
油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。外部故障为变压器油箱外部绝缘套管和其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地（通过外壳）短路，引出线之间发生的相间故障等。
2.如何对电力变压器的故障进行检测
电力变压器故障诊断的专业性、经验性和复杂性都很强。常规的电气试验检测法有：（1）绝缘电阻及吸收比R60/R15试验：用2500V摇表测量，着重于前后两次所测数值的比较。它是判断变压器绝缘裂化和受潮程度的灵敏指标。（2）变压比试验：用于判断绕组匝间或层间有无短路、匝数比错、开关引线接错等故障。（3）测量低压励磁电流：在相同的电压下所测数值与原始值比较有无较大的升高，以确定绕组有无层间短路等故障。（4）测绕组直流电阻：判断导线焊接不良、绕组短路、开关接触不良或引起接错等故障。但，以上方法仅能用于检测出绝缘受潮、损坏等明显故障，而不能发现局部缺陷及早期潜伏性故障。目前，对35KV及以上的主变广泛采用以下方法来检测和判断变压器的内部故障。
2.1 变压器红外诊断技术
红外技术是随着近代光电子技术发展而产生的一门崭新的技术领域，它的主要原理是：由于物体表面由许许多多单元组成，所以物体表面都存在一个热辐射能量场，相应有一个温度分布。红外成像仪就是利用对物体表面红外辐射强弱进行探测而呈现出物体表面形状轮廓及温度分布情况，以便人眼观察的仪器。红外图像的亮暗反映出物体表面温度的高低，通过对物体表面温度及温度场的检测便可以判断设备是否存在缺陷。
对运行中电气设备热故障进行红外检测，具有不停电、远距离、安全可靠、准确高效地发现设备热故障地有点，可实现带电检测。高压电气设备在正常运行情况下，将有部分电能以不同损耗形式转化为热能，使电气设备温度升高。
红外检测技术得到广泛的应用，成为电力设备在线检测的重要技术手段。在检测电力设备故障时，红外诊断技术具有操作安全、灵敏度高、判断准确、图像直观、检测诊断效率高、不受电磁干扰、可进行计算分析等特点。它可以检测和诊断电力变压器大量的内部、外部缺陷，快速对设备热状态进行红外成像，通过对电力变压器热状态分布红外图像的分析，从而对运行中的变压器存在的事故隐患和缺陷进行定位、定性还有定量的故障诊断。
2.2 变压器油中的溶解气体分析与诊断
变压器油的色谱分析法，是分析变压器油中所溶解的气体的成分和含量，来判断变压器运行状况，为在带电的情况下及早发现变压器内部潜伏性故障，可以及时消除隐患，确保电力系统的安全稳定性。运行中的变压器，由于内部存在有局部高温或局部放电等潜伏性故障，常常引起内部的绝缘材料析出气体，如氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔等，从这些气体的成分和含量可以分析出变压器内部潜伏性故障的性质和程度。
实践表明：利用气相色谱法定期地对变压器运行状况进行测量、分析是一种比较可靠的手段。但是，变压器故障与油中溶解气体相对含量之间的关系很是复杂。取油样、仪器精确度、标准气样和分析的各个环节都必须正确时，其分析诊断结果才能准确的反映出设备内部的真实状态，有无故障或故障性质。因此，用色谱试验取代电气试验，或以色谱测量寻找其故障点部位，是不实际的。还有赖于对设备内部结构和运行状态的全面掌握，在色谱测量分析指出故障性质的基础上，综合电气试验、检修、运行等各方面的情况，具体情况具体分析，才能预测出故障的确切部位。
2.3 根据三比值法分析判断
三比值法的原理是：根据充油电气设备内油、绝缘故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示。
三比值法的应用原则是：（1）根据气体各组分含量的注意值或气体增长率的注意值判断设备故障时，气体比值才是最有效的，应予以计算。（2）假如气体的比值和以前的不同，可能有新的故障叠加在老故障或正常老化。为了得到仅仅相对于新故障的气体比值，要从最后一次分析结果中减去上一次的分析数据，并重新计算比值。在进行比较时，要注意在相同的负荷和温度等情况下在相同的位置取样。（3）油中溶解气体分析数据的重复性和再现性必须达到要求。本身存在的试验误差，导致气体比值也存在不确定性。比值精确度迅速降低。因此在使用比值法判断设备故障性质时，应注意各种可能降低精确度的因素。
三比值法操作步骤：将试验结果的几项主要指标和充油电气设备产气速率注意值作比较。短期内各种气体含量迅速增加，但尚未超标的数据，也可诊断为内部有异常状况；有的设备因某种原因使气体含量基值较高，但增长速率低于产气率注意值的，仍可认为是正常设备。根据上述结果以及其他检查性试验的结果，并结合该设备的结构、运行、检修等情况进行综合分析，诊断故障的性质及部位。根据具体情况对设备采取不同的处理措施。
3.如何对电力变压器的故障进行处理
电力变压器是电力网中的主要电气设备，主要作用是在电力系统中，向远方传输电能时，为了减少线路上电能损耗，需要升压，为了满足用电的要求，又需要降低电压，这就需要能实现变换电压、电流的变压器。变压器一旦发生故障，将减少或中断部分用户的供电，会造成巨大的经济损失及影响。因此，及时发现变压器异常运行情况，正确处理事故，对电网的安全稳定运行有十分重要的意义。
为了有选择性地将故障元件（如变压器等）从电力系统中快速、自动地切除，使其损坏程度减至最轻，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行，变压器应加装继电保护装置：（1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。容量为800KVA及以上的油浸式变压器应装设瓦斯保护；（2）反应变压器绕组、引出线的相间短路，中性点直接接地侧绕组、引出线和套管的接地短路，以及绕组匝间短路的电流速断保护或纵差动保护；（3）反应外部相间短路的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护，这些可作为变压器主保护的后备保护，又可作相邻母线或线路保护的后备。（4）反应中性点直接接地的电力网中外部单相接地短路的零序电流保护。
4.结语
随着社会的发展、人民生活水平的提高，人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用，良好的供电质量和服务水平，成为社会对供电企业要求的重要部分。在电力管理发展过程中，电力企业为提高供电质量和服务水平，需要对电网运行状态进行实时监测，及时掌握电网运行的情况，发现和定位电网故障，发现异常供电和异常线损，杜绝供电隐患。因此，电力变压器的故障诊断与检测将更为重要。
参考文献
[1] 陈志勇，李忠杰，油中溶解气体分析在变压器故障诊断中的应用[J]，变压器，2011，48（2）.
[2] 齐振忠，多信息融合的变压器实时状态评估[J]，高压电器，2012，48（1）.
[关键词]变压器 故障 分析 措施
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0278-01
引言：电力变压器是电力系统的重要组成部分。随着电力系统的不断扩大，对供电可靠性的要求日益提高，如何及时、有效地对运行中的电力变压器进行维护、监测，减少变压器故障，已成为十分迫切和重要的任务。掌握和熟知电力变压器常见故障及检测技术，才能更好地维护电力系统的正常工作。
1.常见故障概述
油浸式电力变压器的故障分为内部故障和外部故障两种。内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地故障等。外部故障为变压器油箱外部绝缘套管和其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的接地（通过外壳）短路，引出线之间发生的相间故障等。
2.如何对电力变压器的故障进行检测
电力变压器故障诊断的专业性、经验性和复杂性都很强。常规的电气试验检测法有：（1）绝缘电阻及吸收比R60/R15试验：用2500V摇表测量，着重于前后两次所测数值的比较。它是判断变压器绝缘裂化和受潮程度的灵敏指标。（2）变压比试验：用于判断绕组匝间或层间有无短路、匝数比错、开关引线接错等故障。（3）测量低压励磁电流：在相同的电压下所测数值与原始值比较有无较大的升高，以确定绕组有无层间短路等故障。（4）测绕组直流电阻：判断导线焊接不良、绕组短路、开关接触不良或引起接错等故障。但，以上方法仅能用于检测出绝缘受潮、损坏等明显故障，而不能发现局部缺陷及早期潜伏性故障。目前，对35KV及以上的主变广泛采用以下方法来检测和判断变压器的内部故障。
2.1 变压器红外诊断技术
红外技术是随着近代光电子技术发展而产生的一门崭新的技术领域，它的主要原理是：由于物体表面由许许多多单元组成，所以物体表面都存在一个热辐射能量场，相应有一个温度分布。红外成像仪就是利用对物体表面红外辐射强弱进行探测而呈现出物体表面形状轮廓及温度分布情况，以便人眼观察的仪器。红外图像的亮暗反映出物体表面温度的高低，通过对物体表面温度及温度场的检测便可以判断设备是否存在缺陷。
对运行中电气设备热故障进行红外检测，具有不停电、远距离、安全可靠、准确高效地发现设备热故障地有点，可实现带电检测。高压电气设备在正常运行情况下，将有部分电能以不同损耗形式转化为热能，使电气设备温度升高。
红外检测技术得到广泛的应用，成为电力设备在线检测的重要技术手段。在检测电力设备故障时，红外诊断技术具有操作安全、灵敏度高、判断准确、图像直观、检测诊断效率高、不受电磁干扰、可进行计算分析等特点。它可以检测和诊断电力变压器大量的内部、外部缺陷，快速对设备热状态进行红外成像，通过对电力变压器热状态分布红外图像的分析，从而对运行中的变压器存在的事故隐患和缺陷进行定位、定性还有定量的故障诊断。
2.2 变压器油中的溶解气体分析与诊断
变压器油的色谱分析法，是分析变压器油中所溶解的气体的成分和含量，来判断变压器运行状况，为在带电的情况下及早发现变压器内部潜伏性故障，可以及时消除隐患，确保电力系统的安全稳定性。运行中的变压器，由于内部存在有局部高温或局部放电等潜伏性故障，常常引起内部的绝缘材料析出气体，如氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔等，从这些气体的成分和含量可以分析出变压器内部潜伏性故障的性质和程度。
实践表明：利用气相色谱法定期地对变压器运行状况进行测量、分析是一种比较可靠的手段。但是，变压器故障与油中溶解气体相对含量之间的关系很是复杂。取油样、仪器精确度、标准气样和分析的各个环节都必须正确时，其分析诊断结果才能准确的反映出设备内部的真实状态，有无故障或故障性质。因此，用色谱试验取代电气试验，或以色谱测量寻找其故障点部位，是不实际的。还有赖于对设备内部结构和运行状态的全面掌握，在色谱测量分析指出故障性质的基础上，综合电气试验、检修、运行等各方面的情况，具体情况具体分析，才能预测出故障的确切部位。
2.3 根据三比值法分析判断
三比值法的原理是：根据充油电气设备内油、绝缘故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示。
三比值法的应用原则是：（1）根据气体各组分含量的注意值或气体增长率的注意值判断设备故障时，气体比值才是最有效的，应予以计算。（2）假如气体的比值和以前的不同，可能有新的故障叠加在老故障或正常老化。为了得到仅仅相对于新故障的气体比值，要从最后一次分析结果中减去上一次的分析数据，并重新计算比值。在进行比较时，要注意在相同的负荷和温度等情况下在相同的位置取样。（3）油中溶解气体分析数据的重复性和再现性必须达到要求。本身存在的试验误差，导致气体比值也存在不确定性。比值精确度迅速降低。因此在使用比值法判断设备故障性质时，应注意各种可能降低精确度的因素。
三比值法操作步骤：将试验结果的几项主要指标和充油电气设备产气速率注意值作比较。短期内各种气体含量迅速增加，但尚未超标的数据，也可诊断为内部有异常状况；有的设备因某种原因使气体含量基值较高，但增长速率低于产气率注意值的，仍可认为是正常设备。根据上述结果以及其他检查性试验的结果，并结合该设备的结构、运行、检修等情况进行综合分析，诊断故障的性质及部位。根据具体情况对设备采取不同的处理措施。
3.如何对电力变压器的故障进行处理
电力变压器是电力网中的主要电气设备，主要作用是在电力系统中，向远方传输电能时，为了减少线路上电能损耗，需要升压，为了满足用电的要求，又需要降低电压，这就需要能实现变换电压、电流的变压器。变压器一旦发生故障，将减少或中断部分用户的供电，会造成巨大的经济损失及影响。因此，及时发现变压器异常运行情况，正确处理事故，对电网的安全稳定运行有十分重要的意义。
为了有选择性地将故障元件（如变压器等）从电力系统中快速、自动地切除，使其损坏程度减至最轻，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行，变压器应加装继电保护装置：（1）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。容量为800KVA及以上的油浸式变压器应装设瓦斯保护；（2）反应变压器绕组、引出线的相间短路，中性点直接接地侧绕组、引出线和套管的接地短路，以及绕组匝间短路的电流速断保护或纵差动保护；（3）反应外部相间短路的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护，这些可作为变压器主保护的后备保护，又可作相邻母线或线路保护的后备。（4）反应中性点直接接地的电力网中外部单相接地短路的零序电流保护。
4.结语
随着社会的发展、人民生活水平的提高，人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用，良好的供电质量和服务水平，成为社会对供电企业要求的重要部分。在电力管理发展过程中，电力企业为提高供电质量和服务水平，需要对电网运行状态进行实时监测，及时掌握电网运行的情况，发现和定位电网故障，发现异常供电和异常线损，杜绝供电隐患。因此，电力变压器的故障诊断与检测将更为重要。
参考文献
[1] 陈志勇，李忠杰，油中溶解气体分析在变压器故障诊断中的应用[J]，变压器，2011，48（2）.
[2] 齐振忠，多信息融合的变压器实时状态评估[J]，高压电器，2012，48（1）.