浅析变压器运行故障检测及维护技术
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摘要：对于变压器故障运行中可能出现的故障进行原因分析及预判，把故障消灭在萌芽状态，以及提出适用的故障维护技术，为运行管理人员提供参考，以便采取必要的措施保证变压器的安全运行。
关键词：故障原因 诊断技术维护措施
引言：变压器的运行故障不可避免，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。通过对变压器的异常运行情况、常见故障分析的经验总结，应用各种诊断技术将有利于及时、准确判断故障原因、性质，及时采取有效措施，确保设备的安全运行
1.变压器故障原因分析
1.雷击
雷电波看来比以往的研究要少，这是因为改变了对起因的分类方法。现在，除非明确属 于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。
2．线路涌流
线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括 合闸过电压、电压峰值、线路故障/闪络以及其他输配(T＆D)方面的异常现象。这类起因在 变压器故障中占有显著比例的事实表明必须在冲击保护或对已有冲击保护充分性的验证方面 给与更多的关注。
3．工艺/制造不良
在十几年的工作分析总结中，仅有很小比例的故障归咎于工艺或制造方面的缺陷。例如出 线端松动或无支撑、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足以及油箱中留有异物。
4．绝缘老化
在过去的10年中在造成故障的起因中，绝缘老化列在第二位。由于绝缘老化的因素，变 压器的平均寿命仅有17.8年，大大低于预期为35～40年的寿命！在1983年，发生故障时变压 器的平均寿命为20年
5．过载
这一类包括了确定是由过负荷导致的故障，仅指那些长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。过负荷经常会发生在发电厂或用电部门持续缓慢提升负荷的情况下。最终造成变 压器超负荷运行，过高的温度导致了绝缘的过早老化。当变压器的绝缘纸板老化后，纸强度 降低。因此，外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损，进而发生故障。
6．受潮
受潮这一类别包括由洪水、管道渗漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘 油中存在水分。
7．维护不良
保养不够被列为第四位导致变压器故障的因素。这一类包括未装控制其或装的不正确、 冷却剂泄漏、污垢淤积以及腐蚀。
8．破坏及故意损坏
这一类通常确定为明显的故意破坏行为。美国在过去的10年中没有关于这方面变压器故 障的报道。
9．连接松动
连接松动也可以包括在维护不足一类中，但是有足够的数据可将其独立列出，因此与以 往的研究也有所不同。这一类包括了在电气连接方面的制造工艺以及保养情况，其中的一个 问题就是不同性质金属之间不当的配合，尽管这种现象近几年来有所减少。另一个问题就是 螺栓连接间的紧固不恰当。
2、常见故障检测方式
2.1、对油的检测
变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。除小型配电变压器外所有变压器的油样应经常作击穿试验，以确保正确 地检测水分并通过过滤将其去除。
应进行油中故障气体的分析。应用变压器油中8种故障气体在线监测仪，连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量，通过对气体类别及含量的分析则可确定故障 的类型。每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能，试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。
2.2、绕组直流电阻检测
变压器绕组直流电阻的检测是一项很重要的试验项目，DL/T596-1996预试规程的试验次序排在变压器试验项目的第二位。在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能够反映绕组匝问短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。变压器绕组直流电阻的测试常可用双臂电桥进行，可使用仪表有QJ44，QJ57等。变压器绕组直流电阻的测量能发现回路中某些重大缺陷，判断的灵敏度和准确性亦较高，通过对变压器直流电阻进行测量分析时，其电感较大，一定要充电到位，将自感效应降低到最小程度，待仪表指针基本稳定后读取电阻值，提高一次回路直流电阻测量的正确性和准确性。测量的数据要进行横向和纵向的比较，对小容量的变压器如现场没有过双臂电桥，也可应用万用表×1Ω档进行判断
2.3、绝缘电阻及吸收比、极化指数检测
绝缘电阻试验是对变压器主绝缘性能的试验，主要诊断变压器由于机械、电场、温度、化学等作用及潮湿污秽等影响程度，能灵敏反映变压器绝缘整体受潮、整体劣化和绝缘贯穿性缺陷，是变压器能否投运的主要参考判据之一。（1）绝缘电阻的试验类型。电力变压器绝缘电阻试验，过去采用测量绝缘电阻的R60。（一分钟的绝缘电阻值），同时对大中型变压器测量吸收比值（R60/RI5）。这对判断绕组绝缘是否受潮起到过一定作用。但实践证明对大容量电力变压器，出现绝缘电阻绝对值较大时，往往吸收比偏小的结果，会造成判断困难。因此吸取国外经验，采用极化指数，即10min（600s）与1min（60s）的比值（R600/R60），有助于解决正确判断所遇到的问题。（2）绝缘电阻的试验方法。对于三绕组变压器，应分别测量高压绕组对中、低压绕组及地；中绕组对高、低压绕组及地；低压绕组对高、中压绕组及地；高、中压绕组对低压绕组及地；高、低压绕组对中压绕组及地；低压绕组对高压绕组及地；高、中、低压绕组对地，共七次测量。每次试验均应按确定的顺序进行，便于对测量结果进行合理的比较，绕组绝缘电阻的测量应采用2500V或5000V兆欧表。
2.4 介质损耗角正切测量
测量绕组问和绕组对地的介质损耗因数 ，根据测试结果，判断各侧绕组绝缘是否受潮、是否有整体劣化等，应与历次数据相比较，仅以是否超标准为依据进行故障判断，往往不够准确，需要考虑与本身历次数据进行比较才能了解潜伏性故障的起因和发展情况。例如，试验结果尽管数值偏大，但一直比较稳定，应该认为仍属正常；但试验结果虽未超标而与上次相比却增加很多 就需要认真分析，查明原因。介质损耗正切角的测量方法主要有电桥法和谐振法两大类。电桥法用于低频测量，谐振法用于高频测量。
2.5、局部放电故障检测
停电后进行变压器局部放电的检测常采用感应加压方式，试验电压一般要高于变压器的额定电压，局部放电信号多从高压套管末端引出，若高压套管没有末屏，可用以耦合电容器引出信号。在测试阻抗上接以测试仪器，就可在测试仪器上与校正的放电最量相比，即可知局部放电的放电量。
3变压器维护建议
根据以上系统分析结果，用户可制订一个检查、维护和试验的计划。这样不但将显著地 减少变压器故障的发生以及不可预计的电力中断，而且可大量节约经费和时间。因为一旦发生事故，不仅修理费用以及停工期的花费巨大，重绕线圈或重造一台大型的电力变压器更需 要6到12个月的时间。因而，一个包括以下建议的良好维护制度将有助于变压器获得最大的使用寿命。
1．安装及运行
（1）确保负荷在变压器的设计允许范围之内。在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温。
（2）变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外，确定该变压器 适于户外运行。
（3）保护变压器不受雷击及外部损坏危险。
2．经常性维护措施
（1）保持瓷套管及绝缘子的清洁。
（2）在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。
（3）保证电气连接的紧固可靠。
（4）定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。
（5）每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。
（6）每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠，而引线应尽可能短。旱季应检测 接地电阻，其值不应超过5Ω。
（7）应考虑将在线检测系统用于最关键的变压器上。目前市场上有多种在线检测系统 ，结合“专家系统”诊断将无害情况与 危险事件加以区分，保证变压器的安全运行。
4结束语
变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部 结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高。通过对变压器的常见故障分析的经验总结，将有利于及时、准确判断故障原因、性质，及时采取有效措施，确保设备的安全运行。根据运行维护管理规定变压器必须定期进行检查，以便及时了解和掌握变压器的运行情况，及时采取有效措施，力争把故障消除在萌芽状态之中，从而保障变压器的安全运行。
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