电力变压器主要故障的诊断与分析

邵学用

摘 要：电力变压器作为电力系统中的关键设备，其运行状态的好坏将直接影响到整个电力系统的正常工作。文章对电力变压器可能出现的主要故障做了分析，别且介绍了相关的故障诊断方法，为电力变压器运行期间的维护和检修提供一些参考。

关键词：电力变压器；故障；诊断；方法

1.引言

电力变压器是各种电力设备中的核心部件，它主要负责提供改变电压、分配和输送电能等服务。所以，首先必须保证电力变压器的正常运行，才能进一步保证整个电力系统良好可靠的实现其各种功能，这就要求尽可能的避免电力变压器各种故障的发生。然而实际运行中，随着运行时间的加长，电力变压器由于各方面的原因所致，不可能绝对杜绝故障的发生。因此，当故障发生之后，能够及时准确的对故障进行分析、诊断和定位就显得尤其重要。在大量的现场实践经验和理论知识的指导下，电力变压器状态监测以及故障诊断的技术才能进一步提高和优化。

2.电力变压器主要故障分析

电力变压器的故障从大的方面来分主要有内部故障和外部故障两种。其中内部故障主要包括：各相绕组间出现的相间短路故障、绕组的线匝间出现的匝间短路故障、绕组经变压器外壳出现的接地故障等。外部故障主要指变压器的油箱外面的绝缘套管和从套管引出的线上出现的一些故障。

电力变压器的内部故障又可以分为热故障和电故障。由于变压器内部局部过热导致的故障为热故障；高电场作用下导致电力变压器内部的绝缘性能下降或者退化的故障为电故障。

2.1短路故障分析

电力变压器的短路故障主要是指变压器的出口短路，出口短路会使变压器出现的故障包括短路电流引起的绝缘过热故障和短路电动力引起的绕组变形故障。

2.1.1短路电流引起的绝缘过热故障

当变压器突然发生短路故障时，其高压和低压绕组就有机会同时流过是额定值几时倍的短路电流，这将会产生很大的热量，导致变压器自身积聚大量热，无法及时散失。在变压器无法承受短路电流产生的大量热时，其热稳定性就会发生变化，造成变压器绝缘层的破坏，从而最终导致变压器发生击穿或者损毁的故障。

2.1.2短路电动力引起的绕组变形故障

在变压器受到短路冲击力的情况下，假如短路电流不是很大，那么继电保护作用能够正常启动，将不会造成绕组的很大变形；但是，在短路电流很大的情况下，继电保护作用将会失效，就可能导致绕组很大的变形，直至绕组损坏。针对微小的变形，要能够做到及时检修，复原垫块本来的位置。因此要定期对变压器进行检修，正确判断绕组的变形大小，以提高变压器的抗短路能力。

2.2放电故障分析

电力变压器放电时的能量密度是不同，根据其大小的不同，放电故障主要可分为三种：局部放电、火花放电、高能量放电。

2.2.1变压器局部放电故障

局部放电是指在电压的作用下，绝缘结构内部的气隙、油膜或者导体的边界处会出现非贯通的放电现象。

引起局部放电的原因主要包括：当油里面有气泡或者固体的绝缘材料中有空穴和空腔时，由于气体的介电常数小，却要承受得场强很高，其耐压强度也低于油和绝缘材料，所以在气隙中就会最先出现放电现象；外界环境条件的影响，如油处理不完全，当气温下降时就会在油中释放出气泡，这也会引起放电；由于制造不良，在一些部位存在尖角，夹着气泡等杂质，它们所承受的电场强度相对较高从而发生放电现象；在金属部件和导体之间如果绝缘不好而引起的放电。

2.2.2变压器火花放电故障

当放电能量密度大于10-6C时就会发生火花放电。

（1）悬浮电位引起火花放电。具有悬浮电位的物体附近的场强相对集中，通常会慢慢烧坏四周的固体介质，也能导致绝缘油在悬浮电位的作用下释放出大量的特征气体，最终使得绝缘油的色谱分析结果不合格。

（2）油中杂质引起火花放电。电力变压器出现火花放电故障主要是由于油中含有杂质（主要是水和纤维）造成的。由于纤维的介电常数较大，所以纤維端部油中的电场被加强，导致放电就从这部分油中开始出现和扩散，油在高场强下释放出气体，将气泡加大，进一步增强游离程度，慢慢扩散，就会使所有油间隙在气体通道中出现火花放电现象。

2.2.3变压器高能量放电故障

高能量放电常见的形式是绕组匝层间的绝缘被击穿或者是引线断裂等故障。高能量放电故障由于放电的能量密度相当大，一般以电子崩的形式冲击电介质，致使绝缘纸被击穿或炭化，金属材料变形或熔化，甚至造成设备损坏乃至爆炸，这种事故通常无法预测，会在毫无征兆的情况下突然发生。

2.3绝缘故障分析

2.3.1固体纸绝缘故障分析

固体绝缘的老化是不可逆转的，而变压器的寿命又主要由固体绝缘材料的寿命决定，所以电力变压器的固体绝缘材料应该具备很好的电绝缘性能和机械性能。

绝缘纸纤维电力变压器中最主要的固体绝缘材料，纸纤维材料的老化主要体现在以下三个方面。

（1）纤维脆裂。在过度受热后纤维中的水分会大量流失，加速纤维材料脆化。纤维脆化破裂之后，在一些机械振动或者操作波的冲击下就会发生绝缘故障而导致电气事故。

（2）纤维材料机械强度下降。纤维材料的机械强度在受热过程中会逐渐下降，下降到一定程度后将不能抵抗短路电流或冲击负荷等机械力的影响，从而造成事故的发生。

（3）纤维材料本身的收缩。纤维材料在脆化后本身会出现收缩现象，造成收缩松动，使变压器绕组在电磁振动或冲击电压下发生松动摩擦，造成绝缘材料的破损。

3.电力变压器故障常用的诊断方法

3.1观察法

当正常运行中的电力变压器突然发生故障时，其振动、运行声响、发出的味道、散发出得气体色泽以及油的温度均会出现些许异常。所以，首先可以通过观察法来对变压器的故障进行初步的分析和诊断。

3.2变压器绝缘试验

经过上述初步的观察诊断，如果不能对故障做出正确的定位和判断，那么就要进行进一步的诊断。变压器的绝缘试验主要包括变压器的泄漏电流、吸收比、介质损失、绝缘电阻、交流耐压、感应耐压等。其中，泄漏电流试验能够用来诊断变压器的引线套管故障和绝缘部分的通透性故障，通过将泄漏电流的测量结果与历年试验结果进行比较，或者对同类型变压器的各线圈相互比较，比较结果中，各个参数值不能有明显的变化。按照国家标准规定，要用兆欧表进行泄漏电流的测量，顺次测量各个线圈对地及线圈之间的绝缘电阻，测量所得到的绝缘电阻值正确与否，主要通过各线圈历次测量的结果相互比较来判断。

3.3变压器油化验

变压器油化验是一种常见且有效的故障诊断方法。由于充油电气设备的潜伏性故障所产生的可燃性气体大部分会溶解于油，因此可应用监测仪测定变压器油中8种故障气体，连续测定因故障释放而溶解于油中气体的含量，分析气体类别及含量来确定变压器故障的类型。

结语

在人们的日常生活以及工业生产中，电能发挥的作用越来越大，人们对电能的依赖程度也日益增强。因此电力系统一旦发生故障，不但给人民生活带来极大不便，而且会造成很大的经济损失，这叫要求相关技术人员能够做到时刻预防电力变压器中还没发生的故障，及时排除已经发生的故障，保证电力系统良好的运行。相信随着时代的发展，技术的进步，电力变压器的故障诊断技术也会有长足的发展，更好的保障电力系统的可靠性。

参考文献：

[1]杨雷.浅谈电力变压器故障与故障诊断分析[J].江西建材，2016，（17）：223+225.

[2]郑坚勇.电力变压器绝缘故障的分析与诊断[J].科技与企业，2016，（08）：232.