电力变压器的状态诊断与检测配置探讨

陶长志

摘 要 变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述电力变压器的状态诊断与检测配置。

关键词 电力变压器；状态诊断；检测配置

前言

变压器状态检测配置是第一道考虑。比如：不少新变压器有绕组温度指示。望文生义是一项特有意义的在线监测，其实它只是把上层油温按负荷电流换算而已，引进时最初的译名叫“绕组模拟温度”。并非直接测得的绕组温度，更不是绕组的最热点温度。光纤加热敏元件在技术上已可以直接测取绕组温度，但在绕组内或周围装置它们或多或少会畸变电磁场，甚至影响油循环。而且很难测到实际上的最热点温度。这种监测，目前尚应在科研阶段或用以改进变压器内部设计的研究。在现场变压器状态检测中运用必要性不大！再如：油中含气的在线监测，如果只要求它们起报警作用，光一个H2，加上它的增长率、已很清晰、明确，也重点突出、简要。统计告诉我们：越简单越可靠。

1 电力变压器原理

电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数[1]。

2 状态诊断

目前，状态诊断的四个技术支撑中，巡视检查的成本最低，其次是带电检测，在线监测的一次投入和运行成本比带电检测要高得多。而离线测试成本是最高的。就检缺和诊断的作用或功效而言，很难科学地给这四支撑排个次序，但它们各自的特色还是明晰的：①离线测试最权威，而且离线测取的多数信息直接是变压器的特性参数和耐受强度。如：变比、tgδ、绝缘电阻、吸收比、冲击耐压、交流耐压……②带电检测和在线监测测得的信息大多数是设备的表现，这个“表现”有两个含义。第一个含义是：它是激励下的响应或副产物，如运行电压下的电流、局部放电、噪声、振动……负荷下的温升等。另一个含义是：這类信息多数反映的是设备表面上（或外）的现象，如表层温度、色、形、视在放电量、噪音、振动等。需要深入分析其内涵。③巡视检查是大量信息的来源，然而几乎全是设备的“表现”。因此，必须降低代价高昂的离线测试的频度，但还不能放弃任何一项；必须提高巡检水平；优先增加带电检测的使用频度和加大检缺深度、广度；适度推广成熟、高效的在线监测；在已经配置了集中式在线监测的变电所、站，应审慎地增加在线监测内容，尽可能整合成一个监测系统，有效采集信息，提高检缺功能[2]。

此外，对一些详细指标的状态诊断上，也应注意：

2.1 阻抗电压，短路阻抗，短路电抗，漏电感测试

这四个参数中的任何一个都可以用于检验绕组是否有位移、变形，即可诊断变压器绕组动稳定状态。因为它们都是绕组之间相对几何位置的函数。现场用低电压（220-400V）法检测这四参数的技术已经成熟，仪器也已商品化。行业标准行将颁行。这一技术用于检定遭受短路电流冲击，运输冲撞后，变压器绕组有无松动、位移均已颇有实绩。

2.2 空载电流、空载损耗测试

这两个参数还可用于诊断变压器铁芯有无松动、位移、内部短接（含多点接地），即可诊断变压器铁芯的稳定状态。因为空载电流和空载损耗反映变压器铁芯接缝大小和片间绝缘有无损伤相当灵敏。

检测运行中变压器铁芯的入地电流是一项可为诊断铁心状态提供有效信息而又较简单易行的在线监测或带电检测[3]。

2.3 噪声、振动

检测变压器的噪声、振动是很有诊断价值的，检测方法也很简单，仪器不很贵。检测时应同时录入相关参量，如：运行电压，负荷电流，启动了几组冷却器或风机等。而且更重要的是分析、诊断。

3 检测配置

所谓检测配置、巡视检查是巡检周期的调配；带电检测和离线测试，则还包括仪器的配置，仪器大凡是按一个供电单位的全部变电设备检测所需配置的；需要讨论的是变压器在线监测装置中个别投资较大的项目的配置：如：油中含气、局部放电等。具体来说：①正常的中型和小型变压器按例行检测考虑，一般没有必要配置油中含气或局部放电等在线监测。②对特大型、大型变压器；状况较差的或初期或老化期的中型变压器可按重点监测对待。③对确认内部有局部放电、内部过热等故障或绝缘严重老化而又不得不继续运行的大（含特大）、中型变压器可配置相应的在线监测或加强相应的带电检测作跟踪检测。④对带有特殊负荷和重要负荷的变压器可考虑升一档配置检测[4]。

4 结束语

至今为止，大多数在线监测装置的稳定性和可靠性还远不如被监测设备的稳定性和可靠性。因此，必须注意避免由于检测装置的故障影响主设备的运行。为此，在运行设备上配置新的在线监测时，应遵循二条原则：审慎地试用无碍设备正常运行的新技术检测装置；积极地推广适用的经运行证实成熟的新技术检测装置。

电力变压器的状态维修势在必行，状态维修是一项系统工程。目前扎扎实实向全面试行状态维修（不仅仅是试行个别在线监测项目）过渡已有许多供电单位基本具备认识上的、物质上的、技术上的条件。状态诊断是开展状态维修的关键的技术环节，充分利用一切信息资源，提高诊断水平是技术关键中的关键。合理配置检测手段，保证状态维修顺利、健康地发展。

参考文献

[1]《电力设备预防试验规程修订说明》编写组.电力设备预防性试验规程[M].北京：中国电力出版社，1997：201.

[2] 严璋.电气绝缘在线检测技术[M].北京：水利电力出版社，1995： 179.

[3] 邬伟民，梁恒基.检测变压器动稳定状态参数的物理基础和实际意义[J].电力设备，2002，3（4）：38-42.

[4] 王世阁.变压器局部放电在线监测与故障诊断[J].东北电力技术，1997，39（10）：21-23.