浅析电力变压器的故障诊断策略

张胜刚　牟林军　陈伟田等

摘要：在电力系统中电力变压器是一种非常重要的输变电设备，一旦电力变压器出现运行故障，会严重影响整个电力系统的安全性和可靠性，因此应高度重视电力变压器故障问题，结合电力变压器故障特点，采取科学合理的故障诊断策略，加强电力变压器故障管理和维修，使电力变压器始终处于良好的运行状态。本文分析了电力变压器常见故障类型，阐述了电力变压器的故障诊断策略，以供参考。

关键词：电力变压器；故障；诊断策略

0引言

电力变压器在实际应用中，按照不同的绝缘和冷却介质，主要分为干式电力变压器、气体绝缘电力变压器和油浸式电力变压器。为了确保电力变压器的安全性和稳定性，应仔细分析电力变压器故障情况，积极运用现代化科学技术手段，做好电力变压器故障诊断，提高故障诊断的效率和质量，为电力变压器故障维护奠定良好基础。

1电力变压器常见故障类型

（1）绕组故障。绕组故障是电力变压器最严重的一种故障，其分为相间、层间和匝间的断线、接地和短路等，经常发生高能量放电或者电弧放电。电力变压器绕组故障主要是由于电力变压器加工制造过程中绝缘损坏或者老化而发生短路，周围环境温度比较高影响电力变压器正常散热，漏油造成电力变压器油量不足，冷却系统故障导致电力变压器过热，并且电力变压器长时间过负荷造成绝缘劣化，一旦发生短路冲击会导致电力变压器绕组松动[1]。

（2）分接开关故障。电力变压器分接开关故障主要分为有载调压和无载调压，有载调压开关故障包括固定绝缘杆畸变、分接开关相间短路、过电压电弧故障等，当电力变压器在短路状态下，过电流会造成电力变压器触头损坏，有时也会发生机械性故障，接头焊接和导体接触不良也会导致电力变压器过热性故障。

（3）绝缘故障。大多数的电力变压器故障和损坏主要是由于绝缘系统发生损坏，特别是油浸式变压器，其主要包含固体绝缘介质和液体绝缘介质，如绝缘垫、绝缘板、绝缘纸等，液体绝缘介质主要是指变压器油，电力变压器发生绝缘故障多是受到过电压、油保护方式、湿度、温度等因素的影响。

（4）铁芯故障。电力变压器是电磁能量交换、变压器传递的重要部件，其主要由铁芯、绕组组成，电力变压器铁芯在静电感应下产生悬浮电位，如果电力变压器铁芯多点接地会在电力变压器系统中形成回路，主磁通条件下产生大量电流，导致电力变压器局部过热，如果不能及时进行处理解决，会造成电力变压器绕组和油过热，加速油纸的老化。

（5）套管故障。电力变压器套管故障经常表现为相间闪络和油箱击穿，由于电力变压器的表面污秽或裂纹会导致油箱击穿，在实际应用中相间闪络主要是受到外界环境的影响。

2电力变压器的故障诊断策略

2.1常规绝缘试验

（1）直流泄漏电流、铁芯绝缘电阻和绕组的测量。电力变压器套管和绕组的极化指数、吸收比和绝缘电阻，使得变压器绝缘状况检查灵敏度较高，可有效检查电力变压器的部件表面脏污、受潮或者发生集中缺陷，如铜线搭桥、引线接壳、瓷件破裂、贯穿性短路等[2]。但是仅仅依靠电力变压器绝缘电阻绝对值来判断绕组绝缘情况，其有效性和灵敏度都不高，主要是由于电力变压器绝缘电阻和绕组温度、绝缘材料类型和尺寸有关，并且测量过程中试验电压较低，无法发现电力变压器问题。对于穿心螺栓、铁芯夹件等部件，其绝缘介质和绝缘结构比较简单，电力变压器绝缘电阻测量可直接检查出故障位置，并且绝缘电阻测量可及时发现电力变压器铁芯的多点接地故障，故障诊断效率较高；（2）交流耐压试验。交流耐压试验是鉴定电力变压器绝缘强度的一种重要方法，尤其是检查电力变压器主绝缘的一些缺陷，如绕组绝缘附着污物、引线距离较短、绕组松动、主绝缘受潮等，但是在应用交流耐压试验时，经常受到一些外界条件的限制，由于电力变压器的电容电流较大，对于35kV变压器耐压试验，必须在100mA额定电流条件下，因此这种试验方法具有一定局限性。

2.2油中溶解气体分析

电力变压器绝缘由绝缘纸板、电缆纸等有机绝缘材料组成，特备是矿物绝缘油是一种最常见的变压器油，其含有芳香族饱和烃CnH2n-2、烷烃CnH2n+2等化合物，电力变压器正常运行条件下，固体绝缘和液体绝缘会发生变质或者老化，分解出二氧化碳、一氧化碳、乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、氢等气体[3]，如果电力变压器内部受潮或者发生放电性故障、过热性故障，会造成纸纤维和矿物油的裂解，会迅速增加这些气体的分解量，因此利用这种油中溶解气体分析法，采集变压器油样，在油样中分离气体，对气体进行定量分析和鉴别，监测电力变压器内部气体的增长、含量和种类等情况，诊断电力变压器的潜伏性故障。

2.3局部放电诊断

介质击穿是电力变压器故障的一个重要原因，而出现这种的问题主要是由于电力变压器局部放电，使得绝缘击穿和恶化。通过对电力变压器进行局部放电诊断，可及时发现电力变压器匝间短路问题。为了有效排除干扰，电力变压器测量到局部放电后，还要综合分析电力变压器的放电次数、出现位置、放电量变化规律等，仔细判断电力变压器放电类型。

2.4基于遗传小波神经网络的电力变压器故障诊断

遗传小波神经网络结合了神经网络和小波分析理论，具有神经网络的容错和自学习功能以及时频局域性质，一旦电力变压器内部发生故障，绝缘油分解异常气体，这时可将各种噪声、油压、油温、绝缘油特征元素等组成样本集[4]，将遗传小波神经网络投入实际运行，有效识别电力变压器的励磁涌流，正确分析异常故障。

3结束语

近年来，我国电力系统快速发展，电力变压器应用范围越来越广泛，结合电力变压器的常见故障类型，分析故障原因，采取最合适的电力变压器故障诊断方法，提高电力变压器运行的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]曹永刚.电力变压器状态分析与维修策略的研究[D].河海大学,2006.

[2]刘斌.电力变压器故障诊断方法与检修辅助决策系统的研究[D].华北电力大学,2014.

[3]胡勇,程蕾.大型电力变压器故障实例统计分析[J].电力安全技术,2003(01):20-22.

[4]李娟,蔡晖,丁晓群.电力变压器状态在线监测和故障诊断的新方法[J].电力自动化设备,2002(12):60-63.endprint