变压器故障排除方法介绍

通过对现行检修检测体制方法优缺点对比，分析了开拓应用变压器类电力设备状态监测和故障诊断技术的意义，研究了现在变压器检测与故障诊断技术，并对该技术现今发展存在的问题和发展前景进行了介绍。随着电力负荷逐渐增大，电力系统稳定性要求日益增高，变压器类电气设备的状态监测和故障诊断技术日益受到普遍关注，越来越多的研究、生产部门正在积极开发和应用该技术，目前已有全面推广之势。在这种情况下，全面、客观、深入的认识该技术，了解其目前技术状态，比较、认识其和现行预防性检修体系的优劣性及关系，对于正确开发应用和推广这一新技术及更好保障电力生产的可靠安全性将具有一定意义。

　　1.状态监测和故障诊断技术的重要性

　　变压器是连接发、输、配电环节的重要电力设备。随着经济的发展，电力负荷和电压等级的增大，变压器的运行可靠与否对电力系统的稳定影响更加明显。变压器在运行时，受到电、热、机械、环境等各种因素的影响，其性能会逐渐劣化，运行状态变差，可能导致发生各类故障。

　　为了尽量减少和避免故障的发生，长期以来电力系统的传统做法是不断地研究、总结，实施各种有效的定期预防性试验、检修等方式。与遇到事故维修相比，这种预防性试验、检修方式有着本质的进步。但是，定期计划检修存在着盲目性，且预防性试验大多是离线进行的，试验时需停机、停电，造成经济损失。对于一些重要的设备，不能轻易停运，使得定期试验难以完成。即使能够停运待检设备，也往往因运行中与停运后变压器状态差异，试验结果会有偏差。另一方面，检查维修可能会造成维修过度，对变压器性能有所损伤。

　　2.变压器的状态监测和故障诊断

　　变压器的故障诊断技术从以时间为基准的方式转变到以状态为基准的方式，其内容包括状态监测与故障诊断两个方面：前者通过提取故障的特征信号为状态维修提供检修依据，后者则分析、处理所采集的状态信息。变压器的在线监测技术研究大致包括以下内容：（1）故障机理分析；（2）在线监测手段；（3）监测信息的传递、处理和存储；（4）故障特征量的提取；（5）故障诊断的方法和理论分析。

　　电力工业主要采用充油式变压器，在某些特殊场合也采用干式变压器或者六氟化硫变压器。目前国内外对于变压器的状态监测，多采用局部放电监测和超声定位技术、红外技术、微水分析技术。对于变压器的高压套管，通常采用介质损耗因数的数字化在线测量技术。对于故障较多的有载调压开关，采用有载故障诊断在线装置测量触点磨损及机械和电气回路等。除此之外，油温、线匝绕组温度、负载电流及电压、冷却泵风扇运行等参数也在监测之列变压器状态监测。涉及到的变压器主体部件为：磁路绕组及固定绝缘液体的绝缘，气体绝缘和冷却系统。拟诊断故障为：过热行故障、放电性故障、过热兼放电故障、机械故障和进水受潮等。常用的局部放电监测与诊断，多采用电脉冲信号发生法和超声法，对电信号和声信号联合检测去的理想的定量和定位效果，根据视在放电量、分布图谱和放电源的定位来判断故障。油中溶解气体组分含量的分析（DGA），首先依据溶解平衡原理采用各种不同原理脱气，方法如：真空、渗透膜、气体洗脱等，将油中气体脱出，再用分离柱进行分离，再经检测器监测（如TCD、FID等），或各种原理的传感器对不同组分气体进行监测，后依据国内外通用的组分比值法或多维图视法，结合电气试验和离线定期试验结果，综合分析诊断出潜伏性故障。近期还发展了复合渗透膜电化学/燃料电池红外监测等技术进行油中溶解气体组分含量的分析。由于DGA分析判断的准确性已被国内外所认可，该技术成为各国研究的热点。

　　3.在线监测与故障诊断技术研究存在的问题

　　状态监测、故障诊断技术虽然有其不可替代的优势，但在目前情况下，尚存在很多不足和问题需要解决。已经安装投运状态监测系统的单位，决不可，不再有安全忧患。由于变压器有复杂的结构系统，运行参数间并非全部有严格的逻辑和定量关系，其故障现象、故障原理之间具有很大的不确定性，一个故障可表现出多种征兆，监测到的几个故障起因，同时反应一个故障征兆，故障与征兆之间关系模糊复杂，*用建立的数学模型来诊断是十分困难的。这种复杂的系统都是模糊的系统。而模糊系统的边界、结构等概念的外延是模糊的，内涵是灰色的。也就是说，此系统中，一些信息是确知的，另一些是非确知的，因此，需要采用将性向模糊性逼近的模糊集的数学方法来处理这些模糊现象，并将人工神经网络系统也注入，才能对变压器故障诊断这一复杂系统，找出合适的描述方法。同时还要模拟技术专家在进行故障诊断时的经验及将经验、规划模型化，以计算机替代专家，并以远程通信方式进行传输。除此之外，复杂的现场环境也给状态监测和故障诊断技术的应用带来困难。到目前，状态监测和故障诊断技术尚存在以下不足和问题：

　　（1）受技术条件限制，目前发展较成熟的仅有局放定位仪和部分组分含量的在线色谱仪，而其他反应设备状态的项目尚无成熟监测。因此，在故障诊断中，很多需采集的信息还必须依赖于离线监测。

　　（2）早期故障的监测信号极弱，设备运行现场均有较强的磁场和电场干扰，信噪比很低，给状态监测带来困难。

　　（3）现有的一些监测系统，只能反映设备故障的发展趋势，很难提供设备故障的类型及故障的危急程度。渗透膜存在渗透率衰减，软件不能适应个案的分析、判定。

　　（4）现行规程中没有状态监测的技术要求和指标，使故障诊断中缺乏科学的判据。

　　（5）现有的监测、诊断系统尚不能*实现连续不断实时监测，所以对突发性故障不能准确、及时预报

　　综上所述，变压器类的电气设备的状态监测和故障诊断技术，可以更迅速、连续反映设备的运行状态，预示运行设备存在的潜伏性故障，提出处理措施，不同程度地延长设备的服役期，减免不必要的维修干扰，大大降低运行成本，易实行自动化和科学化设备管理，是保障电力设备安全经济运行的有力措施，应大力推广，实施状态监视和故障诊断为不可逆转的发展趋势。威斯特小编敬上

传统方式对变压器进行检修过程中存在周期、费用、技术方面的问题，进而出现变压器的击穿、过热和短路等故障，必须对此进行研究，以变压器状态检修技术为中心，摸索并探讨出变压器状态检修各环节和技术的要点，使变压器检查和维修方式得到根本地转变，在技术、制度、体系方面确保变压器稳定运行，更好地为电力生产、转化和传输发挥出应有的功能。传统的变压器检修存在种种弊端，导致变压器难于以可靠的检验和维护工作实现经济性运行，特别容易因疏漏和过检出现变压器受潮、过热和短路，严重影响变压器的功能。当前检修工作推行状态检修技术，状态检修有利于克服传统检修方法的不足，以在线检测和寿命评估的方式有效应对变压器各部件检修方向的差异性，是使得推广的电力设施检测和维护技术。

传统检修技术有多种，这是变压器检修工作出发点的不同而形成的，有的检修工作侧重预防，因此就有预防性检修；有的侧重于周期性检修，因此就存在定期检修的方式；有的检修侧重于故障处理，因此就有事故检修的种类；有的检修侧重于检查和巡视，因此有了巡视检查型检修，各种检修侧重点不同，方法千差万别，难于形成有机的整体，不利于推广，更不利于对变压器故障和隐患的及时排除，还不利于电力网络稳定地运行。

　　2.2 传统变压器检修技术问题多样

　　传统的检修技术都存在自身的优点，但同时也有自身不可回避的缺点，例如：定期检修会造成周期和寿命长的部件出现过检；预防性检修不利于控制变压器维护的经济成本；事故检修属于被动检修，不具有预防和先期干预的主动性；巡视检查型检修会受到巡视方式和检查设备的影响，而出现各种问题和隐患。并且传统变压器检修技术和方式中对检修人员的技术能力和素质有着比较高的要求，如果出现技术不达标和操作不规范将会造成变压器损坏、电网安全事故。

　　变压器故障的种类及原因

　　3.1 变压器绝缘部位击穿故障

　　产生变压器绝缘部位击穿故障的主要原因来自于三个方面：受潮、异物、雷击，当变压器套管、储油柜、防爆筒内有积水的时候，会降低变压器绝缘体抗击穿的强度，进而产生局部短路；当变压器内部残留导电体、粉尘、杂质等异物时，会在正常的电压下产生放电或磨损问题，进而将绝缘体击穿；当变压器遭受雷电的突然袭击，较大的电流会引起变压器薄弱的绝缘部位产生击穿，造成短路。

　　3.2 变压器过热故障

　　变压器过热一般是因异常电流而引起的，根据经验涡流、环流、电阻增加、散热受阻等原因都会产生变压器过热，如果过热不能有效处理将会影响变压器正常的工作和性能，持续发展会产生电力网络安全问题，并伴有变压器火灾的发生。

　　3.3 变压器短路事故

　　变压器在运行中受到器件老化、震动、环境剧变等方面的影响会在单项接地、两相对地、两相间、三相间会产生短路的事故，其中zui严重的种类为出口处短路，这会严重影响变压器的安全，处置不当或不及时则会造成重大的电网安全事故。

　　变压器状态检修技术的要点

　　4.1 变压器状态检修技术的主要内容

　　4.1.1 变压器寿命的评估

　　变压器寿命评估是状态检测技术的重要内容，也是今后检测工作的重点，对于判断变压器工作状态，综合分析变压器性能，确定变压器检修工作内容有着直接的作用和影响。

　　4.1.2 变压器在线检测技术

　　变压器在线检测技术包括局部放电在线监测、变压器油气在线分析、红外测温技术。做好变压器在线检测工作需要对变压器组件采用区别对待和重点检验的方式，这样有利于提高变压器在线检测技术应用的有效性和可靠性。

　　4.2变压器状态检修技术的主要策略

　　4.2.1 日常检查策略

　　变压器状态检测工作要基于日常的巡视和检查工作，要将重点放在分析变压器的状态是否良好。如果有问题，是什么样的问题，应采用什么样的技术和方法加以解决。

　　4.2.2 预防性策略

　　有人认为有些试验应尽量少做，会不利于设备的安全运行[1]。要看到预防性试验是不会对变压器的绝缘造成伤害的。有些试验方法、手段是非常有效的，如变压器油的色谱分析。在变压器运行中，对变压器绝缘油中所含气体进行分析。通过其所含气体的成分就能够分析出其存在哪些故障，从而使变压器的一些早期故障被提前发现，然后通过总的数据分析判断出变压器是否坚持带病运行还是停电检修。

　　4.2.3针对性策略

　　变压器所在系统是否发生过短路故障、接地故障、是否受到过过电流、过电压的冲击，而出口或近区短路是诱发变压器短路损坏事故的首要原因。这对变压器来说也是非常重要的环节，具体问题要具体分析。如果变压器的短路绕组线圈在外侧，发生变形的可能性就比较大。如果变压器不方便停电，就要加强色谱分析试验并缩短周期，一旦有停电检修的机会，中型变压器应吊罩检查，大型变压器应放油后进入变压器罩内检查。中型变压器绕组发生变形的可能性非常大。如果变压器的短路绕组线圈在内侧，变压器绕组发生变形的可能性不大，在停电检修时应该做变形试验进行确定。

　　4.2.4 沟通策略

　　做好变压器状态检修工作必须与变压器厂家进行及时、有效的沟通。了解所用变压器型式在其他单位的运用情况，应对可能出现的问题，应及早做好变压器大修的技术和物资准备。

　　4.3 变压器状态检修应注意的主要问题

　　4.3.1 广义上更新变压器状态检修的管理思想

　　变压器状态检修技术人员技术素质有待提高。现有运行检修人员还不*具备实施状态检修所需要的较全面的技术知识，对状态信息的收集方法，尚不熟悉。数据资料缺乏。尤其是缺乏全国范围的同类型设备及部件的可靠性统计数据。

　　4.3.2 细节上强化变压器状态检修的技术

　　变压器状态检测技术还应该不断发展，在变压器状态监测与故障诊断技术等方面还需要提高和完善，现实中应该在故障的诊断的正确率、系统的稳定性等方面下功夫，力争有技术上的突破。综上所述，变压器检修工作需要以状态检修技术取代传统的检修方式，这样不但可以提高人、财、物的利用效率，而且可以降低变压器检修的风险，还可以提高变压器安全的水平，更可以形成变压器状态的全面、动态的数据库，以便更高的管理层和技术部门及时掌握。当前，行业应该在管理思想更新和状态检修技术运用上下功夫，提高状态检修工作科技和管理含量，实现变压器真正的状态检修，确保变压器性能稳定和安全。