变压器常见异常与在线检测技术

摘 要：在电能的传输和配送过程中，变压器是变电站中的主要设备，在运行中一旦发生异常情况，将会影响系统的正常运行以及对用户的正常供电，甚至造成大面积停电。文章介绍了电力变压器的常见缺陷和故障，并分析了这些故障对变压器的危害，并对消除故障的方法进行了归纳总结，此外还分析了变压器常用的在线监测技术，具有一定的工程实用价值。
关键词：电力变压器 在线检测

一、电力变压器结构简介

电力变压器的主要部件为一闭合磁路（铁心）以及环绕着磁路的原边电路和副边电路（线圈）。它从变压器结构设计方面来说，通常分为六大部分即绕组、铁心、引线、器身、油箱和总装。其中绕组、引线、器身和总装（涉及外绝缘）四大部分直接与绝缘有紧密的联系，铁心和油箱也涉及到绝缘问题。另外，绝缘问题无论是在变压器制造过程中，还是在变压器运行中，往往都是最敏感，最直观表现出来，所以电力变压器各部件的绝缘成为变压器制造厂家和使用部门最为关注，最为重视的问题。

二、变压器常见的异常情况与可能的原因

1.声音异常

变压器在正常运行中会发出轻微的，均匀的，连续的“嗡嗡”声，这是运行中电气设备的一种固有特性。若产生的声音不均匀或有特殊的响声，则应视为异常现象。有下列情况：变压器声音比平时增大，但均匀，则异常原因可能为电网发生过电压或变压器过负荷。
（a）变压器有杂音，则异常原因可能为内部夹件或压紧铁芯的螺钉松动。
（b）变压器有放电声，则异常原因可能为变压器内部发生故障。
（c）变压器有水沸腾声，则异常原因可能为绕组发生短路故障或分接开关因接触不良引起严重过热。

2.油温异常

运行压器的铁损和铜损转化为热量，若在同样条件下，变压器上层油温比平时高出10℃以上，或负载不变而温度不断上升（冷却装置运行正常），则为温度出现异常。异常的原因有：
（a）变压器内部有故障。如绕组匝间或层间短路，绕组对周围放电，内部引线接头发热及铁芯多点接地等。
（b）冷却装置不正常。如潜油泵停运，风扇，散热器损坏等。

3.油位异常

变压器运行中温度的变化会使油体积发生变化，从而引起油位的上下移动。常见的油位异常有：
（1）检测油位。检测油位指的是当变压器温度变化正常时，变压器油表管内的油位变化不正常或不变。产生的原因是：（a）油标管堵塞；（b）油枕呼吸器堵塞；（c）防爆管通气孔堵塞；（d）变压器油枕内存在一定量的空气。
（2）油面过低。产生的原因有：（a）变压器严重渗漏油；（b）工作人员放油后，因疏忽，未作充分补充；（c）气温过低且油量不足

4.外表异常

（1）防爆管防爆膜破裂，原因可能是内部故障引起。
（2）套管闪络放电，原因可能有：（a）套管表面过脏；（b）套管制作工艺不良；（c）系统出现内部过电压或雷电冲击过电压。
（3）渗透油。主要原因是油箱与零部件连接处密封不良，焊接或铸件存在缺陷，运行中额外重荷或受到振动等。

三、变压器在线监测技术

3.1油中溶解性气体分析技术

由于变压器内部不同的故障会产生不

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同的气体，因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比，就可达到对变压器绝缘诊断的目的。几种典型的油中溶解气体，如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2，常被用作分析的特征气体。在检测出各气体成分及含量后，用特征气体法或比值法等方法判断变压器的内部故障。

3.2局部放电在线监测技术

变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时，会由于局部场强过高而产生局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显变化，能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡等。

3.3振动分析法

振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析，从而达到对变压器状态监测的目的。

3.4红外测温技术

红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号，经放大处理，转换成标准视频信号，然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热，铁芯多点接地也会引起铁芯过热。

3.5频率响应分析法

频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变，而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的。

3.6绕组温度指示

绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度，给出越限报警，并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术，即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度，从而改进变压器的预测建模技术，并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。
四、结语
变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。如外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，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。同时，部分工作人员业务素质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事故的扩大。
参考文献：
中华人民共和国能源部，进网作业电工培训教材，沈阳：辽宁科学技术出版社，1993.
王晓莺.变压器故障与监测.2004.
[3]徐树铨.电力变压器运行.1993.