電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備,在變電站中,主變壓器能否安全可靠運(yùn)行,直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。要使主變壓器安全運(yùn)行,提高供電可靠率,除了應(yīng)選用技術(shù)過硬、產(chǎn)品質(zhì)量好的變壓器以外,關(guān)鍵是要不斷提高主變壓器的運(yùn)行、維護(hù)、檢修水平。而故障診斷技術(shù)則為此提供了一種有效的手段。

2 變壓器常見故障分析

1)導(dǎo)電回路過熱故障

主要有引線接觸不良(包括將軍帽接線裝置過熱)、線圈導(dǎo)線接頭焊接質(zhì)量差以及虛焊、過負(fù)荷運(yùn)行等都會(huì)引起導(dǎo)電回路局部過熱。

2)絕緣水平下降

主要有變壓器進(jìn)水受潮(包括將軍帽密封不良進(jìn)水)、變壓器油油質(zhì)不良(如介損偏大、有微生物、含水量高等),變壓器內(nèi)部局部過熱也會(huì)造成絕緣損壞以及絕緣材料的熱解。變壓器所用的電氣材料包括絕緣材料、導(dǎo)體(金屬)材料兩大類。變壓器的絕緣材料主要是絕緣油和紙,故障下產(chǎn)生的氣體也主要來源于油和紙的熱裂解。絕緣油是由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等碳?xì)浠衔锝M成的混合物。絕緣紙的成分是纖維素,主要是由糖或多糖類構(gòu)成的高分子碳水化合物。絕緣油熱分解時(shí),因分子鏈的斷裂反應(yīng)產(chǎn)生低分子烴類氣體。絕緣油大約在300℃左右就開始熱分解,但如果延長(zhǎng)加熱時(shí)間或存在某些催化劑時(shí),則在150～ 200℃也會(huì)產(chǎn)生熱分解。絕緣紙熱分解時(shí),因分子鏈反應(yīng)將產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳及少量低分子烴類氣體。絕緣紙的熱解溫度也是300 ℃左右,但如果長(zhǎng)時(shí)間加熱,在120～150℃也會(huì)裂解而產(chǎn)生碳酸氣。其他絕緣物的熱分解物大體和絕緣油相似,但各有特點(diǎn)。金屬材料在絕緣物的熱分解過程中會(huì)起到催化作用,當(dāng)有水分存在時(shí),還會(huì)產(chǎn)生氫氣。

3)產(chǎn)氣故障

常見的產(chǎn)氣故障有過熱和放電兩種類型。放電故障可分為局部放電和其他形式的放電故障兩種類型。過熱故障的主要原因有:①導(dǎo)體故障;②磁路故障;③接點(diǎn)或連接不良。熱點(diǎn)溫度的高低、產(chǎn)氣組分的相對(duì)濃度特征有所不同,熱點(diǎn)與局部放電,電弧放電時(shí)的產(chǎn)氣組分濃度特征也不相同,祥見表1。

4)調(diào)壓開關(guān)故障

調(diào)壓開關(guān)主觸頭沒有到位,調(diào)壓開關(guān)抽頭引線松動(dòng),調(diào)壓開關(guān)觸頭燒毛,調(diào)壓開關(guān)觸頭接觸壓力不夠,還有有載調(diào)壓開關(guān)中的切換開關(guān)接觸不良,切換開關(guān)觸頭燒毛,過渡電阻斷線、調(diào)壓時(shí)滑檔等,另外還有滲油,即切換開關(guān)中油滲到本體中引起本體油色譜異常等。

5)變壓器繞組變形

由于運(yùn)輸過程中不注意或沒有采取安全措施使繞組發(fā)生移位。由于抗短路能力差,當(dāng)發(fā)生出口短路時(shí)變壓器繞組發(fā)生變形或散架,嚴(yán)重時(shí)造成變壓器燒毀。

6)變壓器滲油缺陷(包括冷卻器滲油)。

HDRZ-1000A變壓器繞組變形測(cè)試儀符合DL/T911 2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法》標(biāo)準(zhǔn)。該儀器能準(zhǔn)確繪制各相頻域響應(yīng)曲線，通過測(cè)量曲線的橫向、縱向?qū)Ρ?，可以?zhǔn)確的判斷變壓器的變形程度。1， 設(shè)置6種不同的掃描方式：

線性 1K-1000KHZ_1.0步進(jìn)1KHZ 1000點(diǎn)

線性 1K-1000KHZ_0.5步進(jìn)0.5KHZ 2000點(diǎn)

線性 1K-2000KHZ_1.0步進(jìn)1KHZ 2000點(diǎn)

線性 1K-2000KHZ_0.5步進(jìn)0.5KHZ4000點(diǎn)

分段100HZ - 1000KHZ 1440點(diǎn)

分段100HZ - 2000KHZ 2440點(diǎn)

7)電容套管故障

主要是進(jìn)水受潮、油介損不好或整體介損不好,制造質(zhì)量比較差內(nèi)部存在著嚴(yán)重的局部放電(運(yùn)行中油色譜異常),運(yùn)行中末屏接地不良等造成套管絕緣不良或絕緣損壞事故發(fā)生等。

以上變壓器的常見故障有多種測(cè)試和監(jiān)測(cè)手段,這些手段有的能夠測(cè)試出部分故障,有的可以綜合判斷運(yùn)行狀態(tài)及故障點(diǎn)、故障原因。

3 變壓器運(yùn)行狀態(tài)的主要測(cè)試與監(jiān)測(cè)手段

1)直流電阻的測(cè)量

直流電阻雖然是一個(gè)測(cè)試方法比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),但它能比較直觀地確認(rèn)繞組、引線、調(diào)壓開關(guān)等導(dǎo)電回路是否正常。它能發(fā)現(xiàn)繞組導(dǎo)線的焊接質(zhì)量,引線接頭是否擰緊接觸是否良好,調(diào)壓開關(guān)觸頭接觸是否良好等。

2)油色譜分析

通過油色譜分析可以判斷變壓器內(nèi)部是否存在著過熱性故障(導(dǎo)電回路、鐵芯多點(diǎn)接地引起過熱等)嚴(yán)重的局部放電、電弧放電故障等,它是一個(gè)綜合性判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)的重要手段之一。

3)絕緣性能測(cè)試 通過絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、介損、電容量(包括電容套管)、泄露測(cè)試等實(shí)驗(yàn)可掌握變壓器的繞組絕緣水平和鐵芯對(duì)地絕緣。通過油介損、微水、油簡(jiǎn)化測(cè)試可反映絕緣介質(zhì)的好壞。

4)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫 通過紅外線測(cè)溫可以隨時(shí)掌握各出線引線接觸是否良好。

5)有載調(diào)壓開關(guān)特性測(cè)試

通過有載調(diào)壓開關(guān)切換時(shí)間、周期、切換的波形測(cè)量可以掌握變壓器的有載調(diào)壓開關(guān)的性能是否良好。

6)繞組變形測(cè)試和低電壓短路阻抗的測(cè)試

可以掌握變壓器出口短路后變壓器繞組有否變形和移位。以上方法各有特點(diǎn),其中油色譜分析是一種綜合的判斷方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)[4],我國(guó)電網(wǎng)中有50%以上的故障變壓器是通過該試驗(yàn)結(jié)果檢出的。由于這一檢測(cè)技術(shù)能夠在無須停電的情況下進(jìn)行,不受外界電場(chǎng)和磁場(chǎng)因素的影響,因此可以在線對(duì)變壓器內(nèi)部絕緣狀況進(jìn)行診斷,有利于狀態(tài)維修的發(fā)展。

油色譜分析可以在變壓器運(yùn)行中隨時(shí)取樣分析,也可以采用在線監(jiān)測(cè)的油色譜裝置(也是有源的)全面分析。這種方法從運(yùn)行的角度看應(yīng)該是一種比較理想的主要監(jiān)測(cè)分析方法。