罗　莉 王理强 艾艳荣

（国网武汉供电公司检修分公司，湖北 武汉 430050）

变压器故障的综合诊断

罗莉 王理强 艾艳荣

（国网武汉供电公司检修分公司，湖北 武汉 430050）

本文通过对电力变压器巡检、例行试验、诊断性试验，如红外热像检测、油中气体色谱分析、电气试验、油中含水量等等，探讨试验有效性，并对检测方法、故障诊断提出建议。

变压器；故障类型；试验有效性；分析方式

一、变压器的故障类型

变压器的故障有很多种，通常被分为内部故障和外部故障。比较普遍和常见较多的故障，有变压器短路故障、铁芯故障、绝缘故障、放电故障、有载调压分接开关故障、渗漏油故障、绝缘油流带电故障、保护误动跳闸故障等。

变压器的种种不同类型的故障，有的可能是反映的热故障，有的可能是反映的放电故障，有的可能是既反映热故障又存在放电故障。因为变压器带电运行时出现的内部故障原因常常不是单一的，一般存在过热的同时还存在局部放电，并且故障是在不停发展和劣变。局部过热导致绝缘故障发展成局部放电，致使电击穿，由此又加剧了温度升高过热，因此在判断原因时应考虑综合分析。这些故障会使绝缘材料分解产生多种特征气体，同时会伴随有些电气、物理、化学性能的变化。有的时候，随着内部故障发生和发展，设备内部压力和绝缘油温上升等，从变压器外部也可能发现某些异常现象。因此，在颁布执行的DL/T 393-2010《输变电设备状态检修试验规程》中，变压器的检查项目共巡视检查（表1）、例行性试验（表2）和诊断性试验（表3）共三大类，涉及有30多项，如何运用这些项目规范和有效开展状态检修工作，及时准确地判断故障，需要我们多思考多总结。

二、巡检

随着变压器内部故障的发生与发展，设备内部压力和绝缘油温度上升等，从变压器外部也可能发现某些异常现象。

在监测故障过程中，应仔细观察负荷电流、绝缘油温的变化，油位与绝缘油温的关系；本体及辅助设备的异响及其震动等变化，外壳有无局部发热等；气体继电器或其他保护发生动作跳闸时，应查看设备的防爆膜、压力释放器是否破裂、喷油、漏油、异常震动、油箱变形、放电痕迹以及辅助设备有无异常现象等。

而变压器渗漏故障在一般情况下不存在热或电故障的特征。变压器渗漏故障不单单表现为渗、漏油，同时在空气中的水分子和氧气分子会通过渗漏的部位慢慢渗透进变压器本体内，从而导致油、纸等绝缘材料的受潮和劣化加剧，引起变压器绝缘损坏。极端情况下会发生在正常运行时，因匝间绝缘降低造成绕组损坏。因此，在变压器安装检修时要非常注意检修质量，同时要认真检查运维，特别是注意防潮进水，及时更换变色呼吸器硅胶。

表1　

表2　

表3　

三、红外热像检测

通过红外热像检测能及时发现局部过热缺陷。

但由于变压器的复杂结构，其部件也特别多，有一些故障用红外的方法进行检测和诊断效果很理想，也有些故障用红外的方法进行检测效果并不好。如变压器外部故障可直接用红外成像仪检测，变压器高低压套管的许多故障亦可利用红外成像仪检测。变压器本体内部故障，主要包含绕组线圈、本体绝缘、铁芯、引线、有载调压分接开关、支架等部件的缺陷。由于变压器内部结构和热传递过程的复杂性，要利用红外成像直接检测到变压器本体内部的种种故障是非常困难的。因此对于油浸是变压器而言，变压器铁芯局部发热故障起源于铁芯硅钢片间短路或铁芯多点接地，故障点产生的热功率往往不能反映到外部来。

四、油中气体色谱分析

不管是热故障还是电故障，都会导致油纸绝缘中产生故障特征气体。这些特征气体大部分溶解在绝缘油中，少量气体上升至绝缘油的表面进入气体继电器。通过油中溶解气体色谱分析来检测变压器内部潜伏性故障，知晓故障发生的原因，不断地了解故障的发展趋势，掌握故障严重程度，是油中溶解气体分析的主要任务。通过变压器绝缘油中气体的色谱分析这种检测的方法，针对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而且有效。油中气体色谱分析对运行变压器内部早期故障的诊断虽然灵敏，但是由于这种方法的技术特点，使它在故障的判断上有不足之处。例如对故障的准确部位无法确定，对于涉及由同一气体特征的不同类型故障（如局部放电与进水受潮）的故障易出现误判。因此在诊断故障时，必须结合电气试验，油化分析以及该变压器的结构、检修、运行等情况，综合判断故障的性质及部位，并根据故障特征，可相应采取红外检测、超声波检测和其他带电检测等技术手段加以综合诊断。

五、电气试验

对过热性故障，为了查明故障部位在导电回路还是在磁路上，需要测绕组电阻、铁芯接地电流。铁芯绝缘电阻甚至空载试验（有时还需作单相空载试验），负载试验等。对于放电性故障，为了查明放电强度与放电位置，就需进行局部放电试验、超声波探测局部放电，检查潜油泵以及有载调压油箱等。当认为变压器可能存在匝、层间短路故障时或在遭受近区突发短路后，还需进行绕组各分接位置电压比、短路阻抗测量以及变压器绕组频率响应分析与原始记录比较。

绝缘介质损耗因数试验和泄漏电流试验的有效性伴随变压器电压等级的提高、容量和体积的增加而下降。因此单一靠绝缘介质损耗因数和泄漏电流来正确判断绕组绝缘性能的准确也较小，但对于小电容设备，实践证明如电容性套管等，测量绝缘介质损耗因数和电容量仍是故障诊断的有效手段。

六、油质分析

当怀疑到故障可能涉及固体绝缘或绝缘过热发生热老化时，可进行油中糠醛含量测定，油中糠醛含量测定是判断变压器老化程度的间接手段，但当变压器油经处理净化后会不同程度地降低油中糠醛含量。判断变压器老化程度的直接手段是测量绝缘纸的聚合度，但须利用变压器吊芯检查的机会进行取样。

当发现油中氢组分单一增高，怀疑到设备进水受潮时，应测定油中的微量水分，变压器绝缘受潮时其介质损耗因数值、绝缘油含水量等会升高。

当油总烃含量很高时，应查对油的闪点是否有下降的迹象。

结语

在变压器故障诊断排查中，每种试验检测结果是不能缺少的诊断分析参考量；每种试验项目不能单单孤立地去判断，应将相关的多个项目试验结果有机结合起来综合诊断分析，这将有效大幅度提高判断的准确性。

［1］ DL/T 393-2010，输变电设备状态检修试验规程［S］.

［2］ DL/T 722-2000，变压器油中溶解气体分析和判断导则［S］.

［3］董其国.电力变压器故障与诊断［M］.北京：中国电力出版社，2000.

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