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电气试验在变压器故障分析中的应用刘博

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：刘博

[导读] 摘要：变压器在运转过程中常常会发生故障，如若处理不及时，就会产生一系列运转问题，既会使检修管理的难度增大，还会使安全事故发生的概率增加，极大地减小了区域电力供应的可靠性。

        （邯郸欣和电力建设有限公司）
        摘要：变压器在运转过程中常常会发生故障，如若处理不及时，就会产生一系列运转问题，既会使检修管理的难度增大，还会使安全事故发生的概率增加，极大地减小了区域电力供应的可靠性。因而为了提升变压器运转的稳定性以及安全性，有必要创建科学可行的故障检查维修制度，较好地运用各种类型的电气试验，进而确定各种运转数据，把它作为设备检查与维修的依据，提升设备故障处理的工作效率。本文对电气试验在变压器故障分析中的应用进行探讨。
        关键词：电气试验;变压器故障;原因;检修方法
        1变压器故障处理分析
        1.1常见故障
        在变压器的具体运转过程中，由于各种各样因素的影响，常常会发生故障，没有办法满足电力系统日常运转的要求。在发生故障之后会使得电力供应系统的电压不稳定，一些电压的数值相对较高，导致一些电气设备被烧毁。许多故障是在恶劣的天气状况下发生的，这会对变压器的电力传输过程造成一定的威胁，还可能使得电力出现无法传输的状况。除此之外，如若变压器压力波动比较大，会导致保险丝被烧断，接线柱也将被烧断。变压器是电力系统建设过程中相当重要的设备，必须对它的运转状态进行全程监测，及时采取手段对其进行检查与维修，避免造成比较大的损失。
        1.2故障处理的必要性
        为了适应社会发展的需要，近些年，我国电力系统建设不断趋于完善，有关部门对各类基础设备的装配以及维护的重视程度也在不斷加大，努力把各种检查维护工作做好，从根本上消除各种安全隐患。变压器是电力系统建设和管理的重要设备，标准与型号一直在更新，各种功能也在不断优化，能够更好地满足较大区域电力网络操作模式的运转要求。变压器通常安装和运转的环境比较特殊，大多处在野外环境，常常会由于机械损坏、化学腐蚀等因素而使得操作不成功。为了很好地处理和消除各种设备运转故障，可运用电气试验方法，获取各类参数和信息，对故障进行定位并查明原因，进而为检修处理提供科学性依据。
        2变压器故障原因及检修方法
        2.1变压器故障原因
        （1）接触不好
        接触不好是变电器比较常见的运转问题，因变压器的每一个部件坏掉都会产生这一问题，比如开关接触不好、套管接触不好等。当引线和其他元件出现接触不好问题的时候，会对电流平衡造成一定的影响，使得变压器运转不正常，更甚者没有办法运转。根据运转管理经验分析可以知道，变压器分接开关压接不当以及滚轮压力不平均等都会导致部件接触不好，有效的接触面积变小，进而发生设备运转故障。此外，如若设备的接触部分有比较多的油污，会使得电阻变大，运转时导致接触面烧伤。与此同时，就有载分接开关而言，密封不良会使得雨水渗进去，会直接地导致分接开关短路。
        （2）绝缘性不好
        有许多原因导致变压器绝缘不良，比如绝缘零件老化、绝缘油质量相对较差、后期检查与维修不及时。为保持变压器的安全稳定运转，应该使用性能优良的绝缘材料，并且对其进行定期检查维修替换，避免绝缘零件老化导致绝缘效果变差。绝缘材料在发生老化后，弹性会大大降低，并且脆性会变得比较大，变压器在运转过程中会发生振动，会让它由于摩擦而被损坏，导致绕组间和匝组间发生短路，使得变压器没有办法正常运转。除此之外，如若所选择的绝缘油质量比较差，和空气接触之后发生作用，绝缘性能大大降低。
        2.2变压器故障检修方法
        （1）状态分析
        在较长时间的工作过程中，变压器运转检查维修与管理已逐步积攒了较多经验。如若变压器在运转的过程中发生异常状况，可对各种条件进行判断，对发生故障的原因进行分析，为检修工作的顺利进行提供依据。通常可以由工作经验比较丰富的员工负责，对变压器的运转状态进行详细剖析，可以选取一些指标和专业的规程数值进行比较，通过数次的比较后，在做出结论，再将其和试验数据进行综合分析，得到最终结果。这种检修办法的使用，需要先掌握变压器结构特征和运转原理，并且以比较高的专业技能支撑，可能还会受到一些人主观因素影响。
        （2）试验分析
        运用电气试验方法来确定变压器运转状态是故障排除分析的一个重要举措。通常可以对变压器运转声音、油位以及油温等几个方面进行试验，并把试验得到的数据作为分析依据，动态地掌握变压器运转状态，尽可能在故障出现之前就把问题的位置和类型确定下来，并且采取有效的举措排除，把故障扼杀在摇篮里。

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通过电气试验检查变压器运行缺陷的极性，并对故障的性质做出判断，这对提升变压器的运转可靠性以及安全性有着较大的意义。常见的电气试验主要有直流电阻绝缘电阻交流耐压直流耐压绝缘油测试相位检查泄露电流测试变比误差以及短路试验等，现已经被较为广泛地应用，并且收到了一定的成效。
        （3）变压器故障的远程监测
        目前，大多数检查方法还是需要工作人员手持测温仪器或成像仪器定期对设备进行定期巡检，然后再对获取的温度数据和红外图像进行人工分析。这种传统方案不仅费时费力，且可能无法发现一些变压器内部的潜伏性故障。而红外检测技术具有安全性高、响应迅速、操作便捷、非接触性、可靠度高等传统常规检测方法所不具备的优点，因此，基于红外图像的电力变压器远程监测方式正在成为一种逐步普及的变压器故障监测方法。基于红外图像的电力变压器远程监测系统由红外摄像头、云平台、预警系统、传输设备、监控端等模块组成。根据变电站选择多个合适的位置分别安装摄像头和感应设备，通过固定的红外摄像头来实现定期的巡检，将所得图像和温度等信息通过一系列数学模型进行处理，然后发送至云平台自动分析，再通过无线传输、光纤、交换机等通讯设备实现信息传输及大数据分析。计算机和配套软件可根据需要预设置监测点，当摄像头获取红外图像存入对应数据库，整个系统可进行数据分析处理、实时测温报警等功能。配合人工操作即可实现一般性故障的远程自诊断功能，这种电力变压器的远程检测方案在很大程度上减少了人力劳动量，在成本管理上具有很大优势。
        3电气试验在变压器故障检修中的影响
        3.1短路试验
        变压器的短路试验就是对额定电流下变压器短路造成的损耗和阻抗电压进行测量，不是电源侧的绕组需要人为的进行短路，通过对变压器的短路试验，可以及时的发现变压器的各个结构的不足。在变压器运行的过程中，短路的故障问题是不可避免的。变压器的油箱设计不符合实际的运行，油箱的电阻过大就会导致变压器中有些电路的热量太高，从而使变压器的线路出现短路的故障，这也是变压器运行过程中最常见短路故障的原因。通过对变压器进行短路试验，可以发现因为油箱壁漏磁而造成的损耗过大和变压器局部变热等引起的一系列局部发热的问题，这些都为维护和检修变压器短路故障提供了有效的帮助和较科学的依据。
        3.2直流电阻试验
        电流电阻试验主要是将电路与直流电进行连接，对电路当中的电阻进行测定，能够通过电阻的反馈，直观地了解到电路的导電性。通常情况下，变压器线圈中会存在不同的绕组，且不同绕组间会时常出现短路以及断路的情况，结合直流电阻试验所反馈的数据能够有效判断出变压器中出现问题的部位。该试验还能够直观地判断出变压器中导线存在的问题，判断开关是否正常，导线接触部分是否稳定安全。实验规程规定，预防性实验中1.6MVA以上的变压器，各相绕组相间差别不应大于三相平均值2%，无中性点引出绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%，1.6MVA以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。
        3.3变压器故障的远程监测
        目前，大多数检查方法还是需要工作人员手持测温仪器或成像仪器定期对设备进行定期巡检，然后再对获取的温度数据和红外图像进行人工分析。这种传统方案不仅费时费力，且可能无法发现一些变压器内部的潜伏性故障。而红外检测技术具有安全性高、响应迅速、操作便捷、非接触性、可靠度高等传统常规检测方法所不具备的优点，因此，基于红外图像的电力变压器远程监测方式正在成为一种逐步普及的变压器故障监测方法。
        基于红外图像的电力变压器远程监测系统由红外摄像头、云平台、预警系统、传输设备、监控端等模块组成。根据变电站选择多个合适的位置分别安装摄像头和感应设备，通过固定的红外摄像头来实现定期的巡检，将所得图像和温度等信息通过一系列数学模型进行处理，然后发送至云平台自动分析，再通过无线传输、光纤、交换机等通讯设备实现信息传输及大数据分析。计算机和配套软件可根据需要预设置监测点，当摄像头获取红外图像存入对应数据库，整个系统可进行数据分析处理、实时测温报警等功能。配合人工操作即可实现一般性故障的远程自诊断功能，这种电力变压器的远程检测方案在很大程度上减少了人力劳动量，在成本管理上具有很大优势。
        结束语
        就变压器而言，它是电力系统十分重要的构成部分，对整个电力系统运转的可靠性和稳定性起着决定性的作用。为了对其运转状态进行很好地把握，不仅要对各项基础进行检查，还要能够运用电气试验对变压器的各个部件进行检测，确保及时发现并解决故障，避免运转问题的产生。
        参考文献
        [1]电厂变压器的故障分析与诊断[J].陈洋.数字通信世界.2018（06）.
        [2]电气试验在变压器故障分析中的研究[J].秦赫彬.智能城市.2016（11）.
        [3]变压器故障分析及诊断方式[J].张瑞红.电子技术与软件工程.2019（09）.