赵博
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摘要
电力变压器是电力系统中用于传输交流电能的静止设备，功能相对单一，对其状态的评价可以在运行中选取合理的参数加以分析。基于状态参数可以选择色谱分析、水分分析、温度分析及物理分析等不同方法对变压器的运行状态做出评价。变压器的故障包括过热、绝缘、损坏等问题。本文对具有一定技术难度的漏油和接地故障诊断方法进行了探讨。
关键词：变压器；色谱分析；运行状态；故障诊断
一、电力变压器状态评价方法
（一）状态参数
电力变压器是电力系统中用于传输交流电能的静止设备，功能相对单一，对其状态的评价可以在运行中选取合理的参数加以分析。同时，对运行状态参数的读取和分析，也有利于形成变压器的运行数据记录，从而判断设备的使用寿命以便提前更换。常见的状态参数可以分为电气参数、绝缘参数、油气参数、环境参数和动态参数等。其中，电气和绝缘参数的读取可以通过电气试验进行。记录变压器的发热量、泄露电流量、绕组的电阻以及整体功耗等，从而判断运行状态。油气参数是指通过神经网络对变压器油挥发进行检查，以判断变压器油的状况。另外，设备所处环境的温度、湿度以及污染源分布等构成了环境参数。通过查找设备的检修记录可以构成设备动态运行的参数变化，配合对附件的运行检查，可以构成较为完整的状态评价参数体系。
（二）评价方法
基于电力变压器状态评价参数的方法，包括色谱分析、水分分析、温度分析及物理分析四类。第一，色谱分析是对油或气体的色谱分析，从而判断是否存在过热及放电问题。气体的色谱需要一定的设备与技术为基础，但分析更加精准。需要注意运用此类方法时可能受到设备内部的物理变形干扰，特殊情况下需要单独检测绕组的物理形态是否正常。第二，水分分析是检测油箱的水分含量，从而判断设备内部的湿度是否对运行状态造成影响。当内部水分过高时，应当进行干燥作业。第三，温度分析是对设备不同部位的温度检测判断设备状态的方法。为提高数据精准度，建议使用红外测温器，分别测量油箱表面或接管的外部温度，从而判断电阻的电流情况。第四，物理分析包括需要在设备故障且断电后进行，利用检测设备记录抗阻值，或者短路的时长及电流参数变化。从而分析变压器是否存在物理变形或发生位置移动等情况。
二、电力变压器常见问题分析
（一）过热问题
线路过热是指供电线路的温度超过安全值。一般常见于系统供电承载量过高，多发生在夏季夜晚等用电高峰时段，或者系统承载量的设计不合理。当线路过热时，不仅易于发生意外断电等情况，也时刻威胁着供电线路的安全。变压器导致的线路过热问题主要是由涡流和短路两类情况造成的。涡流效应是设备长时间运行中，由于闭合电路在导体内部不断发生电磁感应导致的。当变压器内部存在涡流时，会发生过热现象进而影响其正常工作。同时，设备在运行中由于内部构件老化、外部环境影响等因素，可能发生短路问题，导致贡献系统局部过热。以上两类问题产生后，不仅影响到变压设备自身的运行状态，也会向其他设备或设施传导，进而导致线路整体过热。
（二）绝缘问题
电力变压器内部均设计有保障安全运行状态的绝缘部件。设备投入运行后，受到外部因素的影响可能会出现绝缘故障。导致绝缘问题的因素可以分为日常环境接触、恶劣天气影响和人为操作失误三方面。目前，电力系统内多数变压器处于室外环境中，不可避免的会与环境中的空气、水分进行接触。尤其是固体绝缘材料面临雨水等酸碱环境的腐蚀，或水直接进入到设备内部，可能引发绝缘问题。同时，我国部分地区恶劣天气较多。
当变压器缺少必要的防雷设施时，可能由于雷击发生短路。另外，人为失误也是常见的绝缘故障诱因之一。在安装和检修过程中，操作人员可能将螺钉、内角扳手等小型异物遗留在设备内部。此类金属物品极易引发设备绝缘问题。
（三）损坏问题
任何设备在使用中都不可避免的出现损坏问题。电力变压器的损坏将带来双重问题。首先，设备由于构件寿命、环境侵蚀及意外情况会导致损坏，此类问题在各类电力设备中是共性存在的。其次，电力遍野器出现损坏时，会出现独有的线圈变形问题。由于线圈外围有绝缘部件才能确保设备的政策允许。当变压器损坏连带线圈发生物理变形后，损坏问题将产生绝缘问题，为电力设备的有效运行带来二次影响。因此，在发现设备损坏时，需要对其绝缘情况一并实施检测，从而保障检修效果。
三、电力变压器故障诊断方法
（一）漏油故障
电力变压器的漏油故障是指变压器油发生泄漏。漏油故障发生后将带来两方面的消极影响。一方面，油起到绝缘、导热、灭弧等多种功能，随着油的外流将破坏设备内部正常运行，从而发生各类问题。另一方面，变压器油由烷烃等成分构成，材料的燃点多在135°左右。一旦发生外泄可能引发严重的安全事故。因此，在故障诊断中需要对焊接口或导管等重点部分进行检查。当发生漏油故障时，应当先查看各部分构件连接处的密封情况。尤其在温差较大的夏季和冬季，应当先检查密封垫弹性。结合设备的原始数据，测量垫圈体积有无收缩，从而确定渗漏源头。当发现法兰或阀门处出现渗漏时，应当检查部件的承重情况。由于变压器及油箱的质量较大，上述部位发生油渗漏多是受力不均匀导致的。发现这一情况后，可以及时调整部件的压缩量。另外，密封件的老化也是漏油现象的常见因素。可以结合检修记录查看密封件的使用年限，并根据当地自然环境特征，做一定的减量，通过及时更换部件解决漏油问题。
（二）接地故障
变压器的接地故障是指铁心没有接地或接地点多余一个。当铁心无法与地面连接会产生悬浮电压，在电压作用下铁心会持续性放电。当铁心与地面连接点超过一个时，由于点位失衡使多个连接点形成环流。因此，接地故障出现后，变压器极易发生绝缘短路或内部过热等问题。目前，常见的接地方法主要有三类。第一，通过油箱接地。由于该方式铁心和构件均穿过变压器油箱，外部观察难以诊断故障。可以采取色谱分析的方法分析油箱中的气体以确定故障源头。需要注意，采取此方法应当在变压器空载运行一段时间后再试试检测和诊断作业。第二，铁心与构件分别接地，构件仍通过油箱接地，但铁心从上部接出。对此方法可以用测量绝缘电阻的方式判断，主要测量接地套管和油箱。当测量数值正常但依然存在故障时，应当考虑是否存在多点接地问题。第三，铁心与构建共同从油箱上部接出。此方法的故障诊断方式为测量引线电阻，从而判断联通情况。
结束语
综上所述，电力变压器运行状态的评价需要设置合理的评价参数，并科学运用评价方法。不同的故障成因有所不同，过热问题来自涡流和短路，绝缘问题来自环境与认为操作，而损坏则可能引发线圈变形。因此，电力变压器故障诊断过程中应当结合参数从问题成因入手，从而准确发现故障并及时排除。
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