电力变压器常见故障及诊断技术.docx

该【电力变压器常见故障及诊断技术 】是由【科技星球】上传分享，文档一共【11】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【电力变压器常见故障及诊断技术 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。电力变压器常见故障及诊断技术
 
 
Summary：在电力系统运行中，变压器作为关键设备之一，承担着电压转换的重要任务，以满足不同用户对电压等级的需求。然而，由于变压器在运行中面临高负荷、高电压、大电流等复杂条件，其故障问题亦不容忽视。这些故障不仅影响供电质量，还可能对用户的用电安全构成威胁。因此，有必要深入研究电力变压器故障的分析和诊断技术，以确保变压器在安全、稳定的状态下运行，从而保障电力系统的正常运行和用户的用电安全。
Keys：电力变压器；故障；诊断技术
引言
电力变压器在电力系统中扮演着至关重要的角色，其运行状态对整个电力系统的安全与稳定具有直接的影响。随着我国电力事业的快速发展，各种类型和容量的变压器陆续投入使用。然而，在运行过程中，变压器可能会出现各种故障。若无法及时发现、诊断和处理这些故障，将导致变压器无法安全、稳定、可靠地运行。因此，对变压器常见故障进行及时诊断和处理是确保电力系统安全稳定运行的关键前提。
1电力变压器常见故障

绕组短路是电机故障中常见的一种，它是指绕组中的电流超过了额定值，导致绕组过热和损坏。这种故障可能由多种原因引发，包括绕组匝间短路、线棒短路或绕组本身质量问题等。首先，绕组匝间短路是指绕组中的线圈之间发生短路，导致电流异常增大。这通常是由于线圈之间的绝缘层受到损坏或老化，使得线圈之间形成导电通路。当发生匝间短路时，电流会迅速增加，导致绕组温度升高，最终可能导致绕组烧毁或电机故障。其次，线棒短路是指线棒与绕组之间的连接处发生短路。当线棒短路时，电流会异常增大，导致连接处温度升高，最终可能导致连接处熔化或电机故障。最后，绕组本身质量问题。如绕组的绝缘层存在缺陷或老化，使得线圈之间的绝缘性能下降。同时，绕组的制造工艺也可能影响其质量，例如线圈的排列、绕组的紧固程度等。当绕组本身存在质量问题时，电流容易异常增大，导致绕组过热和损坏。总之，绕组短路是一种常见的电机故障，可能由多种原因引起。为了预防这种故障的发生，需要加强电机的维护和保养、确保连接处紧固可靠、加强质量监管以及注意电机的运行状态等措施[1]。

铁芯故障是变压器故障中的主要问题，这是由于铁芯的材料、制造工艺及安装等因素造成的。在铁芯制造过程中，由于受到金属杂质的影响，铁芯中会产生缺陷。这些缺陷可能包括裂纹、气孔、夹杂物等，它们会影响铁芯的导磁性能和机械强度，进而影响变压器的正常运行（如图1）。在铁芯安装时，如果没有严格按照规定要求进行，也会造成铁芯中的缺陷。例如，如果安装过程中没
有按照规定的步骤进行，或者使用的材料不符合要求，都可能导致铁芯出现缺陷。这些缺陷可能包括变形、松动、错位等，它们会影响变压器的正常运行，甚至可能导致变压器故障。当变压器内部产生局部放电时，还会在铁芯内产生电弧或火花。这是因为局部放电会产生高电压，使得铁芯之间的空气隙击穿，进而产生电弧或火花。这种电弧或火花会损坏铁芯的绝缘层，导致铁芯出现故障。此外，电弧或火花还会产生高温和高压，对周围的绝缘材料和结构造成损坏，进一步加剧变压器的故障。因此，在变压器的设计和制造过程中，应该对铁芯的材料、制造工艺及安装过程进行严格控制，以避免铁芯出现缺陷。同时，在变压器的运行过程中，应该定期进行维护和检查，及时发现并处理可能出现的故障[2]。这样才能保证变压器的正常运行，确保电力系统的稳定性和可靠性。
图1 铁芯多点接地故障

套管是电力系统中重要的设备之一，其故障对电力系统的稳定运行和电力供应的安全性造成严重影响。常见的套管故障主要包括绝缘老化、腐蚀和变形。这
些故障的发生往往是由于设备老化、环境因素、操作不当等多种原因导致的。一是绝缘老化。随着设备使用时间的增长，绝缘材料会逐渐老化，失去原有的绝缘性能，导致设备出现故障。为了防止绝缘老化，需要定期对设备进行检查和维护，及时更换老化的绝缘材料，保证设备的正常运行。二是腐蚀。特别是在潮湿的环境中，设备容易受到腐蚀，导致设备性能下降，甚至出现故障。为了防止设备腐蚀，需要采取相应的防腐蚀措施，例如使用防腐蚀材料、定期对设备进行清洁和维护等。三是变形。当设备受到外力作用时，容易发生变形，导致设备性能下降。为了防止设备变形，需要采取相应的防护措施，例如加强设备的支撑和固定，避免设备受到外力的冲击等。在运行过程中，由于绝缘油和套管之间的压力下降，使绝缘油慢慢扩散到套管中。当温度升高时，油中的水分和气体会发生分解，从而产生大量气体。此外，在运行过程中，由于外界环境的影响，也会导致套管出现故障。例如，在恶劣的天气条件下，设备容易受到雷击、雨淋等影响，导致设备出现故障[3]。

变压器渗油不仅会给电力公司带来巨大的经济损失，造成严重的环境污染，还会危及变压器的运行安全，造成中途不必要的停机和变压器破损事故，势必会用电客户带来生产损失和生活困扰。因此，解决变压器渗油问题成为了电力公司的重要任务之一。首先，解决变压器渗油问题需要从源头上抓起，即从变压器的设计和制造阶段开始。在设计和制造阶段，应该充分考虑到变压器的密封性能和材料选择，以确保变压器在使用过程中不会出现渗油问题。同时，在制造过程中应该加强质量检测和控制，确保每个环节的质量都符合要求。其次，对于已经投入使用的变压器，应该加强日常维护和保养，定期对变压器进行检
查，及时发现并处理渗油问题，防止问题扩大。同时，定期更换密封件和油液，保证变压器的密封性能和使用寿命。（如图2）
图2 变压器渗油
2电力变压器诊断技术

变压器是电力系统中非常重要的设备，其运行状态直接关系到电力系统的稳定性和安全性。然而，当变压器出现异常声音时，这可能是由于内部故障引起的。因此，通过听取变压器的声音可以初步判断是否存在故障。变压器内部出现放电声可能是由于绝缘材料老化或线圈匝间短路等原因导致的。绝缘材料老化会导致变压器内部的电场分布不均匀，从而产生放电声。线圈匝间短路则会使电流异常增大，导致变压器内部产生高温和电弧，从而产生放电声。除了放电声外，变压器还可能出现其他异常声音。例如，当变压器内部出现松动或振动时，可能会产生机械声；当变压器出现局部过热或冒烟时，可能会产生燃烧声。这些异常声音都可能是变压器内部故障的征兆。为了确保变压器的正常运
行，需要定期对变压器进行检查和维护。通过听取变压器的声音、检查变压器的外观和测量变压器的参数等方法，可以及时发现并排除故障。同时，还需要加强对变压器的监控和管理，确保其运行状态始终处于最佳状态[4]。

变压器的温度变化是反映其内部故障情况的重要指标。当变压器的温度过高时，可能是由于多种原因导致的，如绝缘材料老化、线圈匝间短路、铁芯故障等。这些故障不仅会影响变压器的正常运行，还可能引发安全事故。因此，通过监测变压器的温度可以初步判断是否存在故障。在监测过程中，可以采用各种传感器和仪表来测量变压器的温度，例如温度计、红外线测温仪等。同时，对变压器的运行情况进行定期检查和维护，以确保其正常运行和安全使用。此外，变压器的温度变化还与其负荷、环境等因素有关。因此，在分析变压器的温度变化时，需要考虑这些因素对温度的影响。例如，在负荷较大时，变压器的温度可能会升高；在环境温度较高时，变压器的散热效果可能会受到影响，导致温度升高。

变压器的电流变化是反映其内部故障情况的重要指标。当变压器电流突然增大时，这可能是由于线圈匝间短路、绝缘材料老化、绕组断线、铁芯松动等原因导致的。因此，通过监测变压器的电流可以初步判断是否存在故障。为了更准确地判断变压器的故障情况，还需要对电流进行更深入的分析。例如，分析电流的波形、频率、相位等参数，以及电流与其他电气参数之间的关系。通过这些分析，可以更准确地确定变压器是否存在故障，以及故障的类型和位置。此外，利用先进的诊断技术对变压器进行全面的检测和分析。例如，可以利用红
外热成像技术对变压器进行温度检测，利用超声波检测技术对变压器进行缺陷检测等。这些技术可以提供更准确、更全面的故障诊断信息，帮助更好地维护和管理变压器[5]。

变压器的外观状态是反映其内部故障的重要指标。当变压器表面出现裂纹或破损等情况时，可能是由于多种原因导致的。首先，可能是绝缘材料老化，导致变压器的绝缘性能下降，从而引发裂纹和破损。其次，线圈匝间短路。当线圈匝间发生短路时，会产生大量的热量和电弧，对变压器表面造成损坏。为了更准确地判断变压器的故障情况，除了检查外观外，还需要进行更详细的检测。如采用油样分析、局部放电检测、红外测温等方法来检测变压器的内部故障，进而更准确地判断故障类型和位置，为维修提供更加准确的指导。同时，还需要对变压器进行维护和保养。定期对变压器进行检查、清扫、加油等维护工作，可以延长变压器的使用寿命，减少故障发生的概率。同时，对于已经出现故障的变压器，需要及时进行维修和更换，以免对电力系统和设备造成更大的损失[6]。

近年来，随着光电子技术的迅速发展，红外技术作为一门新兴领域崭露头角。其基本原理在于，由于物体表面由无数个单元组成，物体表面存在一个热辐射能量场，相应地有一个温度分布。红外成像仪是利用对物体表面红外辐射强弱进行探测而呈现出物体表面形状轮廓及温度分布情况，以便人眼观察的仪器。红外图像的亮暗反映了物体表面温度的高低。通过对物体表面温度及温度场的检测，便可以判断设备是否存在缺陷。对于运行中的电气设备，热故障的红外
检测具有不停电、远距离、安全可靠、准确高效的特点，可以及时发现设备热故障。在高压电气设备正常运行的情况下，会有部分电能以不同损耗形式转化为热能，使电气设备温度升高。因此，红外检测在电力行业中得到了广泛应用。通过红外检测，可以及时发现和解决电气设备的热故障，保证电力系统的稳定运行。此外，红外技术还广泛应用于其他领域，如军事、航空航天、医疗等。在军事领域，红外技术可以用于夜视、导弹制导、目标识别等；在航空航天领域，红外技术可以用于飞机和火箭发动机的热检测、航天器表面的热分析等；在医疗领域，红外技术可以用于人体温度测量、疾病诊断等[7]。

变压器设备的内部结构对于电力系统的稳定运行至关重要。然而，当变压器设备发生事故或工作状况不良时，内部场强可能会过大，引发充放电现象（PD）。这种充放电现象是由于变压器内部结构的某些部分存在绝缘缺口或变形，导致电场分布不均匀，从而产生局部放电。如果PD水平和上升速度的明显不同，这可能表明变压器设备内部结构开始发生变形或反映绝缘上处于某种缺口状况。这种变形或缺口可能是由于固体绝缘材料老化、受潮、损伤或其他原因引起的。此外，变压器内部的各种金属颗粒也可能产生气泡，这些气泡在电场作用下会引发局部放电。局部放电对变压器设备的危害很大。首先，它会加速绝缘材料的老化，降低其机械强度和电气性能。其次，局部放电还会导致金属颗粒之间的连接减弱，形成微小的气隙，从而降低变压器的效率。如果这种现象持续下去，可能会导致变压器设备的进一步损坏，甚至引发事故。因此，对于变压器设备，需要定期进行维护和检查，以确保其内部结构的完好和稳
定。同时，对于已经出现PD现象的变压器设备，需要及时采取措施进行修复和更换，以避免事故的发生
[8]。
（DGA）的检测
通过气相色谱分析，可以识别出电力变压器油和绝缘油纸在油浸式电力变压器中的关键绝缘材质。这两种物质在受到放电热量的作用下，都能溶解并生成各类气体。变压器系统出现故障时，会伴随着部分过热和局部放电的现象，这将导致油纸中的油和纸都被溶解，从而产生H2、CO、CH4、C2H6、CO2、C2H4和C2H2等气体。假如事故并不严重，或者产气量较低，那么所生成的气体主要会溶解在绝缘油中。另外，在过热和放电强度不同的情况下，生成的物质量以及油中分解物质的含量、各种物质含量的比例都会有所不同。在电场的影响下，变压器在潮湿环境下，H2O和Fe会在电解变压器内部反应生成大量的H2，这个过程可以用公式表示：
3H2O+2Fe→Fe2O3+3H2（1）
通常，传统气相色谱仪被用于定性检测变压器的油分解物。这是指，测试设备从变压器中抽取部分气体，然后输送到气相色谱仪的采样口，利用气相色谱仪进行检测，并获取相应的结果，最后将这些结果与参数进行比较以确定。
结论
综上，目前，电力变压器故障的处理主要是以预防为主，通过加强对变压器的管理和维护，保证变压器的正常运行。在处理电力变压器故障时，必须结合实际情况进行深入的分析和判断，采用科学合理的措施进行处理。在处理过程
中，必须始终遵循科学、严谨的原则，不能盲目处理，以免给电力系统造成更大的损失。同时，也要加强对变压器的监控和维护，及时发现和解决问题，确保电力系统的稳定运行。
Reference
[1] 唐亮,陈维,廖世海. 电力系统变压器常见故障检测与诊断技术研究[J]. 湖北农机化,2020(6):85.
[2] 王飞,张念春,宋怡臻. 论变压器在电力系统中的常见故障和诊断技术[J]. 水电水利,2023,7(4):40-42.
[3] 袭奂毅,石运兴,吴旋. 火电厂电力变压器常见故障分析及处理策略[J]. 现代工业经济和信息化,2020,10(6):133-134.
[4] 刘海江. 电力变压器常见故障分析及处理[J]. 设备管理与维修,2020(18):68-70.
[5] 贾本岩,霍光涛. 电力系统变压器常见故障检测与诊断技术研究[J]. 缔客世界,2020,6(7):86.
[6] 吕超. 电力变压器常见故障分析及预防措施[J]. 百科论坛电子杂志,2020(19):3879.
[7] 史志宏. 简析电力变压器故障诊断方法发展现状[J]. 电力系统装备,2020(10):124-125.
[8] 罗江涛,吴成忠. 电力变压器故障诊断及状态检修方法[J]. 电力设备管理,2023(12):340-342.