全面分析電力變壓器的故障診斷與處理辦法
2024.12.051. 導(dǎo)電回路過(guò)熱故障
導(dǎo)電回路過(guò)熱故障通常是由于變壓器內(nèi)部導(dǎo)電回路的接觸不良或?qū)Ь€接頭焊接質(zhì)量差引起的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有30%的變壓器故障源于此。例如，將軍帽接線裝置過(guò)熱和線圈導(dǎo)線接頭的虛焊都是常見(jiàn)的問(wèn)題。此外，過(guò)負(fù)荷運(yùn)行也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電回路局部過(guò)熱，這種情況下，變壓器的負(fù)荷超過(guò)了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行會(huì)加速導(dǎo)線絕緣材料的老化，增加故障風(fēng)險(xiǎn)。
2. 絕緣水平下降
絕緣水平下降主要由以下幾個(gè)因素引起：變壓器進(jìn)水受潮，導(dǎo)致絕緣材料性能降低；變壓器油油質(zhì)不良，如介損偏大、含有微生物或含水量高，這些都會(huì)影響絕緣性能。據(jù)研究，絕緣油的介損值每增加1%，絕緣材料的壽命將減少約10%。此外，變壓器內(nèi)部局部過(guò)熱也會(huì)導(dǎo)致絕緣材料損壞和熱解，從而降低絕緣水平。
3 .產(chǎn)氣故障
產(chǎn)氣故障通常與過(guò)熱和放電有關(guān)。過(guò)熱故障的主要原因包括導(dǎo)體故障、磁路故障以及接點(diǎn)或連接不良。放電故障則分為局部放電和其他形式的放電故障。在放電過(guò)程中，由于電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，導(dǎo)致絕緣材料發(fā)生劣化，產(chǎn)生氣體。數(shù)據(jù)顯示，放電故障在變壓器故障中占比約為15%，且這類故障往往難以通過(guò)常規(guī)檢測(cè)手段發(fā)現(xiàn)，具有一定的隱蔽性。
4 .調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障
調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障涉及到調(diào)壓開(kāi)關(guān)主觸頭沒(méi)有到位、抽頭引線松動(dòng)、觸頭燒毛以及接觸壓力不夠等問(wèn)題。在有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)中，還可能存在切換開(kāi)關(guān)接觸不良、觸頭燒毛和過(guò)渡電阻斷線等問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障在變壓器故障中占比約為10%，是影響變壓器穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。
5 .變壓器繞組變形
變壓器繞組變形通常是由于運(yùn)輸過(guò)程中的不當(dāng)操作或未采取安全措施導(dǎo)致。在發(fā)生出口短路時(shí)，如果變壓器抗短路能力差，繞組可能會(huì)發(fā)生變形或散架，嚴(yán)重時(shí)甚至造成變壓器燒毀。根據(jù)故障分析，約有5%的變壓器故障與繞組變形有關(guān)。
6 .變壓器滲油缺陷
變壓器滲油缺陷包括油箱焊縫滲油、高壓套管升高座或進(jìn)人孔法蘭滲油等。這些滲油問(wèn)題不僅影響變壓器的外觀，更重要的是可能導(dǎo)致變壓器內(nèi)部絕緣性能下降，甚至引發(fā)短路。據(jù)統(tǒng)計(jì)，滲油缺陷在變壓器故障中占比約為20%。
7 .電容套管故障
電容套管故障主要是由于進(jìn)水受潮、油介損不好或整體介損不好等原因引起的。制造質(zhì)量差、內(nèi)部存在嚴(yán)重局部放電以及運(yùn)行中末屏接地不良等都可能導(dǎo)致套管絕緣不良或絕緣損壞。電容套管故障在變壓器故障中占比約為5%，雖然比例不高，但一旦發(fā)生，往往會(huì)造成嚴(yán)重后果。
二、故障診斷方法
1 .直觀檢查方法
直觀檢查方法是電力變壓器故障診斷的初步步驟，主要依賴于維修人員的感官檢查，包括視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)。這種方法簡(jiǎn)單易行，可以快速發(fā)現(xiàn)變壓器的明顯故障跡象。
視覺(jué)檢查：通過(guò)觀察變壓器的外部特征，如滲油、變色、裂縫等，可以初步判斷變壓器是否存在故障。例如，變壓器油位計(jì)指示大大低于正常位置可能意味著內(nèi)部故障導(dǎo)致油量泄漏。
嗅覺(jué)檢查：通過(guò)聞變壓器的氣味，可以發(fā)現(xiàn)如過(guò)熱或放電等故障。例如，臭氧味可能表明外部電暈或閃絡(luò)的發(fā)生。
聽(tīng)覺(jué)檢查：通過(guò)聽(tīng)變壓器運(yùn)行時(shí)的聲音，可以判斷是否存在異常振動(dòng)或放電聲，這些可能是由于內(nèi)部接觸不良或部件松動(dòng)引起的。
觸覺(jué)檢查：在安全條件下，通過(guò)觸摸變壓器外部，可以感知異常溫升，這可能是由于內(nèi)部過(guò)熱或短路造成的。
2.電氣預(yù)防性試驗(yàn)方法
電氣預(yù)防性試驗(yàn)是電力變壓器定期進(jìn)行的一系列檢測(cè)，用以評(píng)估其絕緣性能和運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)防故障發(fā)生。
絕緣電阻測(cè)試：測(cè)量變壓器絕緣材料的電阻值，高電阻值表明良好的絕緣狀態(tài)，而低電阻值則可能指示絕緣材料受潮或老化。
交流耐壓試驗(yàn)：通過(guò)施加高于正常工作電壓的交流電壓，檢測(cè)變壓器絕緣材料的耐壓能力，評(píng)估其在過(guò)電壓條件下的性能。
介質(zhì)損耗角試驗(yàn)：測(cè)量變壓器油和絕緣材料的介質(zhì)損耗角，高損耗值可能意味著絕緣材料存在缺陷。
局部放電測(cè)試：檢測(cè)變壓器內(nèi)部是否存在局部放電現(xiàn)象，局部放電是導(dǎo)致絕緣材料劣化的重要因素。
接地電阻測(cè)試：測(cè)量變壓器接地系統(tǒng)的電阻值，確保接地系統(tǒng)能夠有效地導(dǎo)電，保護(hù)變壓器免受雷擊和過(guò)電壓損害。
3 .油中溶解氣體分析法(DGA)
油中溶解氣體分析法(DGA)是一種通過(guò)分析變壓器油中溶解氣體的組成和含量來(lái)診斷變壓器內(nèi)部故障的方法。
氣體類型分析：通過(guò)氣相色譜分析，檢測(cè)油中溶解的氫氣(H2)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等氣體的含量，這些氣體的產(chǎn)生與變壓器內(nèi)部的過(guò)熱、放電等故障有關(guān)。
故障特征氣體判別：根據(jù)故障類型，特定的氣體會(huì)產(chǎn)生特征性的增加。例如，局部放電故障會(huì)導(dǎo)致氫氣含量顯著增加，而電弧故障則會(huì)導(dǎo)致乙炔含量顯著增加。
三比值法：通過(guò)計(jì)算C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的比值，可以對(duì)故障類型進(jìn)行編碼和分類，從而判斷故障的性質(zhì)。
產(chǎn)氣速率監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)變壓器油中氣體的產(chǎn)生速率，快速增加的產(chǎn)氣速率可能表明故障的加劇。
歷史數(shù)據(jù)對(duì)比：將當(dāng)前的DGA結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)故障發(fā)展趨勢(shì)，為故障的早期診斷提供依據(jù)。
三、故障處理措施
1 .針對(duì)過(guò)熱故障的處理
針對(duì)過(guò)熱故障，處理措施主要集中在改善接觸條件、優(yōu)化導(dǎo)線連接和降低負(fù)荷等方面。
接觸不良改善：對(duì)于將軍帽接線裝置過(guò)熱和線圈導(dǎo)線接頭的虛焊問(wèn)題，首先應(yīng)進(jìn)行徹底的檢查和重新焊接，確保連接的牢固性和導(dǎo)電性。根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)，約有30%的變壓器故障源于導(dǎo)電回路接觸不良，因此，對(duì)接觸點(diǎn)進(jìn)行定期的維護(hù)和檢查是預(yù)防過(guò)熱故障的重要措施。
降低負(fù)荷運(yùn)行：對(duì)于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致的過(guò)熱，應(yīng)立即減少變壓器的負(fù)荷，避免長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)變壓器的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高散熱效率，以降低因過(guò)熱導(dǎo)致的絕緣老化風(fēng)險(xiǎn)。
增加熱保護(hù)裝置：在變壓器中增加過(guò)熱保護(hù)裝置，如溫度傳感器和自動(dòng)斷路器，一旦檢測(cè)到異常溫度升高，能夠及時(shí)切斷電源，防止故障擴(kuò)大。
2 .針對(duì)絕緣下降的處理
絕緣水平下降的處理措施包括干燥處理、更換絕緣油和修復(fù)絕緣材料等。
干燥處理：對(duì)于因受潮導(dǎo)致絕緣性能下降的變壓器，應(yīng)進(jìn)行干燥處理，以去除絕緣材料中的水分。根據(jù)研究，介損值每增加1%，絕緣材料的壽命將減少約10%，因此，控制油中水分含量是維持絕緣水平的關(guān)鍵。
更換絕緣油：對(duì)于油質(zhì)不良的變壓器，需要更換新的絕緣油，并確保新油的介損值、含水量等指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，以恢復(fù)絕緣性能。
修復(fù)或更換絕緣材料：對(duì)于因局部過(guò)熱而導(dǎo)致絕緣材料損壞的情況，應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換損壞的絕緣材料，以防止故障的進(jìn)一步發(fā)展。
3. 針對(duì)產(chǎn)氣故障的處理
產(chǎn)氣故障的處理措施主要集中在監(jiān)測(cè)和控制產(chǎn)氣速率，以及對(duì)內(nèi)部故障的早期診斷。
產(chǎn)氣速率監(jiān)測(cè)：通過(guò)對(duì)變壓器油中氣體的持續(xù)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣速率的異常變化，這可能表明內(nèi)部故障的存在。數(shù)據(jù)顯示，放電故障在變壓器故障中占比約為15%，因此，對(duì)產(chǎn)氣速率的監(jiān)測(cè)對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)放電故障至關(guān)重要。
內(nèi)部故障診斷：利用DGA結(jié)果，結(jié)合三比值法和其他診斷技術(shù)，對(duì)變壓器內(nèi)部的過(guò)熱、放電等故障進(jìn)行精確診斷，并采取相應(yīng)的修復(fù)措施。
預(yù)防性維護(hù)：定期對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，包括清潔、緊固連接點(diǎn)和檢查絕緣材料的狀況，以減少產(chǎn)氣故障的發(fā)生。
4.針對(duì)調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障的處理
調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障的處理措施包括檢查和修復(fù)接觸不良、更換損壞部件以及優(yōu)化操作流程。
接觸不良檢查：對(duì)于調(diào)壓開(kāi)關(guān)主觸頭沒(méi)有到位、抽頭引線松動(dòng)等問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，并修復(fù)或更換接觸不良的部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障在變壓器故障中占比約為10%，因此，確保調(diào)壓開(kāi)關(guān)的可靠性對(duì)于變壓器的安全運(yùn)行至關(guān)重要。
更換損壞部件：對(duì)于燒毛的觸頭、損壞的切換開(kāi)關(guān)和過(guò)渡電阻斷線等，應(yīng)立即更換，以恢復(fù)調(diào)壓開(kāi)關(guān)的正常功能。
優(yōu)化操作流程：對(duì)調(diào)壓開(kāi)關(guān)的操作流程進(jìn)行優(yōu)化，減少不必要的操作，以延長(zhǎng)調(diào)壓開(kāi)關(guān)的使用壽命，并降低故障風(fēng)險(xiǎn)。
四、故障預(yù)防與日常維護(hù)
1 .日常巡視與檢查
日常巡視與檢查是預(yù)防變壓器故障的基礎(chǔ)工作，通過(guò)對(duì)變壓器的定期巡視，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障隱患。
巡視內(nèi)容：巡視內(nèi)容包括檢查變壓器的油位、油色、溫度、聲音、氣味等，以及檢查變壓器的外部清潔、接地情況和附件完整性。例如，儲(chǔ)油柜油位是否正常，油位計(jì)是否完好、明凈，并排出集污盆內(nèi)的油污。
數(shù)據(jù)記錄：每次巡視后應(yīng)詳細(xì)記錄變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，包括油溫、油位、聲音等，這些數(shù)據(jù)對(duì)于分析變壓器的運(yùn)行狀況和預(yù)防故障具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)日常巡視發(fā)現(xiàn)的故障占總故障的20%以上。
2 .定期檢查與測(cè)試
定期檢查與測(cè)試是確保變壓器健康運(yùn)行的重要手段，通過(guò)科學(xué)的測(cè)試方法，可以評(píng)估變壓器的絕緣狀態(tài)和性能。
絕緣電阻測(cè)試：根據(jù)DL/T 572-2021標(biāo)準(zhǔn)，變壓器的絕緣電阻測(cè)試應(yīng)每年至少進(jìn)行一次，以確保絕緣材料的性能符合要求。測(cè)試結(jié)果應(yīng)與前一次測(cè)試結(jié)果比較，差異不應(yīng)超過(guò)2%。
油中溶解氣體分析：油中溶解氣體分析(DGA)應(yīng)每半年至少進(jìn)行一次，通過(guò)分析油中溶解氣體的組成和含量，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的過(guò)熱、放電等故障。
耐壓試驗(yàn)：耐壓試驗(yàn)是評(píng)估變壓器絕緣強(qiáng)度的重要手段應(yīng)每三年至少進(jìn)行一次。試驗(yàn)應(yīng)在變壓器停電狀態(tài)下進(jìn)行，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和安全性。
3. 故障預(yù)防措施
故障預(yù)防措施是減少變壓器故障發(fā)生的關(guān)鍵，通過(guò)實(shí)施有效的預(yù)防措施，可以顯著降低故障率。
負(fù)荷管理：通過(guò)合理分配負(fù)荷，避免變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，減少因過(guò)熱導(dǎo)致的絕緣老化和故障風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致的故障占總故障的30%以上。
溫度控制：變壓器的運(yùn)行溫度應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，超過(guò)額定溫度會(huì)加速絕緣材料的老化。通過(guò)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化和維護(hù)，可以有效控制變壓器的運(yùn)行溫度。
絕緣監(jiān)測(cè)：定期監(jiān)測(cè)變壓器的絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣性能下降的跡象。對(duì)于絕緣性能下降的變壓器，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行干燥處理或更換絕緣油，以恢復(fù)絕緣性能。
維護(hù)保養(yǎng)：定期對(duì)變壓器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，包括清潔、緊固連接點(diǎn)、檢查絕緣材料的狀況等，以減少因維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的故障。維護(hù)保養(yǎng)的周期應(yīng)根據(jù)變壓器的運(yùn)行狀況和環(huán)境條件確定，一般每年至少進(jìn)行一次。
五、 總結(jié)
1. 故障處理措施的實(shí)施
針對(duì)不同類型的故障，我們提出了相應(yīng)的處理措施。這些措施包括改善接觸條件、優(yōu)化導(dǎo)線連接、降低負(fù)荷、干燥處理、更換絕緣油、修復(fù)或更換絕緣材料、監(jiān)測(cè)產(chǎn)氣速率和內(nèi)部故障診斷等。這些措施的實(shí)施，對(duì)于減少變壓器故障的發(fā)生和提高變壓器的可靠性具有重要意義。
2. 故障預(yù)防與日常維護(hù)的重要性
日常巡視與檢查、定期檢查與測(cè)試以及故障預(yù)防措施的實(shí)施，被證明是預(yù)防變壓器故障的有效手段。通過(guò)這些措施，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障隱患，減少故障的發(fā)生，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命。
