隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力事業(yè)迅速發(fā)展，裝機(jī)容量和電網(wǎng)規(guī)模在日益增大，人們對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行可靠性要求不斷提高。在現(xiàn)代電力設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中，電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)中最重要的和最昂貴的設(shè)備之列，而且是故障多發(fā)設(shè)備。這就要求有可靠的變壓器檢測(cè)、維護(hù)技術(shù)。

一、變壓器故障原因分析

　　根據(jù)有關(guān)變壓器故障的資料并進(jìn)行分析的結(jié)果表明，盡管老化趨勢(shì)及使用不同，故障的基本原因仍然相同。多種因素都可能影響到絕緣材料的預(yù)期壽命，負(fù)責(zé)電氣設(shè)備操作的人員應(yīng)給予細(xì)致地考慮。這些因素包括：誤操作、振動(dòng)、高溫、雷電或涌流、過(guò)負(fù)荷、三相負(fù)載不平衡、對(duì)控制設(shè)備的維護(hù)不夠、清潔不良、對(duì)閑置設(shè)備的維護(hù)不夠、不恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑以及誤用等。

　　1、線(xiàn)路涌流。線(xiàn)路涌流(或稱(chēng)線(xiàn)路干擾)在導(dǎo)致變壓器故障的所有因素中被列為首位。這一類(lèi)中包括由誤操作、變壓器解并列、有載調(diào)壓分接頭拉弧等原因引起的操作過(guò)電壓、電壓峰值、線(xiàn)路故障/閃絡(luò)以及其他輸配(TD)方面的異常現(xiàn)象。這類(lèi)起因在變壓器故障中占有絕大部分的比例。

　　2、絕緣老化。在過(guò)去的10 年中在造成故障的起因中，絕緣老化列在第二位。由于絕緣老化的因素，變壓器的平均壽命僅有17.8 年，大大低于預(yù)期為35～40 年的壽命。在1983 年，發(fā)生故障時(shí)變壓器的平均壽命為20 年。

　　3、受潮。受潮這一類(lèi)別包括由洪水、管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分。

　　4、維護(hù)不良。保養(yǎng)不夠被列為第四位導(dǎo)致變壓器故障的因素。這一類(lèi)包括未裝變壓器的保護(hù)裝置或安裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢淤積以及腐蝕。

　　5、過(guò)載。這一類(lèi)包括了確定是由過(guò)負(fù)荷導(dǎo)致的故障，僅指那些長(zhǎng)期處于超過(guò)銘牌功率工作狀態(tài)下小馬拉大車(chē)的變壓器。過(guò)負(fù)荷經(jīng)常會(huì)發(fā)生在發(fā)電廠(chǎng)或用電部門(mén)持續(xù)緩慢提升負(fù)荷的情況下。最終造成變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，過(guò)高的溫度導(dǎo)致了絕緣的過(guò)早老化。當(dāng)變壓器的絕緣紙板老化后，絕緣紙絕緣強(qiáng)度降低。因此，外部故障的沖擊力就可能導(dǎo)致絕緣破損，進(jìn)而發(fā)生故障。

　　6、雷擊。雷電波看來(lái)比以往的研究要少，這是因?yàn)楦淖兞藢?duì)起因的分類(lèi)方法。現(xiàn)在，除非明確屬于雷擊事故，一般的沖擊故障均被列為“線(xiàn)路涌流”。

　　7、三相負(fù)載不平衡。由于三相負(fù)載不平衡所引起某相長(zhǎng)期過(guò)載，而使該相溫度偏高進(jìn)而使絕緣老化，產(chǎn)生匝間短路或相間短路。

　　8、連接松動(dòng)。連接松動(dòng)也可以包括在維護(hù)不足一類(lèi)中，但是有足夠的數(shù)據(jù)可將其獨(dú)立列出，因此與以往的研究也有所不同。這一類(lèi)包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養(yǎng)情況，其中的一個(gè)問(wèn)題就是不同性質(zhì)金屬之間不當(dāng)?shù)呐浜?，盡管這種現(xiàn)象近幾年來(lái)有所減少。另一個(gè)問(wèn)題就是螺栓連接間的緊固不恰當(dāng)。

二、電力變壓器的局放檢測(cè)方法

　　1、脈沖電流法。它是通過(guò)檢測(cè)阻抗接入到測(cè)量回路中來(lái)檢測(cè)。檢測(cè)變壓器套管末屏接地線(xiàn)、外殼接地線(xiàn)、中性點(diǎn)接地線(xiàn)、鐵芯接地線(xiàn)以及繞組中由于局放引起的脈沖電流，獲得視在放電量。脈沖電流法是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種檢測(cè)方法，IEC-60270 為IEC 于2000 年正式公布的局放測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。脈沖電流法通常被用于變壓器出廠(chǎng)時(shí)的型式試驗(yàn)以及其他離線(xiàn)測(cè)試中，其離線(xiàn)測(cè)量靈敏度高。脈沖電流法的問(wèn)題在于以下幾方面：其抗干擾能力差，無(wú)法有效應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè);對(duì)于變壓器類(lèi)具有繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)備在標(biāo)定時(shí)產(chǎn)生很大的誤差;由于檢測(cè)阻抗和放大器對(duì)測(cè)量的靈敏度、準(zhǔn)確度、分辨率以及動(dòng)態(tài)范圍等都有影響，因此當(dāng)試樣的電容量較大時(shí)，受耦合阻抗的限制，測(cè)試儀器的測(cè)量靈敏度受到一定限制;測(cè)量頻率低、頻帶窄，包含的信息量少。

　　2、DGA法。DGA法是通過(guò)檢測(cè)變壓器油分解產(chǎn)生的各種氣體的組成和濃度來(lái)確定故障(局放、過(guò)熱等)狀態(tài)。該方法目前已廣泛應(yīng)用于變壓器的在線(xiàn)故障診斷中，并且建立起模式識(shí)別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)識(shí)別，是當(dāng)前在變壓器局放檢測(cè)領(lǐng)域非常有效的方法。但是DGA 法具有兩個(gè)缺點(diǎn)：油氣分析是一個(gè)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)過(guò)程，因而無(wú)法發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障;該方法無(wú)法進(jìn)行故障定位。

　　3、超聲波法。超聲波法是通過(guò)檢測(cè)變壓器局放產(chǎn)生的超聲波信號(hào)來(lái)測(cè)量局放的大小和位置。超聲傳感器的頻帶約為70～150 千赫茲(或300 千赫茲)，以避開(kāi)鐵芯的鐵磁噪聲和變壓器的機(jī)械振動(dòng)噪聲。由于超聲波法受電氣干擾小以及可以在線(xiàn)測(cè)量和定位，因而人們對(duì)超聲波法的研究較深入。但目前該方法存在著很大的問(wèn)題：目前的超聲傳感器靈敏度很低，無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)有效地測(cè)到信號(hào);傳感器的抗電磁干擾能力較差。因此，超聲檢測(cè)主要用于定性地判斷局放信號(hào)的有無(wú)，以及結(jié)合脈沖電流法或直接利用超聲信號(hào)對(duì)局放源進(jìn)行物理定位。在電力變壓器的離線(xiàn)和在線(xiàn)檢測(cè)中，它是主要的輔助測(cè)量手段。

　　4、RIV法。局部放電會(huì)產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電干擾的現(xiàn)象很早就被人們所認(rèn)識(shí)。例如人們常采用無(wú)線(xiàn)電電壓干擾儀來(lái)檢測(cè)由于局放對(duì)無(wú)線(xiàn)電通訊和無(wú)線(xiàn)電控制的干擾，并已制定了測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)。用RIV 表來(lái)檢測(cè)局放的測(cè)量線(xiàn)路與脈沖電流直測(cè)法的測(cè)量電路相似。此外，還可以利用一個(gè)接收線(xiàn)圈來(lái)接收由于局放而發(fā)出的電磁波，對(duì)于不同測(cè)試對(duì)象和不同的環(huán)境條件，選頻放大器可以選擇不同的中心頻率(從幾萬(wàn)赫茲到幾十萬(wàn)赫茲)，以獲得更大的信噪比。這種方法已被用于檢查電機(jī)線(xiàn)棒和沒(méi)有屏蔽層的長(zhǎng)電纜的局放部位。2.5光測(cè)法。光測(cè)法利用局放產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測(cè)。在變壓器油中，各種放電發(fā)出的光波長(zhǎng)不同，研究表明通常在500～700mm之間。在實(shí)驗(yàn)室利用光測(cè)法來(lái)分析局放特征及絕緣劣化等方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但是由于光測(cè)法設(shè)備復(fù)雜昂貴、靈敏度低，且需要被檢測(cè)物質(zhì)對(duì)光是透明的，因而在實(shí)際中無(wú)法應(yīng)用。

三、變壓器的日常維護(hù)

　　1、安裝及運(yùn)行。

　　(1)變壓器的安裝地點(diǎn)應(yīng)與其設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。若置于戶(hù)外，應(yīng)確定該變壓器適于戶(hù)外運(yùn)行。

　　(2)保護(hù)變壓器不受雷擊及外部損壞危險(xiǎn)。

　　(3)確保負(fù)荷在變壓器的設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。嚴(yán)防出現(xiàn)小馬拉大車(chē)的現(xiàn)象。

　　(4)在油冷變壓器中需要仔細(xì)地監(jiān)視頂層油溫。

　　(5)平時(shí)在運(yùn)行操作中，應(yīng)嚴(yán)格按照運(yùn)行操作規(guī)程執(zhí)行，嚴(yán)防出現(xiàn)誤操作。

　　(6)在操作變壓器的解、并運(yùn)行過(guò)程中，一定要按變壓器解、并列的“三要素”進(jìn)行，嚴(yán)防出現(xiàn)操作過(guò)電壓。

　　(7)平時(shí)應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行經(jīng)常檢查和巡視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。

　　2、對(duì)油的檢驗(yàn)。

　　變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬(wàn)分之一的水份就可使其介電強(qiáng)度降低近一半。除小型配電變壓器外所有變壓器的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)，以確保正確地檢測(cè)水分并通過(guò)過(guò)濾將其去除。應(yīng)進(jìn)行油中故障氣體的分析。應(yīng)用變壓器油中8種故障氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀，連續(xù)測(cè)定隨著變壓器中故障的發(fā)展而溶解于油中氣體的含量，通過(guò)對(duì)氣體類(lèi)別及含量的分析則可確定故障的類(lèi)型。每年都應(yīng)作油的物理性能試驗(yàn)以確定其絕緣性能，試驗(yàn)包括介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度、酸度、界面張力等等。

　　3、經(jīng)常維護(hù)。

　　(1)保持瓷套管及絕緣子的清潔。

　　(2)保證電氣連接的緊固可靠。

　　(3)定期檢查分接開(kāi)關(guān)。并檢驗(yàn)觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性及接觸的定位。

　　(4)在油冷卻系統(tǒng)中，檢查散熱器有無(wú)滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制油自由流動(dòng)的機(jī)械損傷。

　　(5)每年檢驗(yàn)避雷器接地的可靠性。接地必須可靠，而引線(xiàn)應(yīng)盡可能短。旱季應(yīng)檢測(cè)接地電阻，其值不應(yīng)超過(guò)4Ω。

　　(6)每三年應(yīng)對(duì)變壓器線(xiàn)圈、套管以及避雷器進(jìn)行介損的檢測(cè)。

四、結(jié)論

　　變壓器是電網(wǎng)中的重要設(shè)備之一。雖配有避雷器、差動(dòng)、接地等多重保護(hù)，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)雜、電場(chǎng)及熱場(chǎng)不均等諸多因素，維護(hù)不當(dāng)事故仍然會(huì)發(fā)生。經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并加強(qiáng)日常的維護(hù)和保養(yǎng)，會(huì)對(duì)電力設(shè)備起到極其重要的作用，從而使電力供應(yīng)更加安全可靠。