【变压器故障检测技术及典型故障分析9400字（论文）】

变压器故障检测技术及典型故障分析目录TOC\o"1-2"\h\u18515摘要 112111绪论 2229401.1变压器诊断的故障与意义 280301.2电力变压器故障诊断研究现状及发展趋势 363601.3主要研究内容 4174982电气设备故障现状调研 4208542.1过热性故障 4135472.2放电性故障 4320362.3变压器绝缘受潮 5214712.4变压器渗漏故障 5276233电气设备在线监测与故障诊断内容 540553.1电气设备在线监测与故障诊断的方法 6240343.2直视检查方法 731663.3电气预防性试验方法 893483.4变压器油中溶解气体(DGA)在线监测 8268662.方法及其发展 8199554电力变压器常见故障及原因分析 9156774.1声音异常 9135434.2渗漏油 9235544.3油位异常 10246654.4油温异常 10149904.5套管闪络放电 10147684.6接线端子过热氧化 1022305对变压器发生故障的预防措施探讨 1054605.1技术措施 1096285.2管理措施 11104426结论 1116347参考文献 12摘要电力工业作为全球经济发展的基石，其在工业生产与日常生活上的驱动作用使得人们对其具有很强的依赖性。现代电力工业背靠全球经济可持续性发展正朝绿色化、智能化的方向前进。近年来能源结构的变革，促使世界各国可再生能源的使用比率不断增大，智能电网的概念得到了推广。电力变压器作为电网最重要的装置之一，其发展也应顺应时代潮流。变压器作为变电站一次设备中最重要的设备之一，对电网的安全、稳定、可靠运行具有重要作用，相应的其故障的诊断分析对于找出故障点或发现潜在缺陷具有非常重要的意义。同时电力变压器故障诊断策略的分析对于变压器故障的发现过程具有很大的指导意义。电为变压器的故障诊断依赖于试验检测，试验过程中检测技术按是否检测运行设备分为带电和停电两个方面，其中红外热像检测、油中溶解气体分析、直流电阻测试及整体绝缘检测等运用较广泛，检测较为准确，并通过案例展现各检测技术的优势。关键词：变压器；电力系统；故障诊断1绪论1.1变压器诊断的故障与意义随着我国经济迅猛发展，科学技术持续进步，社会对电能数量、质量的要求与依赖也日益增加，同时设备故障造成的停电给人们的生产生活带来的影响也日益增大。因此，可靠供电己成为人们衡量电力系统好坏的一个重要标准，如何及时和快速的处理故障也就成了追求的重要目标。目前，将“供电可靠性”加入对标指标的这一做法就是对社会要求的一种积极反应。作为电力系统中发电厂与电网、电网与用户之间重要中间环节的变电站，承担的任务越来越重要。面对变电站的设备故障，要求检修、试验人员能快速到达，按正确方法准确判别设备情况、故障性质等，及时制定处理措施，尽快恢复电力供电。变压器是电力系统最重要的一次设备之一，承担着电压的升降变换，功率传输和电力分配。因此，变压器的安全运行对整个电网的安全、可靠供电具有十分重要的意义，及时发现潜伏缺陷、迅速处理己发故障都是保证供电的必备措施。虽然电力行业对变压器有投运检测和定期维护，但由于变压器工作的环境、不可预见的各类自然灾害和外来运检测和定期维护，但由于变压器工作的环境、不可预见的各类自然灾害和外来破坏，故障的发生无法避免。提前发现隐患，及时诊断处理故障，减少变压器停机，提高检修水平，加强电力变压器故障诊断技术的研究，对提高检修人员的检测水平有重要意义，而有针对性的诊断策略能够提高检修的正确性和快速性。目前，随着科学和生产技术的不断发展，电力设备自动化程度、集成化程度，生产技能的不断提升，电力设备的使用寿命得到大大提高.此外，电力企业对电力系统的检修也从按照时间周期和检修计划进行的方式到根据设备状态制定状态检修策略并逐步推广应用。合理的状态维修方式对设备运行单位和生产厂家都有重要的经济意义。同时，合理的状态维修方式对于故障的发现也有积极的作用。1.2电力变压器故障诊断研究现状及发展趋势电力变压器故障发生的原因具有多样性、复杂性，故障的发生并非单独由某种原因导致，可能是多种原因的综合体现。比如变压器绕组上有毛刺导致尖端放电，短时间放电量和故障程度不大，如果同时遭遇过电压可能会导致绝缘的击穿造成故障的扩大。因此，由于一些故障表现可能是多种原因复合的结果，使得对变压器的具体故障类型很难确切表示，也很难找到完全确定的判据去诊断故障，故障分析时就需要对产生故障的机理、原因等全面梳理，综合处理。目前变压器故障诊断研究主要集中在诊断是否有故障、故障产生的原因、判断故障位置以及后续处理措施上，其中诊断的测试方法主要依靠停电检测手段。但是，变压器没有发生故障跳闸或仅是在故障发展的初级阶段时，无法及时发现潜伏缺陷。目前，由于本地电网所处的位置及“三集五大”期间本地电网的快速发展，变压器故障概率有所增加，严重故障的发生会扩大停电面积，威胁电网的可靠运行，甚至造成相当大的经济损失。因此，及时掌握变压器内部情况，对存在的故障、缺陷及时尽快完成诊断分析是非常有必要的。现今，国内外新增在线监测技术，该技术在70、80年代得到迅猛发展，主要是由于传感器、光纤、信号采集与稳定等方面创新技术的发展与应用，在线监测技术相当于对设备进行时时的带电检测，对于故障的灵敏性更高。但是，另一方面，在线检测技术只有大面积、多方法互相验证的应用，才能准确判断故障是否真实存在，而且安装费用很高。相对于在线检测技术，带电检测同样在运行情况下进行检测，对于已发展出的故障诊断灵敏，变压器故障诊断中应用成熟的是油中溶解气体分析法，各地市主要采用三比值法进行判别。除了带电检测外，停电试验也是重要的检测手段，停电试验的检测结果是变压器故障诊断必不可少的依据，确切的说，为判断故障类型及故障诊断提供准确的数据。因为故障的发因具有复杂性和多因性的特点，所以通过一种试验方法是无法解决全部问题的，而如何从众多试验方法中选择合适的检测手段，完全取决于个人的经验和技术水平。目前没有关于故障检测的相关流程或策略，如果流程选择错误或不理想，就会对结果造成影响或者耽误应急检测的时间。当前情况下，对于故障诊断的研究更多的精力放在了故障的定位上，而忽略了如何将成熟的检测手段进行合理组合，以便于更快捷的协助完成现场检测。1.3主要研究内容现有针对电力电子变压器的研究主要侧重于结构优化、算法控制、应用场合以及电力系统角度的电能优化、系统稳定性等内容，却鲜有从电力电子变压器监控保护方面的分析。事实上，研究电力电子变压器保护系统对装置及其接入的电力系统均有重要意义。本文重点围绕电力电子变压器的故障原因、保护原理及其保护装置、保护系统的设计等方面展开探讨。2电气设备故障现状调研变压器的故障类型很多，可能由于设计、制造、工艺、运输、安装、原材料等方面的缺陷，在运行中产生局部放电、局部过热等问题，从而导致贯通性击穿、匝间短路、绝缘损坏、烧损爆炸等严重事故。按故障发生的部位可分为外部故障和内部故障；按故障发生的过程可分为突发性故障和长年累月逐步扩展而形成的故障，这些故障可能互相影响、转化，使故障更趋严重。2.1过热性故障由于设备的绝缘性能恶化、油等绝缘材料裂化分解。又分为裸金属过热和固体绝缘过热两类。裸金属过热与固体绝缘过热的区别是以CO和CO2的含量为准，前者含量较低，后者含量较高。2.2放电性故障设备内部产生电效应（即放电）导致设备的绝缘性能恶化。又可按产生电效应的强弱分为高能放电（电弧放电）、低能量放电（火花放电）和局部放电三种。发生电弧放电时，发生电弧放电时产生气体主要为乙炔和氢气，其次是甲烷和乙烯气体。这种故障在设备中存在时间较短，预兆又不明显，因此一般色谱法较难预测。火花放电，是一种间歇性的放电故障。常见于套管引线对电位未固定的套管导电管，均压圈等的放电；引线局部接触不良或铁心接地片接触不良而引起的放电；分接开关拨叉或金属螺丝电位悬浮而引起的放电等。产生气体主要为乙炔和氢气，其次是甲烷和乙烯气体，但由于故障能量较低，一般总烃含量不高。局部放电主要发生在互感器和套管上。由于设备受潮，制造工艺差或维护不当，都会造成局部放电。产生气体主要是氢气，其次是甲烷。当放电能量较高时，也会产生少量的乙炔气体。2.3变压器绝缘受潮变压器绝缘受潮时，其特征气体H2含量较高，而其它气体成分增加不明显。值得注意的是，芳烃含量问题。因为它具有很好的“抗析气”性能。不同牌号油含芳烃量不同，在电场作用下产生的气体量不同。芳烃含量少的油“抗析气”性能较差，故在电场作用下易产生氢和甲烷，严重时还会生成蜡状物质；而芳烃含量较多的绝缘油“抗析气”性能较好，产生的氢气和甲烷就少些，因此，具体判断时

要考虑这一因素的影响。2.4变压器渗漏故障变压器的渗漏是变压器故障的常见问题，特别是一些运行年限已久的变压器更为普遍，轻者污染设备外表影响美观，重者威胁设备安全运行甚至人员生命，变压器的渗漏包括进出空气(正常经吸湿器进入的空气）除外和渗漏油。造成渗漏的原因主要有两个方面：一方面是在变压器设计及制造工艺过程中潜伏下来的；另一方面是由于变压器的安装和维护不当引起的。变压器主要渗漏部位经常出现在散热器接口、平面碟阀帽子、套管、瓷瓶、焊缝、砂眼、法兰等部位。进出空气：进出空气是一种看不见的渗漏形式。例如套管头部、储油柜的隔膜、安全气道的玻璃、焊缝砂眼以及钢材夹砂等部位的进出空气都是看不见的。多年来，电力系统的主要恶性事故大多是绕组的烧伤事故和因变压器低压出口短路对器身的严重损坏。

渗漏油的分类：变压器的渗漏油可分为内漏和外漏两种，而外漏又可分为焊缝渗漏和密封面渗漏两种。内漏：内漏最普遍的就是充油套管中的油以及有载调压装置切换开关油室的油向变压器本体渗漏。外漏：外漏分为焊缝渗漏和密封面渗漏两种：焊缝渗漏。焊缝渗漏是由于钢板焊接部位存在砂眼所造成的。密封面渗漏。密封面渗漏情况比较复杂，要具体问题具体分析。在变压器大修或安装过程中应把防止密封面渗漏作为一项重要工作。3电气设备在线监测与故障诊断内容变压器故障的检测技术是准确诊断故障的主要手段，传统检测手段主要包括油中可燃性气体的色谱分析、直流电阻检测、绝缘电阻及吸收比、极化指数检测、绝缘介质损失角正切检测、油质检测、局部放电检测及绝缘耐压试验（包括感应耐压）等；随着技术的进步，又许多新的技术得到了发展应用，如红外测温、绕组变形或低电压下短路阻抗测量、

糠醛分析或绝缘纸聚合度的测量、内窥镜直接检测变压器内部状况等。检测、诊断变压器的方法很多，但归纳起来，现在较为常见的可分为3种：直观检查、电气预防性试验和绝缘油筒化试验，其中后两种方法用于综合判定复杂的变压器内部故障。3.1电气设备在线监测与故障诊断的方法变压器在线监测的目的，就是通过对变压器特征信号的采集和分析，判别出变压器的状态，以期检测出变压器的初期故障，并监测故障状态的发展趋势。目前，电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对象之一，提出了很多不同的方法。3.1.1原理变压器故障的主要原因是绝缘损坏，在故障前有局部放电产生，且伴随下列信号，电流脉冲，电波、超声波、H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2等气体，光信号，超高频电磁波。对上述五种信号的监测都有人研究。在这些检测方法中，电流脉冲法是最灵敏的。但是变电站现场电信号的干扰也是比较大的，因此采用常规的电流脉冲法，很难进行测量。超声波法及油中气体分析法现场干扰较少，但超声波法灵敏度低，对于那些深藏在绝缘内部的放电往往检测不到。同时超声波信号的传播时延大多是用电流脉冲信号触发计时器来获得。在现场使用时，局部放电产生的脉冲电流信号，往往淹没于高的干扰脉冲之中而无法分辨，难以触发计时器工作，从而导致监测系统作出错误的判断。3.1.2方法差动平衡法:比较进入测量系统的两个信号，一个来自中性点传感器，另一个来自变压器铁芯接地传感器。当变压器内部产生局部放电信号，它在变压器中性点及铁芯接地传感器上，产生两个方向相反的电流脉冲。而当变压器外部存在干扰信号时，它在这两个传感器上产生的电流脉冲相同，适当选择频率，对这两个电信号进行比较，就可以对电晕干扰加以抑制。超声波检测法：利用超声波传感器，在变压器外壳上检测局部放电产生的声信号。一方面当变压器内部发生局部放电时，所产生的电流脉冲信号就被检测到，另一方面分布在油箱壁上的几个超声波传感器也会检测到声波信号。但它要比电脉冲延迟时间，就能确定传感器和放电发生点之间的距离，从而确定放电点的位置。电气定位法：利用超声波传播的方向和时间以及放电脉冲在绕组中的传输过程来确定放电位置的定位方法。3.2直视检查方法对于运行中的变压器，通过日常的巡检对发生下列异常现象，可直观地诊断出一些比较明显的故障性质。温度过高或声音异常：其原因可能是过负荷运行、环境温度超过40℃、冷却系统故障、漏油引起油量不足等。振动、响声异常及有放电声：其原因可能是电压过高或频率波动，紧固件松动、铁心紧固不良、分接开关动作机构异常，偏磁现象等，外部接地不良或未接地的金属部分出现静放电，瓷件、套管表面粘附污秽引起局部火花、电晕等。气味异常或干燥剂变色：其原因可能是套管接线端子不良或接触面氧化使触头过热产生异味和变色，漏磁通、涡流使邮箱局部过热，风扇、潜油泵过热烧毁产生的异味，过负荷造成温升过高，外部电晕、闪络产生的臭氧味，干燥剂受潮变色等等。油位计指示大大低于正常位置：其原因可能是阀门、密封圈部位焊接不好或密封不良漏油，油位计损坏漏油，以及内部故障引起喷油。瓦斯继电器的气室内有气体或瓦斯动作：其原因可能是内部局部放电，铁芯不正常，导电部分过热。防爆装置的防爆膜破裂、外伤及有放电痕迹：其原因可能是过电压或机械力引起。瓷件、瓷套管表面出现龟裂、外伤和放电痕迹：其原因可能是过电压或机械力引起。3.3电气预防性试验方法由于变压器故障类型多，原因复杂，且故障类型还可以互相转换。因此定期或在发现有异常现象时，应进行电气预防试验来综合分析，以确定故障的部位和性质。采用电气预防性试验检测故障包括：绕组类故障。测量绕组连同套管的直流电阻，以判断绕组的短线、导线短股或脱焊、匝间断路、分接头接触不良等故障。测量所有分接头的电压比，以判断绕组间和绕组内匝间是否有断路故障；测量额定电压下的空载电流和空载损耗，以判断315KVA及以上变压器是否存在绕组断路故障；测量变压器额定电流下的阻抗，以判断是否存在出口或内部断路故障。（2）绝缘类故障。该试验包括：测量绕组的绝缘电阻和吸收比，以判断变压器是否存在绝缘击穿或大范围受潮等故障；测量绕组连同套管的直流泄漏电流，以判断变压器绝缘是否受潮或有局部缺陷故障；测量绕组连同套管一起的介质损耗角正切值，以判断变压器绝缘老化、受潮等整体状况类故障；进行绕组连同套管一起的交流耐压试验，以判断变压器绝缘类故障。3.4变压器油中溶解气体(DGA)在线监测用油中溶解气体气相色谱分析判断变压器内部故障：原理：油浸电力变压器中主要绝缘材料是变压器油和绝缘油纸。这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体。而变压器内部故障都伴随着局部过热和局部放电的现象，使油纸或油和纸分解产生H2、CO、CH4、C2H6、CO2、C2H4和C2H2等气体。当故障不太严重，产气量较少时，所产生的气体大部分溶解于绝缘油中。此外，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不相同。因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。方法及其发展一般采用常规气相色谱仪进行变压器油率溶解气体的定期检测，即试验人员到变电站抽取部分脱出气体注入气相色谱仪的进样口，用七星色谱仪检测，输出结果，最后将结果与标准进行比较判断。为了克服常规油色谱分析法的繁琐而复杂的作业程序，人么研制出了油中气体自动分析装置，即将冲过色谱仪分析仪的脱气和气体浓度检测两部分置于变压器安装现场，在技术上实现自动化分析，显然，这种油色谱自动化分析装置的功能与常规色谱分析法相仿，结构上位发生根本变革，仅是作业程序上实现了自动，从技术经济上限制了她的推动应用前景。人们不得不研究在原理结构上有所变革创新的在线监测装置。在变压器油中溶解气体在线监测装置的研究中，人们首先想到的是在油气分离上做变革，为此采用又仅使气体分子通过的高分子透气膜自组成气分离单元，从而不仅大大简化了油中气体自动分析装置的结构，而且实现了在线监测。气体检测单元上作出变革，不用负责的色偶一，而用气敏传感器对分离气体监测。由于气敏传感器的敏感度与所添加的贵重金属有关，工艺上还很难做到一种气敏传感器对多种气体都具有相同的敏感度，因此，人们最先研究成功的在线监测装置是监测变压器油中氢气量。由于不论变压器内部故障种类如何，氢气是故障产生气体的主要成分之一，在线监测油中氢气量就能判断变压器有无异常，然后通过成规色谱分析法来进一步判断故障种类的程度，因此，虽然这种只能判定有无异常而不能诊断故障种类的在线监测装置功能有限，但因其比常规色谱法进了一步而得到了广泛应用。4电力变压器常见故障及原因分析4.1声音异常变压器正常运行时声音应为连续均匀的“嗡嗡”声，如果产生不均匀或其他响声都属于不正常现象;内部有较高且沉着的“嗡嗡”声，则可能是过负荷运行，可根据变压器负荷情况鉴定并加强监视。内部有短时“哇哇”声。则可能是电网中发生过电压。可根据有无接地信号，表计有无摆动来判定;变压器有放电声，则可能是套管或内部有放电现象，这时应对变压器作进一步检测或停用;变压器有水沸声，则为变压器内部短路故障或接触不良，这时应立即停用检查;变压器有爆裂声，则为变压器内部或表面绝缘击穿。这时应立即停用进行检查;其他可能出现“叮当”声或“嘤嘤”声。则可能是个别零件松动，可以根据情况处理。4.2渗漏油渗漏油是变压器常见的缺陷，渗与漏仅是程度上的区别，渗漏油常见的部位及原因有：阀门系统，蝶阀胶材质安装不良，放油阀精度不高，螺纹处渗漏;胶垫接线桩头，高压套管基座流出线桩头，胶垫较不密封、无弹性。小瓷瓶破裂渗漏油;设计制造不良，材质不好。4.3油位异常变压器油位变化应该在标记范围之间，如有较大波动则认为不正常。常见的油位异常有：假油位，如果温度正常而油位不正常，则说明是假油位。运行中出现假油位的原因有呼吸器堵塞、防暴管通气孔堵塞等;油位下降，原因有变压器严重漏油、油枕中油过少、检修后缺油、温度过低等。4.4油温异常变压器I均绝缘耐热等级为A级时，线圈绝缘极限温度为105℃，根文章编号：1009—0118(2012)03—0220—01据国际电工委员会的推荐，保证绝缘不过早老化，温度应控制在85℃以下。若发现在同等条件下温度不断上升，则认为变压器内部出现异常.内部故障等多种原因，这时应根据情况进行检查处理。

导致温度异常的原因有：散热器堵塞、冷却器异常、内部故障等多种原因。这时应根据情况进行检查处理。4.5套管闪络放电套管闪络放电会造成发热，导致老化，绝缘受损甚至引起爆炸，常见原因有：高压套管制造不良、未屏蔽接地、焊接不良、形成绝缘损坏;套管表面过脏或不光滑。4.6接线端子过热氧化主要原因为高压一次接线端子接触不良导致过热氧化，严重的出现打弧，将一次端子损坏影响到正常生产。5对变压器发生故障的预防措施探讨5.1技术措施加强变压器保护的年检以及继电保护的定值、保护压板的管理工作。确保其动作的正确性，杜绝故障时因保护拒动对变压器造成的损害。（2）加强技术监督工作，严禁设备超周期运行，对室内母线及瓷瓶定期清扫.及时进行耐压试验，确保设备绝缘良好。加强变电设备的运行管理。及时发现设备缺陷，保证变压器的正常运行。（3）加强电缆构封堵，严防小动物进入开关室，避免小动物引起的单相接地造成变压器的出口短路，也避免其引起的过电压对变压器的损害。(4)对于全封闭的开关室，加装排气扇通风，或者安装抽湿机，始终保持开关室的干燥。防止设备凝露及污闪事故造成的变压器出口短路。5.2管理措施必须持之以恒地注意变压器的试验设备、试验方法的研究与改进。坚持试验判据的及时整理、归档与积累，这样不但使工作人员在监测变压器运作时有学习和对比，更能不断提高工程技术人员对现场事故综合分析、判断和驾驭事故处理的能力。强化电力部门管理整个电力系统的权威性。要改善变压器的运行环境，除注重提高其检修质量外，还应尽快改善专业主变配电所的专业管理水平和设备运行环境。6结论变电站的工作其实说难也不会难，主要可以总结为4大块：巡视检查、故障诊断、故障分析、故障保修与排除。其中最难的在故障诊断与故障分析。其实变电站的很多问题都是可以避免的，如果与运维人员都可以严格按照《安全规程》与《运维规程》来进行巡视检查的话，那么变压器的故障率将会大大减小，人力物力的投资也会减少。许多故障就是出现在小细节上，比如，变压器的发热、声音之类上。细节决定成败。虽然工作最累的时候就是巡视检查，但我明白其重要性，而且那时候也是我有机会学习更多知识的时候。电力变压器是电力系统中极其重要的电力设备，它的安全运行直接关系到电网能否安全、高效、经济地运行。变压器一旦故障。造成的经济损失巨大，因此，要加强变压器的巡视检查，根据变压器的运行现象和数据。对其进行分析，关注变压器运行中的异常现象，及时采取维护和补救措施。提高变压器运行的安全性和可靠性。参考文献1.黄雅罗.黄树红.发电设备状态检修[M].中国电力出版社20102.黄建华.变电站高压电气设备状态检修的现状及其发展[J].变压器2012.9增刊3.雷鸣.电力设备诊断手册[M].中国电力出版社2011.84.朱德恒.谈克雄电气设备状态监测与故障诊断技术[M].中国电力出版社2011.15.成永红.电力设备绝缘检测与诊断[M].中国电力出版社2011.86.吕一航.李静.戴怀志.高压断路器综合在线监测系统的研制[J].中国电力2004.37.刘明光.高世勤.徐新.社钮承新孔中秋真空断路器触头温度在线监测系统研究[J].铁道学报2012.28.王春宁.王家政.六氟化硫气体密度在线数字式监测装置的开发[J].江苏电机工程2013.59.吕锋.邸敏艳.小波.分析在电气设备故障诊断中的应用浅析计算机测量与控制2012.1010.王芳，胡晓光.赵海龙.小波.包一能量谱在高压断路器机械故障诊断中的应用[J].电网技术2004.311.孟永鹏，贾申利，荣命哲.小波.包频带能量分解在断路器机械状态监测中的应用[J].西安交通大学学报2014.1012.蒋东翔.倪维斗.大型汽轮发电机组混合智能诊断方法的研究[J].清华大学学报2016.313.胡文平.尹项根.张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展14.徐玉秀.原培新.杨文平复杂机械故障诊断的分形与小波方法[M].机械工业出版社201215.徐国政.张节容.钱家骊.黄瑜珑.高压断路器原理和应用[M].清华大学出版社201016.谢德林.城乡电网建设改造新技术与新设备应用手册(第二卷)