浅谈变压器故障诊断方法研究现状

　　黑帅卢广旗宋晓龙
　　【摘要】变压器的安全稳定运行直接关乎电网的供电可靠性甚至电力系统的稳定性。关于变压器故障诊断的研究已经取得了很多进展，变压器故障诊断方法有很多种，本文总结了目前关于变压器故障诊断方法并分析了其优缺点。
　　【关键词】变压器；故障诊断；优缺点
　　一、引言
　　电力变压器是电力系统中重要的元件，起着举足轻重的作用，近年来受到了国内外学者们的广泛关注。变压器在电力系统中起到变换电压等级的作用，升压变压器可以将电能从发电厂出口电压升高到输电网的电压等级，降压变压器可以将电能从高电压等级降到低压等级供负荷使用。变压器的安全稳定运行将直接影响电网的供电可靠性。
　　随着智能电网和全球能源互联网的提出，电网逐渐向更大、更坚强的方向发展，电力系统电力系統安全运行的不确定因素和潜在风险逐渐增加，电力行业的发展面临的资源和压力越来越大，为了满足电网规模的扩大以及电网质量的要求，必须保证变压器的安全可靠的运行。目前关于变压器故障诊断方法包括以下几种：
　　二、绕组变形诊断法
　　（一）短路阻抗法
　　其方法是检测绕组在工频下的阻抗及其漏抗，用被检测量值大小的变化进而推断绕组有没有产生非常严重的变形，例如匝间的短路、开路以及线圈偏移等，另外，变压器的短路阻抗与绕组几何尺寸大小及相对的位置有密切关联，使用在线的测量装置测量变压器阻抗的变化便可处理分析绕组相关状况。变压器绕组的结构影响这短路阻抗的值大小，绕组变形与否和变形程度皆可通过其值变化的大小来区别判定。而许多年的短路阻抗法现场使用经验表明了该方法由于有外界条件限制，在现场是难以实现达到额定电流值，特别是对大中型变压器而言，且该方法对相关量测试仪表的测量精度要求相当高，实际中常常很难取得需要的检测灵敏度，且有时该方法在绕组变形极其严重情况下，诊断有显著效果。
　　（二）低压脉冲法（LowVoltageImpulse）简称为LVI法
　　其实在研究变压器故障诊断时，可将其等效看成一个单输入、单输出的无源的电路。在其出现叠片间位置偏移等变形状况时候，单位长度下相关分布参量L，R，C会有一定程度的变化，则对应的频响特性也有相应变化。由此能够得出，绕组变形的这种故障类型是由比较其频响特性的方式来进行故障判别的。
　　（三）频率响应分析法（FrequencyResponseAnalysisMethod）简称为FRA法
　　频率响应分析法可以理解为是通过将电压信号注入到被测变压器的一侧，然后摘录下该侧和剩余侧上的电压大小及相角，从而得到一组被测试变压器绕组的频响特性，即H、L，而在变压器绕组变形前后，此频响特性的变化将反映出绕组变形的相关信息。
　　频率响应法应于检测变压器绕组变形的想法，是被加拿大国家的E。P。Dick引出的，随之也在世界范围内宽领域进行了推广和采用，且相关专家学者表示说使用效果很好，且当与LVI法相比时，因为FRA法使用了更为前沿的扫频式量测手段，量测得到的皆是幅值大小比较高、频率提前可知道且小于1MHz的正弦波信号，这样方便用数字分析手段来屏蔽扰动的影响，存在于信号传递期间的折反射情况也可用简单的方法处理，因此其抗干扰能力很强，另外其正确的诊断复现性也比较容易确保。
　　三、常规实验法
　　（一）绝缘类实验
　　变压器相关绝缘性实验类别包含着绕组、铁芯、直流的泄露、绝缘套管介质损耗、工作频率耐电压、局部放电实验。能有效地检测出器件绝缘子破裂、绝缘受潮、变压器油严重受潮等故障。
　　（二）变压器特性实验
　　变压器特性实验大多包含的是度量其相关电气参量，例如直流电阻、一二次侧匝数比、空载、负载运行。测定直流电阻的实验目的是为了诊断变压器的通路是否有故障，这个实验尤其是在诊断线圈接头、开关触头开断状况等有很好的成效；量测一二次匝数比目的是的检测大修、安装变压器运行状况；变压器空载、负载实验则是在其出厂前通过量定变压器的空载及负载参数判断是否存在隐患。
　　四、振动分析法
　　当变压器出现故障时，其内部会发出一些声音和振动信号，通过对振动信号的分析就可以判断变压器是否发生故障。振动分析法就是利用这个来实现故障诊断的，其原理是在变压器外壳处安装振动传感器，通过振动传感器提取变压器的振动信号，进过一系列的算法识别出变压器的运行状态。从而尽早发现变压器绕组变形、松动等故障隐患，获得隐患发展的变化趋势和速度，为变压器按需检修提供定量分析数据。不耽误变压器的常态化运行，是使用振动分析法的显著优点，且可很大程度加长变压器的常态化运行的时间，从而在较适当时候进行设备维护。
　　五、油色谱分析法
　　当变压器故障时，会伴随着大量的可燃性气体产生，这些气体会溶解在变压器油中，导致变压器油色谱有明显的改变，通过对变压器油色谱的分析可以识别出变压器发生了何种类型的故障。该种方法与其他方法相比不需要停云变压器，可以实现变压器的在线监测。
　　由于变压器油中蕴含着大量的变压器运行的状态信息，因此变压器油色谱分析方法是判断变压器故障应用最为广泛的方法，无论是国家电网公司还是南方电网公司都使用了变压器油色谱故障诊断系统。变压器内部发生故障往往是故障点生热的同时还伴随着局部放电，因此就会产生一定的故障气体。通过产生出来的故障气体之间的比值可以初步判断变压器的故障类型。一些研究表明，变压器内的材料老化时，二氧化碳与一氧化碳的比值大于7；当绝缘被破坏时，二氧化碳与一氧化碳的比值小于3。但如果想进一步了解变压器的具体故障原因，则需要对产生的气体进行更深入的分析，目前应用最广泛的方法是三比值法，通过三组故障气体比值进而判断具体故障原因。
　　六、结论
　　国内外专家针对变压器故障诊断问题提出了许多种解决方法，但都有各自的优点和不同程度的缺点，因此，如何研究一种能够准确、不停电的变压器故障诊断方法将是以后研究的重点。
　　【参考文献】
　　〔1〕汲胜昌，刘味果，单平，等。小波包分析在振动法监测变压器铁芯及绕组状况中的应用〔J〕。中国电机工程学报，2001，21（12）：2427。
　　〔2〕汲胜昌，李彦明，傅晨钊。负载电流法在基于振动信号分析法监测变压器铁心状况中的应用〔J〕。中国电机工程学报，2003，23（6）：154158。
　　〔3〕季国宾。电力变压器振动特征监测与异常检测研究〔D〕。华北电力大学，2014：2132。