电力变压器是电力系统的枢纽设备,在变电站中,主变压器能否安全可靠运行,直接关系到电网的安全运行。要使主变压器安全运行,提高供电可靠率,除了应选用技术过硬、产品质量好的变压器以外,关键是要不断提高主变压器的运行、维护、检修水平。而故障诊断技术则为此提供了一种有效的手段。
2 变压器常见故障分析
1)导电回路过热故障
主要有引线接触不良(包括将军帽接线装置过热)、线圈导线接头焊接质量差以及虚焊、过负荷运行等都会引起导电回路局部过热。
2)绝缘水平下降
主要有变压器进水受潮(包括将军帽密封不良进水)、变压器油油质不良(如介损偏大、有微生物、含水量高等),变压器内部局部过热也会造成绝缘损坏以及绝缘材料的热解。变压器所用的电气材料包括绝缘材料、导体(金属)材料两大类。变压器的绝缘材料主要是绝缘油和纸,故障下产生的气体也主要来源于油和纸的热裂解。绝缘油是由烷烃、环烷烃、芳香烃等碳氢化合物组成的混合物。绝缘纸的成分是纤维素,主要是由糖或多糖类构成的高分子碳水化合物。绝缘油热分解时,因分子链的断裂反应产生低分子烃类气体。绝缘油大约在300℃左右就开始热分解,但如果延长加热时间或存在某些催化剂时,则在150～ 200℃也会产生热分解。绝缘纸热分解时,因分子链反应将产生二氧化碳、一氧化碳及少量低分子烃类气体。绝缘纸的热解温度也是300 ℃左右,但如果长时间加热,在120～150℃也会裂解而产生碳酸气。其他绝缘物的热分解物大体和绝缘油相似,但各有特点。金属材料在绝缘物的热分解过程中会起到催化作用,当有水分存在时,还会产生氢气。
3)产气故障
常见的产气故障有过热和放电两种类型。放电故障可分为局部放电和其他形式的放电故障两种类型。过热故障的主要原因有:①导体故障;②磁路故障;③接点或连接不良。热点温度的高低、产气组分的相对浓度特征有所不同,热点与局部放电,电弧放电时的产气组分浓度特征也不相同,祥见表1。
4)调压开关故障
调压开关主触头没有到位,调压开关抽头引线松动,调压开关触头烧毛,调压开关触头接触压力不够,还有有载调压开关中的切换开关接触不良,切换开关触头烧毛,过渡电阻断线、调压时滑档等,另外还有渗油,即切换开关中油渗到本体中引起本体油色谱异常等。
5)变压器绕组变形
由于运输过程中不注意或没有采取安全措施使绕组发生移位。由于抗短路能力差,当发生出口短路时变压器绕组发生变形或散架,严重时造成变压器烧毁。
6)变压器渗油缺陷(包括冷却器渗油)。
HDRZ-1000A变压器绕组变形测试仪符合DL/T911 2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》标准。该仪器能准确绘制各相频域响应曲线，通过测量曲线的横向、纵向对比，可以准确的判断变压器的变形程度。1， 设置6种不同的扫描方式：
线性 1K-1000KHZ_1.0步进1KHZ 1000点
线性 1K-1000KHZ_0.5步进0.5KHZ 2000点
线性 1K-2000KHZ_1.0步进1KHZ 2000点
线性 1K-2000KHZ_0.5步进0.5KHZ4000点
分段100HZ - 1000KHZ 1440点
分段100HZ - 2000KHZ 2440点
7)电容套管故障
主要是进水受潮、油介损不好或整体介损不好,制造质量比较差内部存在着严重的局部放电(运行中油色谱异常),运行中末屏接地不良等造成套管绝缘不良或绝缘损坏事故发生等。
以上变压器的常见故障有多种测试和监测手段,这些手段有的能够测试出部分故障,有的可以综合判断运行状态及故障点、故障原因。
3 变压器运行状态的主要测试与监测手段
1)直流电阻的测量
直流电阻虽然是一个测试方法比较简单的实验,但它能比较直观地确认绕组、引线、调压开关等导电回路是否正常。它能发现绕组导线的焊接质量,引线接头是否拧紧接触是否良好,调压开关触头接触是否良好等。
2)油色谱分析
通过油色谱分析可以判断变压器内部是否存在着过热性故障(导电回路、铁芯多点接地引起过热等)严重的局部放电、电弧放电故障等,它是一个综合性判断变压器运行状态的重要手段之一。
3)绝缘性能测试 通过绝缘电阻、吸收比、极化指数、介损、电容量(包括电容套管)、泄露测试等实验可掌握变压器的绕组绝缘水平和铁芯对地绝缘。通过油介损、微水、油简化测试可反映绝缘介质的好坏。
4)远红外测温 通过红外线测温可以随时掌握各出线引线接触是否良好。
5)有载调压开关特性测试
通过有载调压开关切换时间、周期、切换的波形测量可以掌握变压器的有载调压开关的性能是否良好。
6)绕组变形测试和低电压短路阻抗的测试
可以掌握变压器出口短路后变压器绕组有否变形和移位。以上方法各有特点,其中油色谱分析是一种综合的判断方法。据统计[4],我国电网中有50%以上的故障变压器是通过该试验结果检出的。由于这一检测技术能够在无须停电的情况下进行,不受外界电场和磁场因素的影响,因此可以在线对变压器内部绝缘状况进行诊断,有利于状态维修的发展。
油色谱分析可以在变压器运行中随时取样分析,也可以采用在线监测的油色谱装置(也是有源的)全面分析。这种方法从运行的角度看应该是一种比较理想的主要监测分析方法。