運行中的變壓器難免發生故障, 檢修工作對變壓器故障消除尤為重要。通過直觀檢查發現故障后, 需利用有效手段診斷分析。變壓器內部故障檢修前, 先要辨明保護動作特點, 取油、氣做試驗分析, 確定故障性質, 明確試驗項目, 確定故障點以便做出詳細檢修方案。

變壓器試驗主要有耐壓試驗、操作波試驗、局部放電試驗等。變壓器出廠或投運前, 要對其進行對應場合的相應試驗, 如出廠試驗, 投運前的交接試驗等。在本文中我們主要概述變壓器故障后用哪項試驗來診斷故障及處理。

當變壓器遭受短路電流沖擊時, 會因強大電動力作用導致繞組變形, 嚴重時將直接造成突發性損壞事故。繞組發生局部變形也不可忽視, 即使沒有立即損壞, 也有可能留下嚴重的故障隱患, 如:絕緣間距發生變化, 固體絕緣被損傷導致局部放電, 當過電壓作用時可能發生匝間、層間擊穿, 導致突發性絕緣事故, 甚至在正常運行電壓下, 因局部放電的長期作用發生絕緣擊穿;還會使繞組機械性能下降, 抗短路能力降低等。故如何判斷變壓器繞組完好尤為重要。變壓器在遭受短路電流沖擊后, 常用油中溶解氣體分析、繞組直流電阻、短路阻抗, 繞組的頻率響應分析、空載電流和損耗等法來診斷繞組有無變形, 確定繞組發生嚴重變形后, 應對變壓器進行吊芯或吊罩檢查后處理。

測量繞組連同套管的絕緣電阻及吸收比或極化指數能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、部分表面受潮或臟污、以及貫串性的集中缺陷, 同時可以為耐壓試驗的可行性作參考, 測量結果應換算至同一溫度下進行比較, 要綜合判斷, 相互比較, 在安裝時絕緣電阻不應低于出廠試驗時絕緣電阻測量值的70%。

鐵芯、夾件、穿芯螺絲等部件絕緣結構簡單, 絕緣介質單一, 測量這些部件的絕緣電阻能更有效地檢出相應部件絕緣缺陷。35kV及以上變壓器, 應測吸收比。吸收比與出廠值相比應無明顯差別, 在常溫下應不小于1.3;吸收比偏低時可以測量極化指數, 不應低于1.5。絕緣電阻大于10000MΩ時, 吸收比不應低于1.1或極化指數不低于1.3。

測量繞組直流電阻是考查變壓器縱絕緣的主要手段之一, 有時甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一方法。它能判斷出分接開關各分接位置接觸是否良好、指示是否正確;引出線有無斷裂;繞組引出線與導電桿接觸情況;多股導線并繞的繞組是否有斷股情況;變壓器繞組接頭焊接不良, 變壓器繞組匝間、層間短路等。測量變壓器直流電阻時電流選擇要恰當, 測量中不得切換無勵磁分接開關, 避免電弧導致油質裂化甚至損壞變壓器。1600kV·A及以下容量的三相變壓器, 各相測得值的相互差值應小于平均值的4%, 線間測得值的相互差值應小于平均值的2%;1600kV·A以上三相變壓器, 各相測得值的相互差值應小于平均值的2%, 線間測得值的相互差值應小于平均值的1%;變壓器的直流電阻與同溫下出廠值比較, 相應變化不應大于2%;如電阻相間差在出廠時超過規定, 廠家已說明了這種偏差的原因, 則與以前相同部位測得值比較, 其變化不應大于2%。

測量泄漏電流的原理和測量絕緣電阻的原理本質上是相同的, 能檢出缺陷的性質也大致相同。測量前應避免設備外表潮濕、臟污、環境溫度等因素對體積泄露電流的影響。它與絕緣電阻相比有試驗電壓高且可調, 易使絕緣本身弱點暴露出來;還可以根據泄漏電流測量值換算出絕緣電阻值, 可用泄漏電流和外加電壓關系曲線測量吸收比來判斷絕緣缺陷等。

當懷疑變壓器整體受潮, 油劣化, 繞組上附著油泥及嚴重的局部缺陷時可用測試變壓器介質損耗因數的方法進行檢測。對電容較小的設備測介質損耗因數tgδ能有效地發現局部集中性和整體分布性缺陷, 但對電容量較大的設備, 只能發現絕緣的整體分布性缺陷。tgδ測量結果受表面泄漏、試驗接線、溫度及外界條件影響, 應采取措施減小和消除。測量結果應換算到同一溫度時的數值進行比較, 20℃時500kV不大于0.6%, 110～220kV不大于0.8%, 35kV不大于1.5%。

變壓器變比試驗可以檢查出變壓器繞組匝數比是否正確, 檢測分接開關的位置、接線是否正確, 測試匝間是否短路, 判斷變壓器并列運行的可行性, 所有分接頭的電壓比與廠家銘牌參數比較應無顯著差別, 且應符合電壓比的規律;電壓等級在220kV及以上電力變壓器, 其電壓比在額定分接頭位置時允許偏差為±0.5%。電壓在35kV以下, 電壓比小于3的變壓器電壓比允許偏差為士1%;其他所有變壓器額定分接下電壓比允許偏差為士0.5%;其他分接的電壓比應在變壓器阻抗電壓值的1∕10以內, 但不得超過±1%。

當需判斷變壓器能否并列運行時, 測量其接線組別相同是其項目之一, 若參加并列的變壓器接線組別不一致, 將出現不能允許的環流。因此, 變壓器在出廠、交接和大修后都要測量繞組的接線組別。

電力設備的絕緣結構在運行中會受到工頻工作電壓、暫時過電壓、操作過電壓、雷電過電壓的作用, 為了保證絕緣結構能耐受過電壓作用, 絕緣結構須經沖擊波耐壓試驗和工頻耐壓試驗, 并有足夠裕度。對于全絕緣變壓器常用單臺高壓試驗變壓器、串級試驗變壓器、串聯諧振、并聯諧振及串并諧振耐壓來檢測其主絕緣性能, 對于半絕緣變壓器利用感應耐壓來檢測縱絕緣和主絕緣。

隨著科技的進步, 新方法的研究也在不斷開展, 如改進BP神經網絡的SVM變壓器故障診斷新方法的研究與運用。在進行變壓器故障診斷時, 往往會遇到各種難題, 在排除試驗方法、接線、人員及儀器等因素后, 經多次試驗和幾種試驗方法得出的結果與歷年試驗數據對比, 若所得出的數據都有問題, 則說明被試設備有問題;經過綜合分析、對比、判斷、論證, 確定設備問題后, 應制定詳細的檢修方案進行處理。總之, 變壓器故障分析首先檢查外觀來直觀判斷, 然后看保護動作情況, 取油做試驗分析, 判斷故障性質, 再決定試驗項目, 得出結論后再決定是否吊芯或吊罩處理, 處理完畢試驗及驗收合格后, 方可投入運行。