电力变压器是输电和配电网络中最重要的设备之一，对保证电力系统的安全运行起着举足轻重的影响。由于电力变压器设计制造质量和运行等诸多方面的原因，恶性事故和故障时有发生，严重影响了电网的安全运行。本文笔者根据自己的实践经验，探讨了电力变压器故障检测与诊断。
《湖南电力》是国内电力科技期刊中内容丰富、传播面广、权威可靠的学术性与技术性相结合的行业主导性刊物，读、作者遍及全国，包括发、供电企业、输变电企业、科研院所、大专院校、生产厂家等。本刊为湖南省一级期刊。本刊发行范围主要包括各厂、网管理负责人、生产负责人和有关生产技术人员等。
电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，它一旦发生事故，则所需的修复时间较长，造成的影响也比较严重。随着我国电力工业的迅速发展，电网规模不断扩大，电力变压器的单机容量和安装容量随之不断增加，电压等级也在不断地提高。一般而言，容量越大，电压等级越高，变压器故障造成的损失也就越大。近年来，电力变压器虽然由于材料的改进、设计方法和制造技术的提高，运行可靠率有所提高，但仍会发生料想不到的事故。
一、变压器故障运行时的特征
电力变压器在运行中发生故障时，除油中气体成分和电气参数发生变化外，一般常伴有某些部位的外表颜色、气味、声音、温度、油位等的变化，结合这些变化对分析与综合诊断变压器的故障部位性质、程度、趋势和严重性等起到一定的作用。
1、外观异常
(l)防爆筒薄膜龟裂破损。当油枕呼吸器发生堵塞，变压器不能进行正常的呼吸，会使得油枕上方空气压力变化，引起防爆筒薄膜破损，防爆管失去作用，水和潮气进入变压器内使绝缘受潮。
(2)套管闪络放电。套管闪络放电会造成发热、老化、引起短路甚至爆炸。
(3)渗漏油。渗漏油是变压器常见的问题。渗漏油的主要部位为大盖与本体结合部、放油门、散热器间阀接口、气体继电器及套管基座等处。
2、颜色、气味异常
变压器的许多故障都伴随有过热现象，使某些部件局部过热，引起有关部件颜色变化或产生特殊焦臭气味等。
(l)线卡处过热引起异常。套管与设备卡线连接部位螺丝松动、接触面氧化严重等使接头过热、颜色变暗并失去光泽。套管污秽严重或有损伤引起异常。套管污秽严重有损伤而发生闪络放电会产生一种特殊焦臭气味。
(2)呼吸器硅胶变色。呼吸器的硅胶一般为变色硅胶或掺有变色硅胶的无色硅胶，其目的是便于运行人员监视。硅胶的作用是吸附进入变压器油枕中的潮气，以免变压器绝缘受潮。正常情况下变色硅胶应呈浅蓝色，若变为粉红色说明已经失效。
(3)变压器气体继电器内有气体。正常情况下，变压器气体继电器内充满了变压器油。若气体继电器内有瓦斯气体，会造成轻瓦斯保护动作，严重时则会造成重瓦斯跳间。
3、声响异常
变压器故障运行时，从运行中声音的变化可发现与正常运行时有明显差异。变压器是静态运行的电力设备，正常运行时在交流电磁场的作用下，变压器器身会发出轻微连续的“嗡嗡”声，常被称为交流电磁声，简称交流声。正常运行中变压器发出的“嗡嗡”声是连续均匀的，如果产生的声音不均匀拥特殊的响声，应视为不正常现象。
4、温度异常
(l)内部故障引起温度异常。变压器内部故障，如绕组匝间或相间短路、裸金属过热、铁心多点接地、涡流增大等，都会引起变压器温度异常。
(2)散热器阀门不通引起温度异常。新安装或大修后变压器散热器阀门如忘记打开，使变压器油不能正常循环散热，也会引起温度升高。
(3)呼吸器堵塞或严重漏油引起温度异常。变压器呼吸器堵塞或油量严重不足也会影响其散热效果，导致温度升高。
5、油位异常
变压器储油柜的油位表或油位计温度刻度，是标志变压器不同油温时的油面标志，根据标志可以判断是否需要加油或放油，运行中变压器温度的变化会使油体积变化，从而引起油位的上下位移。
二、电力变压器常规在线监测的方法
1、变压器绕组变形在线监测
变压器绕组变形(如轴向、径向尺寸变化、位移、扭曲、鼓包等)是由于绕组经受了轴向、幅向力的作用以及强大的短路力作用。常规的吊罩检查只能看到高压绕组的状况，而在高压绕组内部的中、低压绕组所发生的形变根本无法看到。变压器绕组在线监测的基本原理是根据变压器绕组的短路电抗值的变化进行变形与否的监测和判断。因为绕组的短路电抗值与绕组的变形程度、几何尺寸以及位置变化密切相关，即短路电抗直接取决于绕组的几何结构。在工频电压不变的情况下，短路阻抗及阻抗中的电感分量与变压器绕组的几何形状及位移相关。通过理论研究和实际测试，实时监测绕组短路电抗的变化对在线监测变压器绕组变形具有很好的实效性。
2、变压器局部放电在线监测
变压器局部放电是反映高压电气设备状态的一个重要标志。因为很多故障均产生局部放电。一般情况下，如果变压器油中发现了特征气体则表明其内部已经存在比较严重的局部放电。局部放电能有效反映变压器内部的绝缘状况。变压器局部放电在线监测技术借助先进的传感技术和电子技术，根据超声波原理将高频声学传感器放在油箱外部以便测取局部放电或电弧放电所产生的暂态声音信号。
3、变压器油性能指标在线监测
变压器油性能的在线监测专家系统由数据库、知识库、推理机、知识获取和人机接口等几部分组成。数据库的主要功能是存储并及时提供变压器油质变化的各项指标和历史数据。数据库中的各种指标和信息中还包括对油质的缺陷分析和处理结果，可以为监测维护人员提供详细的油性能数据。知识库用来存储与变压器分析相关的经验和知识。推理机的作用是从数据库中提取数据后再以逻辑方式对油状况进行推理分析。
三、 DGA故障诊断方法
1、油中气体色谱分析法(DGA)的原理
目前变压器几乎都是用油来绝缘和散热，变压器油与油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等)在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质，裂解成低分子气体，由于含有不同化学键结构的碳氢化合物有着不同的热稳定性，所以绝缘油随着故障点温度的升高依次裂解生成烷烃、烯烃和炔烃，每一种烃类气体最大产气率都有一个特定的温度范围，故绝缘油在各不相同的故障性质下产生不同成分、不同含量的烃类气体。由此可见，油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器绝缘老化或故障的程度，可以作为反映电气设备电气异常的特征量。
2、三比值法
充油电气设备的故障诊断也不能只依赖于油中溶解气体的组分含量，还应取决于气体的相对含量。通过哈斯特的热力学研究结果表明，随着故障点温度的升高，变压器油裂解产生烃类气体按CH4→C2 H6→C2 H4→C2 H2的顺序推移，并且指出低温时H2是由于局部放电的离子碰撞游离所产生的。三比值法的原理是根据充油电气设备内部油气体在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系。从5种特征气体中选用两种溶解度和扩散系数相近的气体组分组成三对比值，以不同的编码表示。
结语
本文阐述了电力变压器故障运行时的特征，并分析了电力变压器常规在线监测的方法，此外还分析了DGA故障诊断方法，具有一定的实用价值。进入21世纪电力行业将有更大的发展，电力变压器的故障诊断与状态检修作为我国电力系统实现体制转变、提高电力设备的科学管理水平的有力措施，是今后在电力生产中努力和发展的方向。
参考文献：
[1] 苑世光，对低压配电变压器常见问题的探讨，黑龙江科技信息，2008，20
[2]史保壮，杨莉，王红斌。网络型变电站绝缘在线监测及诊断系统。高电压技术，2008，4
[3]汤力明，对变压器常见故障及其大修项目的分析，今日科苑，2009。
