电力变压器故障诊断新技术浅析
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文/刘磊
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自 2008 年开始，冀北电网开始实施状态检修，在 2010 年，该
状态检修工作在冀北电网推广应用。在实施状态检修工作之后，
对利用先进诊断技术有了更高的要求，在设备状态监测的模式上
又有了新的发展。近两年来，变压器运行数量急剧增加，再加上
国内变压器厂的制造水平参差不齐，投入运行的变压器的质量难
以控制。为此冀北电网展开对大型变压器故障诊断的新方法进行
研究和分析。
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【关键词】电力变压器 故障诊断 新技术
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1 主要研究内容
本项目按照变压器投运前、运行中、经历不良工况后对变压器故障诊断的新方法进行分析和研究：
（1）投运前，对大型变压器的抗短路能
力进行分析和研究，防止变压器在投运后发生抗短路能力不足的情况。a.编制了变压器抗短路能力综合评估软件。
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b. 编写完成了变压器抗短路能力校核软
件，经过对已发生故障的变压器的校核验证，该软件较为准确的判断了变压器的抗短路的能力。
c. 采用日本变压器专业委员会的方法对网
内大型变压器进行了抗短路能力校核，根据校核结果结合变压器低压侧配置情况，对变压器
提出了分门别类的治理措施，通过实际情况来看，该治理措施及校核结果是比较准确的。
(2) 变压器运行中采用多种手段对变压器运行中的健康状况进行分析。主要进行以下几方面研究：
a. 对变压器运行中的局部放电进行研究，
提出采用相控阵超声局部放电检测运行中的变
压器的局部放电情况。
b. 超高频局部放电检测，特高频检测法利用了局部放电在变压器油中产生的特高频
（500 ～ 1500MHz）电磁波，有效的避开了电力系统内的各种电磁干扰（频率在 300MHz 以内），使测量的灵敏度大为提高。
c. 开展变压器现场的油色谱分析。测量方
法是基于气体的光声效应，通过检测气体分子吸收电磁辐射后所产生的压力波来检测气体浓
度，缩短了检测时间，同时测量的准确度和重复性得到提高。
d. 变压器铁心接地电流测试。变压器铁
心接地电流的大小随铁心接地点多少和故障严重的程度而变化。国内外都把铁心接地电流作
为诊断大型变压器铁心多点接地故障的特征参量。使用钳型泄漏电流表，可在变压器运行中检测铁心接地电流。
e. 为适应状态检修的要求，对于变电站设
备研究开发了电气设备状态巡检车。车上搭载变压器带电检测项目的各种巡检仪器和诊断设
备，定期开展针对性的巡检工作，有效弥补了两次停电试验间的设备状态监督空白，更符合
状态检修工作的要求。
(3) 变压器经历不良工况后
变压器发生出口或近区短路后，项目组经过调研及认真分析提出采用频率响应分析、
低电压短路阻抗法和绕组电容量法测试三种方法结合诊断变压器绕组变形。项目组在此基础
上修正了变压器绕组变形评价标准，实践证明修正后的评价标准符合现场实际运行。
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2 技术方案及实施
2.1 变压器短路故障案例分析
近年来，冀北电网发生多台 220kV 电力变压器因外部短路导致线圈变形及损坏。据统
计，自 2000 年以来，冀北电网系统 220kV 主变因低压侧短路故障造成变压器不同程度损坏
的共有 9 台。在这 9 台 220kV 主变中，其中有 5 台是低压侧为 35kV 的 180MVA 产品，有
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2 台为低压侧为 35kV 的 120MVA 产品，还有
1 台是低压侧为 10kV 的 120MVA 产品。
2.2 变压器短路故障原因分析
通过调查分析发现，目前电网中部分变压器的实际抗短路能力不足，这是有其历史原因的。
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2.2.1 设计和制造水平的限制
90 年代（包括 20 世纪初）设计、计算及
制造的电力变压器的抗短路能力按照当时的判断标准是够的。但是随着设计制造水平的提高，
用现在更加科学的判断标准来看当时所制造的电力变压器的抗短路能力是不够的。所以用现
有的科学的判断标准来对以前的电力变压器的实际抗短路能力进行校核，以确定其实际可以
耐受的最大短路电流是基础的和必要的。此外，容量 180MVA、低压侧为 35kV 的变压器在河
北南网都是在 2000 年开始使用，这些变压器在设计上是有家族缺陷。生产此类变压器时没有充分考虑变压器的抗短路能力问题。
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2.2.2 材料选择及结构设计时存在偏颇
90 年代中后期，变压器制造厂在追求低损耗、局部放电水平等指标时，在材料选择及
结构设计等方面会降低对抗短路能力的要求。例如，为提高产品的局部放电水平 90 年代中后期，低压线圈取消了浸漆工艺。
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2.2.3 设计考虑抗短路能力安全裕度非常有限
在进行产品设计时，非常重要的一点是要考虑产品应有的安全裕度，如绝缘强度、抗
短路能力等，必须要留有足够裕度。但是，提高安全裕度往往意味着增加制造难度，甚至
大幅增加产品的成本。在变压器市场竞争如此激烈的今天，这一点尤为突出。特别是，
变压器的抗短路能力如果不发生较为严重的短路故障，运行维护单位是很难通过指标、
试验等来验证的。此外，近年来系统容量和单台变压器容
量的显著增加，220kV 变电站内低压设备质量不佳，以及配网线路运行环境恶劣构成了变
压器短路损坏的外部诱因。当前，如何提高电力变压器的制造水平，尤其是提高变压器的抗短路能力；
如何采取切实可行的方法对在运变压器的抗短路能力进行提高；如何限制变压器的短路电流等问题已成为当务之急。
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3 结束语
通过分析变压器抗短路能力，分析变压器内部结构。变压器绕组的电容，可在测量绕
组介质损耗的同时测得。当变压器发生局部机械变形时，变压器绕组间的相应位置会发生变
化，严重变形时会导致绕组电容值发生明显变化，根据相关规程（DL/T596），一般被测电
容值与历史数据相比差别大于 10% 时，绕组可能已经发生中度偏轻变形；大于 15% 时，
变压器内部可能存在严重变形。经过实践分析认为：电容量是反映变压器
绕组位置变化的重点参数，DL/T596 关于电容量与历史数据差别超过 10%的规定偏松， “电
容量变化大于 3% 时，应查明原因”，该提议已被国家电网公司的输变电设备状态检修试验规程采纳。
作者单位国网唐山供电公司 河北省唐山市 063020
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