变压器常见的故障及检测方法

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1、哈尔滨工业大学远程教育本科毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 变压器常见的故障及检测方法专 业 电气工程及其自动化 学 生 班 号 学 号 指 导 教 师 答 辩 日 期 哈尔滨工业大学远程教育毕业设计（论文）评语姓名：陈 艳 娟 班号 20100311 学号：201003114720610005 专业：电气工程及自动化 层次：高升专 学习中心： 广东省罗定广播电视大学 毕业设计（论文）题目：变压器常见的故障及检测方法 工作起止日期： 2011 年03 月15 日 起 2011 年05 月30 日止 指导教师对毕业设计（论文）进行情况、完成质量的评价意见： 指导教师签字： 指导教师职称： 评阅

2、人评阅意见： 评阅教师签字： 评阅教师职称： 答辩委员会评语： 根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定：学生 毕业设计（论文）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语： 答辩委员会主 任（签字）： 职 称： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委 员（签字）： 年 月 日哈尔滨工业大学远程教育毕业设计（论文）任务书 姓 名：陈艳娟 学习中心：广东省罗定广播电视大学 班 号：20100311 层 次：高升专 学 号：201003114720610005 专 业：电气工程及其自动化 任务起止日期： 2012 年 03 月 15 日至 2012 年 05月 30

3、日毕业设计（论文）题目： 变压器常见的故障及检测方法 立题的目的和意义： 为了满足我国电力工业的迅速发展，采用高性能大规模集成电路已成为继电保护设备发展的必然趋势。技术要求与主要内容： 变压器是电力系统中十分重要的电器设备，它工作正常与否，直接影响着变电站的安全供电，因此必须对变压器各种故障及不正常运行状态装设相应的继电保护装置。作为电力系统自动化设备重要组成部分的变压器保护装置能否准确、及时、可靠地动作，直接关系到电力系统能否连续稳定地工作。 进度安排：同组设计者及分工：独立完成指导教师签字：_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字：_ 年 月 日IV哈尔滨工业大学远程教育专科毕业设

4、计（论文）摘 要电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的使用也越来越广泛，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。我国已具备了110kV、220kV、330kV和500kV高压、超高压变压器生产能力。超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主，根据电网发展的需要，变压器的生产技术正在不断提高。本次论题着重说明变压器的故障种类及检测方法、维护检查中发现的异常现象、故障的检测及判断故障的原理和方法。关键词： 变压器；故障；检测技术AbstractPower transformer, transmission, variable, is one of the importan

5、t equipment in the power distribution system, it has become more and more widely used, its performance, quality is directly related to the reliability of power system operation and management benefit. China has got the110kV,220kV,330kV and500kV HV, EHV Transformer production capacity. Ultra high vol

6、tage transformer insulating oil dielectric is still mainly, according to the need of power grid development, transformer production technology is improving. This thesis focuses on the transformer fault type and detection method, maintenance checks found in the anomaly, fault detection and fault judg

7、ement principle and methodKey words: power transformer、fault、detection technology。目 录摘 要IAbstractII绪 论5第1章 引言61.1变压器的工作原理及主要功能61.2变压器的损耗71.3变压器的材料71.3.1铁心材料71.3.2绕制变压器通常用的材料81.3.3绝缘材料8第2章 变压器的故障种类92.1短路故障92.2放电故障92.3绝缘故障102.4声音异常故障102.5瓦斯保护故障112.5.1瓦斯保护信号动作的主要原因112.5.2瓦斯信号动作的原因判断及处理方法122.5.3继电器中气体的鉴

8、别132.6三相电流不平衡故障132.7变压器的差动保护故障142.7.1加强主保护，应使差动保护更完善和简化整定计算142.7.2差动保护用的电流互感器的基本要求142.7.3度和快速性差动保护的高灵敏的前提是安全、可靠152.7.4简化后备保护16第3章 变压器的检测技术173.1变压器局部放电在线检测173.2变压器故障的油中气体色谱检测173.3绕组温度在线检测技术17第4章 干式变压器184.1干式变压器的特点184.2干式变压器的冷却方法184.3干式变压器的过载能力194.4干式变压器的温度控制系统19结 论19致谢21参考文献22附录2326 绪 论变压器在电力系统中广泛地用来

9、升高或降低电压，是电力系统不可缺少的重要电气设备。现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相对于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少。但在实际运行中，仍有可能发生各种类型的故障和异常运行情况。为了保证电力系统安全连续地供电，并将故障和异常运行情况对电力系统的影响限制到最小范围，应根据变压器的容量等级和重要程度的不同，装设必要的、性能良好的、动作可靠的继电保护装置。第1章 引言电力变压器事故时有发生 , 这些事故会影响到电网运行安全，关系到千家万户的生活，也体现了变压器在人民日常生活中所起到的不可代替的作用，所以本文围绕变压器的故障种类和检测的方法进行了深刻的分析

10、和研究。变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。是电力系统中生产，输送，分配和使用电能的重要装置。是电力拖动系统和自动控制系统中电能传递或作为信号传输的重要元件，也是保证电网和电力设施安全的一项十分重要工作。1.1变压器的工作原理及主要功能按照上图规定变压器各物理量的参考方向，有 定义变比 工作原理：（1） 变压器正常工作时，一次绕组吸收电能，二次绕组释放电能；（2） 变压器正常工作时，两侧绕组电压之比近似等于它们的匝数之比；（3） 变压器带较大的负载运行时，两侧绕组的电流之

11、比近似等于它们匝数的反比；（4） 变压器带较大的负载运行时，两侧绕组所产生的磁通，在铁心中的方向相反。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯。图 1-1 变压器原理图1.2变压器的损耗当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线

12、存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，=输出功率/输入功率。1.3变压器的材料1.3.1铁心材料变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-1

13、1000，高硅片为12000-16000。图1-2铁心结构图1.3.2绕制变压器通常用的材料漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。1.3.3绝缘材料在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。第2章 变压器的故障种类变压器的故障一般分为电路故障和磁路故障。常见的电路故障有线圈绝缘老化、受潮，材料质量及制造工艺不良，二次系统短路引起的故障等。磁路故障常见

14、的有硅钢片短路、穿芯螺丝与铁芯间的绝缘损坏以及铁芯接地不良引起的放电等。变压器是电网中的重要设备之一 , 虽然配有避雷、差动、接地等多重保护 , 但由于其内部结构复杂、电场及热场不均 , 故障率仍然很高，以下就简单的介绍几项故障种类。2.1短路故障变压器短路故障主要发生在变压器的出口电路 , 主要有相间短路和接地短路。若发生短路故障 , 变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流 Ist, 短路电流会在绕组上产生大量的热 , 从而使绕组变形甚至击穿 , 严重时还会发生火灾。 故障原因主要有 : （1）变压器设计缺陷导致抗短路电流能力小。 （2）绕组采用软导线 , 早期绕线装备及工艺比较简单 ,

15、 绕组一般不使用半硬导线。主要在农村老式变压器中使用。 （3）绕组绕制较松 , 电磁线悬空。 （4）出口短路故障频发 , 多次短路电流冲击后导致绝缘层击穿。 2.2放电故障变压器的放电是高能量放电故障分为局部放电、火花放电和高能量放电三种类型。在变压器正常工作时 , 绝缘层内的气隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中掺入了杂质。电弧放电 ,常出现在绕组匝间层绝缘击穿后。2.3绝缘故障变压器绝缘是变压器正常工作和运行的基本条件。变压器的使用寿命多由绝缘材料的寿命决定。以绝缘材料角度来看 , 有油浸变压器和干式树脂变压器两种。 以油浸变压器为例主要包括以下两种情况： （1） 固体纸

16、绝缘故障： 固体纸绝缘包括绝缘纸、绝缘板、绝缘垫、绝缘卷、绝缘绑扎带等 , 它们的寿命影响到变压器的整体寿命 , 这种故障出现的概率一般较小。 （2） 液体油绝缘故障：变压器绝缘油是各种烃、树脂、酸和其他物质的混合物 , 这些物质在一定条件下稳定性会发生变化 , 如在温度、电场及光合作用等影响下会不断地氧化。正常情况下绝缘油的氧化过程进行得很缓慢 , 但当油中混入了其它东西 , 如金属、杂质、气体等时 , 它的氧化过程就会发生变化 , 因为混入油中的金属、杂质、气体等会加速氧化的发展 , 使油质变坏 , 颜色变深 , 透明度下降 , 使油的性质劣化。2.4声音异常故障变压器在正常运行时，会发出

17、连续均匀的“嗡嗡”声。如果产生的声音不均匀或有其它特殊的响声，就应视为变压器运行不正常，并可根据声音的不同查找出故障，进行及时处理。主要有以下几方面故障：电网发生过电压：电网发生单相接地或电磁共振时，变压器声音比平常尖锐。出现这种情况时，可结合电压表计的指示进行综合判断。变压器过载运行：负荷变化大，又因谐波作用，变压器内瞬间发生“哇哇”声或“咯咯”的间歇声，监视测量仪表指针发生摆动，且音调高、音量大。变压器夹件或螺丝钉松动、声音比平常大且有明显的杂音，但电流、电压又无明显异常时，则可能是内部夹件或压紧铁芯的螺丝钉松动，导致硅钢片振动增大。变压器局部放电：若变压器的跌落式熔断器或分接开关接触不良

18、时，有“吱吱”的放电声；若变压器的变压套管脏污，表面釉质脱落或有裂纹存在，可听到“嘶嘶”声；若变压一器内部局部放电或电接不良，则会发出“吱吱”或“僻啪”声，而这种声音会随离故障的远近而变化，这时，应对变压器马上进行停用检测。变压器绕组发生短路，声音中夹杂着有水沸腾声，且温度急剧变化，油位升高，则应判断为变压器绕组发生短路故障，严重时会有巨大轰鸣声，随后可能起火。这时，应立即停用变压器进行检查。变压器外壳闪络放电当变压器绕组高压引起出线相互间或它们对外壳闪络放电时，会出现此声。这时，应对变压器进行停用检查。2.5瓦斯保护故障瓦斯保护是油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护，它可以监视变压器内部所

19、发生的大部分故障，帮助运行和检修、试验人员预测和分析事故。若瓦斯保护动作，变压器开关跳闸，一般情况下，其事故过程已结束，后果比较严重。因此，必须在瓦斯信号动作时，认真检查，仔细分析，正确判断，立即采取措施。变压器瓦斯继电器有浮筒式、挡板式、开口杯式等不同型号，目前国内大多采用QJ-80型瓦斯继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下挡板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，报警光字牌灯亮。2.5.1瓦斯保护信号动作的主要原因（1）空气进入变压器逐渐聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面下降。这时，开口杯在空气中的重量加上杯内油重所产生的力矩使开口杯下降导

20、致触点闭合，发出轻瓦斯信号。 空气进入运行中的变压器有三种途径：一是变压器在换油、补充油时，被换或补加的油未彻底进行真空脱气处理，或者未严格按真空注油工艺进行，使油中的空气附着在铁心、绕组、附件表面上及有机固体绝缘材料孔隙中，这些气体在变压器投入运行后通过油的对流循环、变压器铁心的磁滞现象，逐渐汇集、上升到瓦斯继电器内，引起信号动作。二是变压器呼吸器更换吸附剂（如硅胶）后，静置时间较短，空气未彻底排净，由呼吸器进入本体循环，进而进入瓦斯继电器引起信号动作。三是强油循环的变压器潜油泵密封不良，因油泵工作时产生的微负压导致空气进入变压器本体循环，聚集在瓦斯继电器内造成瓦斯信号动作。（2）环境温度骤

21、然下降，变压器的本体油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起瓦斯继电器信号动作。（3）瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等原因引起触点闭合，造成瓦斯信号动作。（4）变压器内部存在放电或过热故障，引起固体绝缘材料分解，变压器油分解，并产生氢气、一氧化碳、二氧化碳，低分子烃类气体，这些气体随油的对流循环逐渐变成大气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。2.5.2瓦斯信号动作的原因判断及处理方法（1）分析诊断步骤：瓦斯继电器内有无气体聚集点燃试验做色谱分析。（2）分析

22、诊断的基本原则与处理方法：瓦斯信号动作后继电器内是否有气体聚集，是区别信号动作原因的最基本原则。因二次回路故障和油位降低引起瓦斯信号动作不可能产生气体，所以当继电器内无气体聚集时，应逐步判断：首先巡视检查变压器是否有严重漏油点，若是，应立即向上级调度和主管领导汇报，采取堵漏措施；若不是，则应判断是否因环境温度骤然下降引起油位降低，此时必须观察变压器油枕油位指示位置是否正常，油道是否阻塞，若不正常，应采取相应措施。若不是上述原因引起，则二次信号回路故障的可能性较大，必须检查消除二次回路缺陷。（3）继电器内聚集的气体是空气还是可燃性气体。若继电器内的气体是空气，则应依次判断：是否因换油或补加油时空

23、气进入变压器本体后没有排净；是否因更换变压器呼吸器吸附剂时静置时间较短使得空气未彻底排净。若是，则采取从继电器放气嘴排气，变压器监视运行；是否因空气从潜油泵进入本体引起信号动作，若是，要用逐台泵停运试验的方法，判断是从那台泵处空气进入，申请停泵检修。若继电器内的气体是可燃性气体，则变压器内部存在过热、放电性故障，或过热兼放电性故障。此时应分别取继电器气样、油样和本体油样做色谱分析，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则判断故障的性质、发展趋势、严重程度，根据分析结论采取继续监视运行或停运处理。鉴定继电器内的气体是空气，还是可燃性气体的方法是收集这些气体，并做点燃试验和色谱分析。2.5.3继电器中

24、气体的鉴别瓦斯气的点燃与色谱分析电力变压器运行规程规定：如继电器内有气体，则应记录气量，观察气体的颜色及试验是否可燃并取气样及油样做色谱分析。点燃试验：是将用注射器收集到的气体，用火柴从放气嘴点火，若气体本身能自燃，火焰呈浅兰色，则是可燃性气体，说明变压器内部有故障；若不能自燃，则是空气，说明信号动作属空气进入造成。色谱分析：是指对收集到的气体用色谱仪对所含氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体进行定性和定量分析，根据所含组分名称和含量准确判断故障性质、发展趋势、严重程度。点燃试验与色谱分析的异同点燃试验与色谱分析是判断变压器内部有无故障的两种不同方法，目的一致。点燃试验

25、是在没有采用色谱分析对所含气体进行定性定量分析之前规定的一种方法，较简易、粗略。它判断的准确性与试验人员的素质与经验有关，也不能判断故障的性质。自采用色谱法后变压器运行规程中没有取消该方法，其本意应该说是想在场快速的判断变压器有无故障，但受现场人员能否正确收集气体、能否正确点燃、准确判断等因素的限制。应做点燃试验还是做色谱分析瓦斯继电器信号动作容积整定值是250300ml，从理论上讲，只要信号动作，就能收集到大约250300ml的气体。用100ml注射器可收集到两管，此时可用一管在现场做点燃试验，另一管做色谱分析。变压器内部故障有时发展很快，产生的气体还未在油中达到饱和便上升聚集到继电器内。若

26、信号动作后没有及时收集，时间太长则部分气体将向油中回溶和逸散损失，所收集气体可能不足100ml，此时应用两只小容量的注射器收集气体（每管不少于10ml）。若变压器与色谱试验室距离较近，则无须做点燃试验，直接送试验室做色谱分析。 2.6三相电流不平衡故障当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组中的电流称空载电流I0。通常I0与额定电流IN的关系可表示为： i0（I0/IN）*10013该变压器的额定电流为577A，空载电流I0应在5.77A到17.3A之间，而实测的一次绕组三相空载电流A=160.8A，B=55.8A，C=5.7A。三相电流极大的不平衡，初步推断为变压器绕

27、组局部发生匝间和层间短路，产生很大的短路电流2.7变压器的差动保护故障变压器差动保护是变压器的主保护，一般采用的是带制动特性的比率差动保护，因其所具有的区内故障可靠动作，区外故障可靠闭锁的特点使其在系统内得到了广泛的运用。其中有许多文献23都对上叙二种故障情况做出了详尽的分析，但是从现场工程实际来看，当变压器发生区外短路故障时，由于变压器本身流过巨大的短路电流而对其本体的绝缘和性能造成了破坏，同时伴随着变压器内部发生匝间短路故障的情况也时常发生，这就要求差动保护在这种情况下也能够可靠动作而不被误闭锁，这就对差动保护提出了更高的要求。2.7.1加强主保护，应使差动保护更完善和简化整定计算加强主保

28、护的目的，是为了简化后备保护，使变压器发生故障能够瞬时切除故障。目前220kV及以上电压等级的变压器纵联差动保护双重化，这是加强主保护的必要措施。差动保护应在安全可靠的基础上使之完善。在简化整定计算方面，差动保护应多设置自动的辅助定值和固定的输入定值，使用户需要整定的保护定值减到最少，以发挥微机型继电保护装置的优越性。不需要系统参数，不需要校核灵敏度，可以根据变压器的参数独立完成保护的整定，整定方法简单清晰。2.7.2差动保护用的电流互感器的基本要求 差动保护用的电流互感器需要满足两个条件，其一是稳态误差必须控制在10%误差范围之内，因为整定计算中采用的不平衡稳态电流是按10%误差条件计算。其

29、二是暂态误差，影响电流互感器暂态特性的参数主要有：短路电流及其非周期分量，一次回路时间常数，电流互感器工作循环及经历时间，二次回路时间常数等。电流互感器剩磁对于饱和影响很大，当剩磁与短路电流暂态分量引起的磁通极性相同时，加重二次电流的畸变，因此电流互感器铁心中存在剩磁，则电流互感器可能在一次电流远低于正常饱和值即过早饱和。差动保护的暂态不平衡电流比稳态时大得多，仅在整定计算时将稳态不平衡电流增大二倍是不够安全的。采取抗饱和的办法是使用带有气隙的TPY级电流互感器。但是差动保护广泛使用的是P级电流互感器，对P级电流互感器规定允许稳态误差不超过10%，暂态误差必然要超过稳态误差，在实用上可在按稳态

30、误差选出的技术规范基础上通过“增密”以限制暂态误差。采用增密的方法有以下几种3：（1）将准确限值系数增大二倍（允许短路电流为额定电流的倍数）；（2）将二次额定负担增大一倍；（3）增大二次电缆截面使二次回路的总电阻减半；（4）改用5P级电流互感器（复合误差由10%降为5%）。目前110kV及以下电压等级均采用P级电流互感器，220kV变压器亦采用P级电流互感器或5P级、PR级（剩磁系数小于10%）电流互感器，因此差动保护需要采取抗电流互感器饱和的措施。500kV变压器在500kV侧、220kV侧均用TPY级电流互感器，对于600MW大型发电机变压器组保护，500kV侧均采用TPY级电流互感器，在

31、发电机侧已有TPY级电流互感器可选用。2.7.3度和快速性差动保护的高灵敏的前提是安全、可靠差动保护应具有高灵敏度和快速性，轻微匝间短路能快速跳闸，但是提高灵敏度和快速性必须建立在安全、可靠的基础上。运行实践说明：使用较低的起动电流值在区外故障或区外故障切除时引起差动保护误动的严重后果，因此对于灵敏度和快速性不要追求过高的指标而忽视可靠性。提高灵敏度虽对反映轻微故障是有效的，但灵敏度的提高必然降低安全性。变压器的严重故障并不都是由轻微故障发展而来的，故障发生的瞬间仍会发生烧毁设备的事故，同时轻微故障发展为严重故障也需要时间，因此轻微故障带一些时间切除故障也是允许的，长时间的运行实践证实变压器气

32、体保护是动作时间稍长地切除轻微的匝间故障。轻微匝间故障时产生的机械应力和热效应不大，在200ms内故障切除，不会危及铁心，从检修的角度，只要铁心不损坏，轻微和严重的匝间故障都是需要更换线圈，因此只要差动保护在铁心损坏之前动作，就可以满足检修的要求，不需要追求减少线圈的烧损程度而牺牲保护的安全性。 2.7.4简化后备保护后备保护作用主要是为了变压器区外故障，特别是考虑在其联接的母线发生故障未被切除的保护，当然也可以兼作变压器主保护的后备（尤其110kV及以下电压等级的变压器）和其联接的线路保护的后备（尤其110kV及以下电压等级的线路）。当加强主保护以后，差动保护双重化配置，气体保护独立直流电源

33、，因此主保护是非常可靠、灵敏、快速的，理应简化后备保护。后备保护只要具备在220kV及以上电压系统是近后备，在110kV及以下电压系统是远后备的基础，不需要仿照线路保护设几段后备保护，线路保护有距离保护，基本不受短路电流的影响，保护范围较固定，配合比较简单。变压器后备保护主要是母线的近后备，110kV及以下电压等级线路的远后备，只要系统内故障能由保护动作切除不致于拒动就满足要求。如果后备保护要从电流保护来解决多段式配合，这是既复杂又困难的问题。变压器后备保护不需作多段配合、定值校核的工作，我们要摆脱整定计算中难以配合的困扰。目前，微机型保护各侧设置相间和接地保护各设3段8时限的复杂保护是作茧自

34、缚，没有好处。简化后备保护的原则，本人认为变压器高压侧只设置复合电压过电流保护，中、低压侧设复合电压过电流保护作为远后备，电流限时速断作为母线近后备。第3章 变压器的检测技术3.1变压器局部放电在线检测变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时会因局部场强过高而产生局部放电。放电水平及其增长率的明显变化 , 能够指示变压器内部正在发生的变化。但是变压器正常运行时 , 由于受到电网的影响 ,其内部的局部放电不易被检测出来 , 需要在其内部安装传感器进行检测。传感器的安装：装置的原理是利用变压器绕组在特定频率范围内等值电路的特点,导出变压器绕组内部产生局部放电时首末端电压 ( 或电流 ) 比值与放电点位

35、置的关系 , 据此定出故障点位置。 变压器局部放电在线测量定位时 , 需要采集每一绕组的首端及末端信号并进行放大、滤波及数据处理。采用多路模拟开关接入接口电路 , 利用单片机进行控制和数据处理 , 可依次对每个变压器的每个绕组进行测量及定位.3.2变压器故障的油中气体色谱检测通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效，这已为大量故障诊断的实践所证明。根据色谱分析数据进行变压器内部故障诊断时，应包括：（1）分析气体产生的原因及变化。（2）判定有无故障及故障的类型。如过热、电弧放电、火花放电和局部放电等。（3）判断故障的状况

36、。如热点温度、故障回路严重程度以及发展趋势等。（4）提出相应的处理措施。如能否继续运行，以及运行期间的技术安全措施和监视手或是否需要吊心检修等。若需加强监视，则应缩短下次试验的周期。3.3绕组温度在线检测技术绕组温度检测4主要用于监测变压器绕组的温度,给出越限报警,并在需要时启动保护跳闸。绕组温度检测系统主要由宽带光源、耦合器、测温探头、分析仪等组成。由宽带光源发出的光束经耦合器后沿光纤进入测温探头。测温探头主要包括感温元件光纤温度传感器和配件。光纤温度传感器是物理量的变换元件,它实现温度的改变到光信息的变化。第4章 干式变压器4.1干式变压器的特点（1）无油、无污染、难燃阻燃、自熄防火。（2

37、）绝缘温升等级高：F级绝缘，变压器温升可达100K。（3）损耗低、效率高：SC(B)9系列损耗比现行新国标(GB/T10228)降低10。 （4）噪声小：SC(B)9系列配电变压器通常可控制在50dB以下。 （5）局部放电量小 (通常在10PC以下)，可靠性高，可保证长期安全运行，寿命可达30年。 （6）抗裂、抗温度变化，机械强度高，抗突发短路能力强。 （7）防潮性能好，可在100湿度下正常运行，停运后不需干燥处理即可投入运行。 （8）体积小、重量轻，据有关人士统计，油变的外形尺寸为干变的2倍多。 （9）不需单独的变压器室，不需吊芯检修及承重梁，节约土建占地和占空；因无油，不会产生有毒气体，不

38、会对环境造成污染，不要集油坑等附属建筑，减少了土建造价。 （10）安装便捷，无须调试，几乎不需维护；无须更换和检查油料，运行维护成本低。 （11）配备有完善的温度保护控制系统，为变压器安全运行提供可靠保障。 （12）从低噪、节能、防火、节省土建造价、运行维护管理费以及长达30年的寿命等综合技术经济性能比较，干式变压器显现出其明显的优越性.4.2干式变压器的冷却方法干式变压器冷却方式5分为自然空气冷却(AN)和强迫空气冷却(AF)。自然空冷(AN)时，正常使用条件下，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷(AF)时，正常使用条件下，变压器输出容量可提高50，适用于断续过负荷运行，或应急事故过

39、负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。对自然空冷(AN)和强迫风冷(AF)的变压器，均需保证变压器室具有良好的通风能力。当变压器安装在地下室或通风能力较差环境时，须增设散热通风装置，通风量可按每1kW损耗(POPK)需24m3/min风量选取。 新型的帘式风机风冷系统噪音降低，冷却均匀，效果好；体积小，占用空间小，不超出变压器本体外形轮廓尺寸；风机容量小，2500kVA以下的配电变压器风机只180W540W，且采用单相AC220V电源。但需注意此电源应从低压MCC或PC配电屏内之断路器引取，而不能直接从变压器低压出线母排接取。

40、4.3干式变压器的过载能力干式变压器的过载能力与环境温度、过载前的负载情况(起始负载)、变压器的绝缘散热情况、发热时间常数等有关。若有需要，可向生产厂索取干变的过负荷曲线。4.4干式变压器的温度控制系统干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因之一，因此对变压器的运行温度的监测及其报警控制是十分重要的。例：由于一般的文献资料中所给出的载荷和抗力的统计参数主要为变异系数，为便于讨论，定义公式形式如下： (1.1)其中，R，S分别为抗力和载荷效应的均值。结 论本文主要讲述变压器故障的种类、维护检查

41、中发现的异常现象、故障的检测及干式变压器的特点。通过这次写作让本人也认识到变压器在人民日常生活中所起到的作用。目前本课题基本完成了论文的写作要求，此外，通过这一年来的调查与研究可以预计在该领域，变压器的发展趋势应是：（1）低损耗，尤其较低的空载损耗；突出节能的效果。（2）低噪声，尤其空载噪声要低；满足环保要求。（3）全密封，使变压器油不与外界空气接触，满足免维修要求。（4）保护装置装入油箱中，小型化；减少配电变压器尺寸，便于现场的安装。（5）能满足环网供电要求，低压侧能多路输出。（6）无外露带电部分，使用安全。（7）体积小，重量轻；运行可靠，维护改造方便。（8）有优越的防火，抗震防灾性能，提高

42、产品的适用范围。（9）具备较强的过载能力，满足其他设备故障状态下的应急需要。（10）进一步降低生产成本和销售价格，为更多的用户接受。 根据以上分析， 采用非晶铁芯的组合式配电变压器是理想的发展方向，另外，目前适合国内需求的产品是节能的S9型及S11型配电变压器。对有防火要求的场所而言，可采用环氧树脂绕注的干式配电变压器。当然我们在变压器使用中也应注意以下几个问题：（1）在选择配电变压器时，除充分考虑其性能外，容量的选择要恰当，要充分考虑负荷的大小，确保负荷利用率；容量选择太大，除购买的价格高，一次性投资大外，在运行过程中，固有的空载损耗也大。容量选择太小，除不能满足用电的要求外，负载损耗也往往

43、偏高。（2）合理的确定采用的台数，这一般从安全性和经济性两个方面考虑；供电可靠性要求高时应考虑备用变压器，当然这里还有场地等各个方面因素的影响。当动力和照明共用一台变压器，严重影响灯泡寿命或照明质量，应设专用照明变压器。（3）变压器经济运行，这是一个比较复杂的系统性题目，变压器在运行中的空载损耗等于负载损耗时，变压器的效率最高，这在实际中很难达到；在变压器运行时要考虑经济运行曲线和最佳经济运行曲线，一般变压器的负载率在45%75%时效率较高，各个方面比较经济；但不同容量和类型的变压器也是不一样的，需要甄别对待，可参照胡景生教授变压器经济运行做出计算和判断。（4）注意变压器的无功补偿；既不能过补

44、，也不能欠补，一般要求变压器的实际功率因数要达到90%以上，电容器的投入要考虑其自身引起的损耗。通过合理的补偿，企业可以获得相当的节电效益，应该引起大家的重视；一是通过补偿可以提高功率因数，二是降低线损三是提高运行电压分组补偿，集中补偿，就地补偿。（5）加强配电变压器的运行维护，目前系统内采取配电设备无缺陷不检修的状态检修办法，但巡视检查的内容应该是科学的，如：不能过负荷长期运行，油位适中，温度指示正常，噪音合格等等，对此规程规定的的已经相当详细。变压器是电网中的重要设备之一，虽然配有避雷、差动、接地等多重保护。但由于其内部结构复杂、电场及热场不均，故障率仍然很高。通过对变压器常见故障及监测技

45、术的分析，将有利于在变压器正常维护过程中及时、准确地判断故障原因，采取有效措施确保设备安全。随着技术的发展，可以应用自动化技术和信息技术进行现场故障状态分析。并发出故障类型信号，使维护人员快速反应并排除故障。致谢本文是在导师刘贵栋老师悉心指导和鼓励下完成的。论文的选题、具体工作和撰写过程都凝聚着导师的心血和汗水。刘贵栋老师敏锐的洞察力，渊博的知识、严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风给我留下了深深的印象，使我受益匪浅，给予我极大的帮助和精心的指导。在此，谨向尊敬的刘老师表示深深的谢意和崇高的敬意。参考文献1.单文培.电气设备试验及故障处理实例M . 北京:中国水利水电出版社, 2006.2.王维

46、俭.电气主设备继电保护原理和应用，北京：中国电力出版社，1996.3.朱声石.差动保护的暂态可靠性，继电器，Vol.30，NO.8，2002.4.王春红.光纤变压器绕组温度在线检测系统 J . 山东科学, 2008, 21 (6) : 58 - 60.5.熊信银.发电厂电气部分M.北京:中国电力出版社,2004.8.6何仰赞.电力系统分析上M. 华中理工大学.7姚春球.发电厂电气部分M .中国电力出版社.2007.8. 丁泽京基于DSP的变压器保护装置的研究与设计D湖南大学.2006，2(1.2) 9. 董其国. 电力变压器故障与分析M中国电力出版社2001，45附录变压器的图： 图2-1 磁场 图2-2 线圈 图2-3 铁心图 2-4 变压器 图2-5 变压器内部