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【摘 要】电力变压器是电力系统的重要输变电设备，其运行状况直接关系到发、供电系统的安全性和供电可靠性，对电力变压器进行故障检测和诊断是提高电力系统运行的安全水平和供电可靠性的关键之一。本文简要介绍了变压器的故障和故障的诊断技术。
【关键词】变压器；故障；诊断
一、电力变压器的构成和分类
电力变压器是用来改变电压和电流、传输电能的一种静止电器，是电力系统中输变电、配电设备中最重要和最昂贵的设备之一，也是电力设备中容量较大、故障率较高的环节，其运行状态的安全与否直接关系到整个电力系统的安全性和经济性，是电网安全运行的基础。变压器的结构由变压器本体和变压器附件这两大部分构成。变压器本体的主要部件包括以下几个部分：线圈、铁心及其夹紧装置等构成的变压器器身；用于变压器器身冷却、绝缘和防腐作用的变压器油；容纳变压器器身和变压器油的油箱。变压器附件是指：变压器套管、变压器油枕、有载分接开关、变压器冷却系统、变压器本体保护装置及其测示仪表等。
按照电力变压器冷却和绝缘介质的不同，可归纳为三大类：一是油浸式电力变压器，采用矿物油作为冷却和绝缘介质；二是气体绝缘电力变压器，采用人工合成的气体作为冷却和绝缘介质；三是干式电力变压器，采用空气作为冷却和绝缘介质。目前，绝大多数的电力变压器仍是油浸式变压器。油浸式变压器主要由器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置等构成，由于变压器结构复杂，各个部分均有出现异常或故障的可能性，这些异常或故障可以通过各种现象如声音、振动、气味、颜色、温度，或者通过检测试验数据反映出来。
二、电力变压器的故障分类和规律
减少电力变压器故障率，增加电气设备的可靠性，一方面取决于设备的制造和安装质量，另一方面在于设备的检修维护和必要的预防监测。因此，随时检测变压器状态，及早发现并排除变压器可能潜在的故障，已成为保障供电可靠性的重要手段之一，是电力系统中一项具有重大理论和实用价值的课题。
大型油浸式电力变压器的故障涉及面广而且复杂多样，特别是在运行过程中发生的故障，很难以某一判断标准诊断出故障的类型及性质。变压器常见故障类型划分方法有很多种，通常有：按变压器主体结构可分为绕组故障、铁芯故障、油质故障、附件故障；按回路可分为电路故障、磁路故障、油路故障；按一般常见故障易发区可分为铁芯故障、分接开关故障、绕组故障、绝缘故障等；按变压器本体可分为内部故障和外部故障。变压器内部故障，按形成的原因和发展的过程，可分为由电气回路缺陷构成的突发性故障和由铁芯、开关、并联导线绝缘损伤等局部过热构成的缓慢发展的潜伏性故障两大类。而对变压器本身影响最严重、故障率最高的是变压器出口短路故障，同时还存在变压器油渗漏故障、油流带电故障、保护误动故障等等。
长期故障统计表明，变压器的故障率随时间的变化可以线性化为三个阶段：早期故障期、偶然故障期和耗损故障期。早期故障期是指变压器的早期故障起出现在设备使用的1～3年，其特点是故障率较高，且故障率随着时间的增加而迅速下降。变压器的早期故障通常是由于设计、制造上的缺陷等原因引起的，例如设计不合理，使用材料不合格，装配不当，焊接不良，质量检验不认真等造成的。偶然故障期是在早期故障期之后是变压器的有用寿命期，称之为偶然故障期。其特点是故障率低且稳定，故障的产生是随机的。偶然故障是由偶然因素引起的，如技术参数突然超过极限值，工艺缺陷、材料弱点在偶然因素的激发下，维护不良、操作失误，运行环境的突变等因素造成的。耗损故障期出现在变压器的有用寿命期的末期，其特点是故障率随时间的增加而加大。损耗故障是由于变压器内部的物理变化、化学变化或生物变化所引起的磨损、疲劳、腐蚀、老化、极化、损耗、阻抗增大、振动位移等原因所造成的。
三、变压器的故障诊断技术
电力变压器的故障诊断是指在设备吊罩、不解体的情况下，根据经验和数据，采用一定的技术手段对变压器所处状态进行判断、对变压器已有的故障及其发展变化进行跟踪诊断和估计的技术。如果能够准确诊断和估计设备的故障及其发展变化，就可以制定最佳维修策略。
1．变压器油中溶解气体分析（DGA）研究。对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断显得尤为重要。油中溶解气体分析（DGA）就是一种全世界公认的而又被广泛使用的对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断的技术。DGA即通过对变压器油中溶解气体的分析来判断变压器存在的故障，国内外电力研究者对变压器油色谱绝缘故障诊断开展了大量的研究工作。常用判断方法有：特征气体方法、比例法TCG方法、模糊诊断法。在DGA中，长期以来采用特征气体法和IEC三比值法。这些方法只是实践经验的总结，不能对所有故障提供完全客观、准确的诊断。其中IEC三比值法存在编码不全问题，当发生多重故障，故障气体比值编码可能找不到相对应的比值组合，则诊断不成功。
2．变压器红外诊断技术。红外诊断技术是对运行中的电力变压器进行非接触无损检测和故障诊断技术，能进行大面积温度分布场的扫描和局部缺陷的定点测温，能够准确的分辨出设备表面0.1～05℃的温差变化，同时红外仪器和计算机技术结合，对设备的红外热像进行处理，从而实现数据的统计、分析、显示、存储等技术功能。红外测溫不受现场高压强电场的干扰，不影响电力变压器的正常运行，同时对带电部位可保持足够的安全距离，因此安全、经济性好，可靠性高。常用诊断方法有：温度判断法、相对温差法、同类比较法、历史数据分析法。
3．变压器绕组变形故障的测试与诊断。电力变压器是电力网的核心设备之一，因此，其运行可靠性将对电力系统的安全起到非常重要的作用。然而，由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平的限制，变压器的故障还时有发生，尤其是近年来逐渐引起人们重视的变压器近区（或出口）短路故障，这大大影响了电力系统的安全运行。变压器绕组发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容等分布参数必然发生相应变化。利用一定的测试技术，测量变压器各个绕组的某些特定参数，并对测试结果进行纵向或横向（三相之间）比较，就有可能诊断出绕组的扭曲、倾斜、鼓包、移位等变形现象。根据测试手段的不同，常用的测试方法有阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法。
故障诊断分为故障性质诊断和故障部位诊断。其中故障性质诊断的方法很多，并在实际应用中获得了验证和推广，取得了可喜的成绩。而故障部位诊断的研究和应用仍处于探索阶段。如果能在变压器发生故障后，能够准确地分析出故障性质，以及快速判断出故障部位，就能及时排除变压器的故障，提高供电可靠性，对实际工作具有较大的指导意义。鉴于电力变压器在长时间的运行中，受到电磁振动、机械磨损、化学作用、大气腐蚀、电腐蚀等内外影响，其健康状态在逐渐变坏，有时间因素也有其他因素，在不同程度上影响了该设备的安全可靠性。电力变压器在经过一定时间运行以后，必须进行检修，修复缺陷，更换不合格部件，使其恢复到健康状态。
参 考 文 献
[1]刘娜，高文胜．基于组合神经网络模型的电力变压器故障诊断方法[J]．电工技术学报．2003（2）
[2]付超，安国庆．变压器的故障诊断与分析[J]．科协论坛（下半月）．2010（10）
[3]杨启平，薛五德，蓝之达．变压器绝缘老化的诊断与寿命评估[J]．变压器．2004（2）
[4]杨启平，薛五德，蓝之达．变压器油中溶解气体在线监测技术的研究[J]．变压器．2005（3）
【关键词】变压器；故障；诊断
一、电力变压器的构成和分类
电力变压器是用来改变电压和电流、传输电能的一种静止电器，是电力系统中输变电、配电设备中最重要和最昂贵的设备之一，也是电力设备中容量较大、故障率较高的环节，其运行状态的安全与否直接关系到整个电力系统的安全性和经济性，是电网安全运行的基础。变压器的结构由变压器本体和变压器附件这两大部分构成。变压器本体的主要部件包括以下几个部分：线圈、铁心及其夹紧装置等构成的变压器器身；用于变压器器身冷却、绝缘和防腐作用的变压器油；容纳变压器器身和变压器油的油箱。变压器附件是指：变压器套管、变压器油枕、有载分接开关、变压器冷却系统、变压器本体保护装置及其测示仪表等。
按照电力变压器冷却和绝缘介质的不同，可归纳为三大类：一是油浸式电力变压器，采用矿物油作为冷却和绝缘介质；二是气体绝缘电力变压器，采用人工合成的气体作为冷却和绝缘介质；三是干式电力变压器，采用空气作为冷却和绝缘介质。目前，绝大多数的电力变压器仍是油浸式变压器。油浸式变压器主要由器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置等构成，由于变压器结构复杂，各个部分均有出现异常或故障的可能性，这些异常或故障可以通过各种现象如声音、振动、气味、颜色、温度，或者通过检测试验数据反映出来。
二、电力变压器的故障分类和规律
减少电力变压器故障率，增加电气设备的可靠性，一方面取决于设备的制造和安装质量，另一方面在于设备的检修维护和必要的预防监测。因此，随时检测变压器状态，及早发现并排除变压器可能潜在的故障，已成为保障供电可靠性的重要手段之一，是电力系统中一项具有重大理论和实用价值的课题。
大型油浸式电力变压器的故障涉及面广而且复杂多样，特别是在运行过程中发生的故障，很难以某一判断标准诊断出故障的类型及性质。变压器常见故障类型划分方法有很多种，通常有：按变压器主体结构可分为绕组故障、铁芯故障、油质故障、附件故障；按回路可分为电路故障、磁路故障、油路故障；按一般常见故障易发区可分为铁芯故障、分接开关故障、绕组故障、绝缘故障等；按变压器本体可分为内部故障和外部故障。变压器内部故障，按形成的原因和发展的过程，可分为由电气回路缺陷构成的突发性故障和由铁芯、开关、并联导线绝缘损伤等局部过热构成的缓慢发展的潜伏性故障两大类。而对变压器本身影响最严重、故障率最高的是变压器出口短路故障，同时还存在变压器油渗漏故障、油流带电故障、保护误动故障等等。
长期故障统计表明，变压器的故障率随时间的变化可以线性化为三个阶段：早期故障期、偶然故障期和耗损故障期。早期故障期是指变压器的早期故障起出现在设备使用的1～3年，其特点是故障率较高，且故障率随着时间的增加而迅速下降。变压器的早期故障通常是由于设计、制造上的缺陷等原因引起的，例如设计不合理，使用材料不合格，装配不当，焊接不良，质量检验不认真等造成的。偶然故障期是在早期故障期之后是变压器的有用寿命期，称之为偶然故障期。其特点是故障率低且稳定，故障的产生是随机的。偶然故障是由偶然因素引起的，如技术参数突然超过极限值，工艺缺陷、材料弱点在偶然因素的激发下，维护不良、操作失误，运行环境的突变等因素造成的。耗损故障期出现在变压器的有用寿命期的末期，其特点是故障率随时间的增加而加大。损耗故障是由于变压器内部的物理变化、化学变化或生物变化所引起的磨损、疲劳、腐蚀、老化、极化、损耗、阻抗增大、振动位移等原因所造成的。
三、变压器的故障诊断技术
电力变压器的故障诊断是指在设备吊罩、不解体的情况下，根据经验和数据，采用一定的技术手段对变压器所处状态进行判断、对变压器已有的故障及其发展变化进行跟踪诊断和估计的技术。如果能够准确诊断和估计设备的故障及其发展变化，就可以制定最佳维修策略。
1．变压器油中溶解气体分析（DGA）研究。对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断显得尤为重要。油中溶解气体分析（DGA）就是一种全世界公认的而又被广泛使用的对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断的技术。DGA即通过对变压器油中溶解气体的分析来判断变压器存在的故障，国内外电力研究者对变压器油色谱绝缘故障诊断开展了大量的研究工作。常用判断方法有：特征气体方法、比例法TCG方法、模糊诊断法。在DGA中，长期以来采用特征气体法和IEC三比值法。这些方法只是实践经验的总结，不能对所有故障提供完全客观、准确的诊断。其中IEC三比值法存在编码不全问题，当发生多重故障，故障气体比值编码可能找不到相对应的比值组合，则诊断不成功。
2．变压器红外诊断技术。红外诊断技术是对运行中的电力变压器进行非接触无损检测和故障诊断技术，能进行大面积温度分布场的扫描和局部缺陷的定点测温，能够准确的分辨出设备表面0.1～05℃的温差变化，同时红外仪器和计算机技术结合，对设备的红外热像进行处理，从而实现数据的统计、分析、显示、存储等技术功能。红外测溫不受现场高压强电场的干扰，不影响电力变压器的正常运行，同时对带电部位可保持足够的安全距离，因此安全、经济性好，可靠性高。常用诊断方法有：温度判断法、相对温差法、同类比较法、历史数据分析法。
3．变压器绕组变形故障的测试与诊断。电力变压器是电力网的核心设备之一，因此，其运行可靠性将对电力系统的安全起到非常重要的作用。然而，由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平的限制，变压器的故障还时有发生，尤其是近年来逐渐引起人们重视的变压器近区（或出口）短路故障，这大大影响了电力系统的安全运行。变压器绕组发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容等分布参数必然发生相应变化。利用一定的测试技术，测量变压器各个绕组的某些特定参数，并对测试结果进行纵向或横向（三相之间）比较，就有可能诊断出绕组的扭曲、倾斜、鼓包、移位等变形现象。根据测试手段的不同，常用的测试方法有阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法。
故障诊断分为故障性质诊断和故障部位诊断。其中故障性质诊断的方法很多，并在实际应用中获得了验证和推广，取得了可喜的成绩。而故障部位诊断的研究和应用仍处于探索阶段。如果能在变压器发生故障后，能够准确地分析出故障性质，以及快速判断出故障部位，就能及时排除变压器的故障，提高供电可靠性，对实际工作具有较大的指导意义。鉴于电力变压器在长时间的运行中，受到电磁振动、机械磨损、化学作用、大气腐蚀、电腐蚀等内外影响，其健康状态在逐渐变坏，有时间因素也有其他因素，在不同程度上影响了该设备的安全可靠性。电力变压器在经过一定时间运行以后，必须进行检修，修复缺陷，更换不合格部件，使其恢复到健康状态。
参 考 文 献
[1]刘娜，高文胜．基于组合神经网络模型的电力变压器故障诊断方法[J]．电工技术学报．2003（2）
[2]付超，安国庆．变压器的故障诊断与分析[J]．科协论坛（下半月）．2010（10）
[3]杨启平，薛五德，蓝之达．变压器绝缘老化的诊断与寿命评估[J]．变压器．2004（2）
[4]杨启平，薛五德，蓝之达．变压器油中溶解气体在线监测技术的研究[J]．变压器．2005（3）