变压器故障风险的检测方法

通过电力变压器风险特征的直观判断，可以初步判定风险可能发生的部位和性质，但要进一步分析原因和失效程度，就需要利用有效的检测手段。电力变压器检测技术是获取变压器故障信息的主要手段，其检测精度对故障诊断的准确性有着决定性的影响。目前，针对电力变压器的预防性试验项目共有32项，比较常用的有油中溶解气体分析技术（Dissolved Gas Analysis，DGA）、局部放电检测技术（Partial Discharge，PD）、红外测温检测技术、油色谱分析技术、电气试验技术、油化试验技术等。

6.5.1　变压器油中溶解气体分析

油中溶解气体分析是运用气体组分的相对含量随温度的变化而变化的原理来诊断电力变压器故障性质的。其分析原理是基于随温度的变化绝缘油中特定的烃类气体会分离出来。在特定的温度下，气体分离的速率会出现最大值；随着温升的变化，产气速率最大的气体，从大到小依次为CH4、C2H4、C2H6、C2H2。

运行中的电力变压器，在热和电的双重影响下，绝缘油和内部的有机材料会老化分解出少量烃类气体、H2、CO和CO2以及有机酸等，通常情况下，这些气体溶解于绝缘油中，含量均很低。当变压器发生局部过热或放电等故障时，变压器油分解的速度明显加快，使油中气体的相对含量发生较大变化。通过大量的研究发现，这些气体的成分、含量和产气的速度与变压器故障类型和故障发展的严重情况有相对应的关系。表6.3给出了气体的成分与故障类型的对应关系。

表6.3　气体的成分与故障类型对应关系表

根据特征气体与故障类型的对应关系，通过分析油中溶解气体含量的相对关系，可以初步判断故障的类型。根据气体C2H2／C2H4与CH4／H2之间比值用于区分热故障和电故障的两比值法；戴维斯提出以CH4、C2H4、C2H2三种气体相对含量来分析的三角形法。根据气体的组成成分CH4、H2、C2H2、C2H6和C2H4之间的比值，构成三比值法，三比值法可以诊断出电力变压器的一些常见故障。

国内外普遍采用油中溶解气体分析方法诊断或监测电力变压器的运行状态。油中溶解气体分析法是诊断与评估电力变压器故障的有效检测方法，可以尽早发现变压器潜伏性的故障，为检修中故障类型的诊断和风险检修决策提供重要依据。目前，我国变压器检修一线运用经过改良后的三比值法作为变压器内部故障诊断的主要方法。

随着状态检修技术的不断成熟与发展，油中溶解气体检测方法将会得到越来越多的重视，具有良好的应用前景。

6.5.2　局部放电检测

局部放电（Partial Discharge，PD）检测是利用交流电压下的脉冲电流法或超声波检测法测量变压器、互感器、套管、耦合电容器及固体绝缘结构的局部放电。局部放电检测分为停电检测和带电检测。停电检测可以定量地比较，其方法与例行试验方法相同。带电检测主要有脉冲电流法和超声波检测法。脉冲电流法利用铁芯或引下线捕捉局部放电的脉冲信号，超声波法是在油箱周围捕捉局部放电的超声波信号。带电检测能够定性和定位确定局部放电的位置，缺点是定量检测的精确度不高。随着局部放电检测技术的深入发展，人们逐步认识到，局部放电与变压器许多故障和事故有密切的联系，因次，PD检测被广泛地研究与应用。近年来，PD检测技术得到迅猛发展，出现了多种局部放电检测类型。主要有离线检测、在线监测、红外线检测和基于超声波原理的检测。但是，在PD检测结果分析与诊断方面，还未形成较为合理和成熟的评判标准。需要在实践中逐步积累经验，建立和完善判定标准。随着PD检测技术的逐步完善，局部放电检测将会成为故障诊断和决策的依据，成为变压器状态监测的有效方法。

6.5.3　红外测温检测

电力变压器正常运行时，其发热温升有较为固定的规律，在故障发展和形成过程中，绝大多数发热温升都与故障类型紧密相连。红外测温检测技术正是利用这一特点测量组件温度从而判断电力变压器故障的。

红外测温检测具有快捷、方便、灵敏度高、非接触远距离测量、设备无需停运或解体等优点，因而在电力系统故障诊断中得到广泛的应用。采用红外测温检测技术主要是针对运行中的变压器发热设备和部附件。变压器发热设备可以从发热原理上分为电压导致的发热设备和电流导致的发热设备两大类。电压导致的发热设备就是由电压作用引起发热的热备，主要有电压互感器、氧化锌避雷器、电流互感器、绝缘子等。电流导致的发热设备就是由于电流的作用从而引起发热的设备，主要有导线、电缆本体、设备线夹、电气设备与部附件的连接接头等。这些电气设备与部附件长时间遭受有害气体腐蚀、风霜雨雪的侵蚀、外部温度变化以及灰尘、风沙等污秽覆盖，此外，设计、施工中操作不当等影响因素都是造成电力设备接触不良、老化和损坏的隐患，这些隐患有可能造成介质损耗、接触电阻增大和漏电流的故障，从而引起部附件局部温度升高。如果不能及时发现这些隐患并阻止其继续发展，则有可能造成接头焊点熔焊、导线断路，甚至造成电力设备起火爆炸等事故。红外测温技术的应用使得及时、简便地发现此类故障成为可能。近年来，在试验运行的状态检修中，为带电条件下测量变压器外部的温度提供了有效的方法。