基于功率损耗的配电变压器故障监测研究

陈红星

咸宁市三新供电服务有限公司赤壁分公司437300

摘要：随着我国经济的快速发展，各行各业都取得了非常大的成就，尤其是电力行业得到了非常迅速的发展，人们的生活发生了翻天覆地的变化，人们对美好生活的追求变得越来越强烈，本文着重研究配电变压器工作过程当中存在的一些问题，配电变压器对于配电网来说非常重要，是配电网里边最重要的设备，因为它能够使得变压器工作正常进行，能够使得变压器使用时间得到增加，能够更加好的保障电网正常工作。这篇文章凭借对配电变压器往往出现的一些不良状况的原因做出了非常详细的研究，而且对这些不良状况的一些特点做出很好的总结，得到把一些比较小的不良状况造成的功率损耗随着时间不断增加，把变压器电能损耗当成配电变压器不良状况进一步的监测目标。

关键词：配电变压器；故障监测；匝间短路；功率损耗

配电变压器对于配电网来说非常重要，配电变压器的功能就是可以转变交流电流，能够使得电能更加顺利的传输，是配电网里边最重要的设备。使得配电变压器的不良状况可以被减小到最少，使得配电网使用时间可以变得更加的长。在电网正常工作的时候，一定要努力来使得配电变压器出现不良状况的次数可以得到最大程度上的减少，主要目的就是避免出现这些不良状况，随时对配电变压器的工作情况做出合理的观察，避免从一个非常小的不良状况演变成为比较严重的不良状况。现阶段，为了使得变压器可以得到非常好的保护，变压器的保护方法主要就是差动保护，并且还有瓦斯保护等非电量保护作为辅助方法。这种保护的灵敏性非常差，对于部分比较小的不良状况，这种保护方法特别不容易监测到。所以，就一定要利用一种别的监测方法，随时可以了解到变压器的工作状态。配电变压器往往出现的不良状况都可能会造成变压器里边的能力损失变多，然而功率并没有出现非常大的不同，不太容易被监测。把这些因为很小的不良状况造成的功率损耗慢慢积累下来，就能够知道电能损耗比以前增加了不少。

1配电变压器的常见故障

1.1变压器外部短路

配电变压器外部短路的形式有变压器出口引线、套管的短路，包括相间短路和大地短路的类型。配电变压器发生三相短路的概率最小，但是三相短路产生的短路故障电流最大。因此，在考虑变压器外部短路时通常考虑故障电流最大的三相短路。由变压器短路电流的表达式可知，配电变压器发生三相短路时，短路电流可达到额定电流的数十倍，将会导致变压器铁芯饱和、变压器油发热，造成变压器严重故障。

1.2变压器内部匝间短路

配电变压器匝间短路是指变压器的部分线圈之间发生短路，是一种变压器运行过程中一种常见的故障。变压器发生匝间短路后仍能继续工作，输出功率，且不易被工作人员监测出来。特别多的变压器发生非常严重的不良状况均由匝间短路慢慢形成，进而使得变压器被损坏。

1.3高压套管接头故障

高压套管接头故障分为高压套管外部接头故障和高压套管内部接头故障，通常都是由于接触电阻过大发热导致。电气设备的金属导体在电流的作用下会产生发热现象，其发热功率可以用焦耳－次定律定量描述：在电气设备中，电触头或接线端子由于自身和环境的因素，会导致其接触电阻逐渐增大，从而引起发热量的增加，这是在电气设备中存在最多的电流致热型缺陷，电流致热导致设备温度最高的区域成为热点。变压器高压套管接头故障是电流致热型缺陷，发热部位在表面。高压套管外部接头故障的热点通常为接线端子的连接处，而内部接头故障的热点通常为将军帽帽端。高压套管外部接头及内部接头故障具体的发热分析区域。电流致热型缺陷会导致故障区域温度上升，也会导致变压器内部功耗变大。可通过功率损耗的监测，观测到变压器的异常状态，再由红外热像仪进行检测，找到变压器的故障部位。

2配电变压器故障监测系统

从之前的研究能够知道，变压器出现的短路情况、接头不良状况均会给变压器带来一些功率损耗，所以能够凭借观察变压器三相绕组的功率损耗来当成辨别变压器不良状况的参考。当观察得知变压器某相绕组的功率损耗达到了规定的极限值的时候，变压器功率损耗出现异常情况时，就可以很好的知道变压器该相绕组可能发生的不良状况。之后，再由红外热像仪等其他监测工具，进一步判断变压器的故障位置。具体来说，安装于变压器Ａ、Ｂ、Ｃ三相输入端及输出端的电能检测单元采集到Ａ、Ｂ、Ｃ三相输入端及输出端的电能损耗，将电能损耗信息传送到数据处理系统，数据处理系统经过滤波转换等处理之后将信号传入到故障诊断系统，将变压器的总损耗与故障阈值进行对比，若总损耗小于故障阈值则输出“正常”信号，若总损耗大于故障阈值，则对每一相的损耗与每一相的故障阈值进行对比，若检测到Ａ相损耗大于故障阈值，则启动Ａ相红外诊断系统，检测Ａ相是否存在接头故障，若Ａ相存在接头故障则输出“变压器Ａ相接头故障”，若Ａ相不存在接头故障，则输出“变压器Ａ相匝间路故障”。同样的，对Ｂ相、Ｃ相也进行同样的判断。

3结论

凭借研究变压器外边短路及高压端接头出现不良状况的一些特点，使得变压器匝间短路模型很好的搭建起来，配电变压器往往出现的不良状况都可能会造成变压器里边的能力损失变多，然而功率并没有出现非常大的不同，不太容易被监测。把这些因为很小的不良状况造成的功率损耗慢慢积累下来，就能够知道电能损耗比以前增加了不少。所以，能够把变压器电能损耗当成变压器不良状况的监测目标，如果得知变压器电能损耗变得更加的大时，把不良情况的信号上传，防止不良状况变得更加严重。

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