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摘要：220kV变电站在城市电力网中的地位很重要，而主变是变电站中最重要的变压器。为了保障城市供电的可靠性，需要对主变故障作出及时准确的诊断和处理，以避免故障影响范围扩大。本文针对主变常见故障的类型、原因及诊断、处理方法进行了阐述，并结合实例进行了分析。
关键词：变压器；故障诊断；故障处理；220kV变电站
220kV变电站是城市电力网中的重要变电站，随着城市用电负荷的不断增加，很多220kV变电站已设在城市中心区域。主变是变电站中的总降压变压器，容量大，保护水平高，然而变压器运行过程中受到各种因素的影响难免会发生故障，一旦处理不及时演变为事故，则会对城市供电造成较大影响，所以主变故障的正确诊断与处理是变电站运行维护工作中非常重要的内容。鉴此，本文针对220kV变电站主变常见故障的诊断与处理进行了分析和探讨。
1.主变常见故障与原因分析
1.1故障类型
变压器故障一般可分为一类故障和二类故障，前者是变压器运行中出现的必须经过停电检修才能消除的故障；后者是在计划检修或预防性试验时发现的可继续运行到检修期再处理的故障。一类故障应从变压器设计、制造、安装、运行维护等方面查找原因并进行改善，二类故障应通过加强监测与维护，避免故障恶化。
按照变压器故障现象区分，可分为过热故障、声音故障、绝缘故障、短路故障等几种类型。如果按照变压器故障部位划分，有绕组故障、铁芯故障、分接开关与套管故障、散热器与油箱故障以及变压器油质劣化或渗漏故障等类型。按照变压器回路分类，分为油路故障、电路故障和磁路故障等类型。
1.2故障原因
电力变压器结构比较复杂，发生故障的原因也往往较为复杂，不容易一下判明故障类型和原因，从而影响了故障及时排除。以过热故障为例，它主要是由发热异常或散热不良引起，而发热异常又可能是电流异常或电阻异常引起，电流异常是由环流或涡流引起的。散热不良可能因为油道堵塞，也可能是冷却装置风道堵塞或其他问题。过热可以发生在铁芯、绕组、油箱及金属接触部件等多个部位。过热还可能是由于运行原因或其他原因引起，如过负荷运行等。实际上过热故障常与绝缘故障、短路故障同时出现，很多时候难以准确定性究竟属于哪一类。因为故障的相互影响和关联，如高温过热会引起绝缘劣化，导致绝缘放电或击穿，然后进一步发展形成短路故障；短路故障又会诱发变压器过热故障。因此，对于变压器故障及时而准确的诊断就显得尤为重要了。
2.主变故障诊断与处理方法
2.1故障诊断方法
变压器故障诊断，即根据变压器的运行状态或异常现象作出分析判断。目前，对变压器故障诊断主要采取的方法[1]有：（1）预防性电气试验，即作为一种预防措施，为发现变压器隐患而进行的检查、试验或监测，主要检查及试验的项目有油中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻、绕组绝缘电阻与吸收比、绕组与套管tgδ、绝缘油试验等30余项；（2）特征气体法，即利用变压器油中特征气体CN4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO、CO2的类型和含量来判断故障类型；（3）特征气体比值法，它是利用关键的特征气体组分之间的比值来判断故障，目前有IEC三比值法、四比值法、改良三比值法、日本电协研法及无编码比值法等；（4）人工智能法，它是利用计算机技术、人工智能技术及变压器故障诊断领域的专家知识，通过模拟人类思维以灵活的诊断策略判断变压器运行状态、故障类型，并作出检修决策，目前人工智能法有模糊诊断法、神经网络法、免疫算法、遗传算法、专家系统法等。
故障诊断分为定期诊断和连续监控两种类型。定期诊断主要是功能性诊断，在变压器新装或检修后进行的诊断，预防性电气试验就是一种定期诊断方法。连续监控主要是在线监测，是运行诊断的主要方法。智能变电站或无人值守变电站都需要有在线监测手段。目前，变压器在线监测项目包括油中溶气在线监测、油色谱在线监测、绕组热点与变形在线监测、油中微水在线监测、油性能指标在线监测、漏油在线监测、铁芯在线监测、局放在线监测等。
2.2故障处理方法
故障处理是在故障诊断的基础上采取减轻或消除故障的措施。处理可采取维护和检修两种措施。以变压器过热为例，如果是过负荷引起，应通过降低负荷来解决；如果是环境温度过高（如超过40℃），应采取降低负荷和加强散热进行解决；如果是漏油导致油位下降，应补油到油位；散热设备问题，如冷却管结垢，则应消除积垢；如果是内部过热故障，则须抽取油样进行检测和诊断。当故障或缺陷无法通过维护加以消除时，就需要通过检修进行修复。传统上检修采用计划检修法，并分为大修和小修，大修需要吊芯或吊开钟罩进行检查和修理，小修则无需解体。但传统的计划检修有局限性，主要是监测手段不完善，检修常带有一定的盲目性。随着监测技术的提高，特别是在线监测的应用，采用状态检修法效益更好。状态检修，即根据变压器状态综合评估结果确定检修方案。
3.主变故障诊断与处理实例
某地220kV变电站主变型号为SFSZ9-31500/220，其套管型号为BRDLW-220/630。故障期间连日降雨，雨量达到37mm。220kV线路零序Ⅰ段保护连续跳闸，6次重合成功。第7次跳闸，重合不成功。发现#1主变差动保护动作跳闸，有差动及轻瓦斯信号，并且主变三侧开关全部跳闸[2]。
经现场测试，变压器绕组、套管的绝缘电阻、介质损耗数据均符合规程要求，与历史数据相比也无明显变化。直流电阻测试，B、C相绕组正常，高压侧A相显示断线。采用频响法绕组变形试验，高压侧A相绕组特性曲线550kHz附近出现突变，其波谷明显偏离B、C相曲线。初步判断高压侧A相绕组可能出现匝间或饼间短路故障。
变压器油色谱分析试验显示，C2H2值为95.1ppm，总烃含量达到188.9ppm，均超标；H2、CO、CO2也有明显增长，但未超标。三比值特征代码是102，显示有高能量放电现象。
变压器吊罩检查，发现高压侧A相绕组压板处有碳黑痕迹，压板表面有水痕。剥开A相绕组绝缘纸，发现引出线及静电屏与相邻匝间绕组有放电痕迹，并且多股铜线熔断。抽测此处绝缘纸含水量超过2000ppm。检查高压侧三相套管顶部将军帽密封情况，经测量发现A相平台至橡胶顶高度3.42mm，明显低于B、C相的3.74mm、3.9mm。
通过多项试验数据判断，主变高压侧A相绕组发生了严重的绕组局部变形或匝间短路故障，油色谱分析也显示绕组内部出现过电弧击穿现象。再分析套管顶部将军帽数据，说明该处密封圈可能有问题，因套管内为负压，密封不良导致进水。模拟淋水试验也证实了这一点。
处理措施如下：（1）对主变所有套管密封进行检查，在将军帽外沿及紧固螺栓处施以密封胶，通过重复密封手段来提高密封性能；（2）加强以后运行期间的油色谱分析，掌握变化趋势，为检修提供依据；（3）例行停电检修时，开展绕组变形测试工作，积累数据为判断变压器状态提供依据。
4.结语
我国电网供电可靠率已超过99%，然而与发达国家的99.99%相比仍存在一定差距，也说明我国在提高供电可靠性方面仍有潜力可挖，提升变压器故障诊断与处理水平无疑是一个重要的努力方向。本文结合实例探讨了220kV变电站主变故障的诊断和处理方法，希望对同业人员有参考借鉴价值。
参考文献：
[1]许永建.变压器故障诊断技术研究[D].南京：南京理工大学，2010.
[2]马西林，王光辉，李靖.220kV变电站主变故障分析[J].河北工程技术高等专科学校学报，2010（2）：32-35.
作者简介：
蔺红霞（1982.10-），女，山西晋城人，国网山西省电力公司晋城供电公司，研究方向：变电运维专业。