油浸式电力变压器内部放电故障探微

摘要：目前电力工业的迅速发展，油浸式电力变压器作为电网中的关键设备，其稳定运行逐渐受到相关从业者的广泛关注，而内部放电故障乃是油浸式电力变压器常见的故障类型，对变压器的安全运行构成严重威胁。基于此，本文探讨油浸式电力变压器内部放电故障的原因、表现形式、诊断方法以及预防措施，为变压器的维护管理提供助力。

关键词：油浸式电力变压器；内部放电故障；绝缘材料；故障诊断；预防措施

油浸式电力变压器是电力系统中的核心设备，承担电能转换和传输的重要任务。但结合目前形势而言，实际运行过程中由于运行环境复杂、负载变化多端以及设备自身老化等因素，变压器内部可能出现各种故障，其中内部放电故障尤为突出。内部放电会导致绝缘材料性能下降，还可能引发火灾、爆炸等严重后果，对油浸式电力变压器内部放电故障进行深入研究具有重要意义。

1 油浸式电力变压器内部放电故障

1.1 内部放电故障的原因

油浸式电力变压器内部放电故障的原因多种多样，主要包括绝缘材料老化、绝缘结构设计不合理、制造工艺缺陷、运行环境恶劣以及操作不当。具体而言，变压器在运行过程中，绝缘材料会受到电场、温度、湿度以及化学腐蚀等多种因素的影响，导致材料性能逐渐下降，绝缘强度降低，增加内部放电的风险；绝缘结构设计时未能充分考虑电场分布、散热条件以及机械强度等因素，可能导致局部电场强度过高，引发内部放电；在变压器制造过程中，若存在气泡、杂质或绝缘层不均匀等问题，将直接影响绝缘性能，增加内部放电的可能性；变压器运行环境恶劣，温度过高、湿度过大或存在腐蚀性气体，将加速绝缘材料的老化过程，降低绝缘强度；在变压器运行过程中，若过电压冲击、过负荷运行或频繁启停，均可能对绝缘材料造成损伤，引发内部放电[1]。

1.2 内部放电故障的表现形式

油浸式电力变压器内部放电故障的表现形式多种多样，局部放电是变压器内部放电故障中最常见的形式，通常发生在绝缘材料中的气泡、裂纹或杂质等微小缺陷处，会产生电磁波、超声波以及热量等物理效应，对绝缘材料造成进一步损伤；火花放电通常发生在电场强度较高的高压绕组与低压绕组之间的绝缘层，当绝缘层受到损伤或击穿时，将产生火花放电，伴目前明亮的闪光与响声，会迅速破坏绝缘材料，导致变压器故障；电弧放电是变压器内部放电故障中最严重的形式，通常发生在绝缘层完全击穿时，伴目前强烈的弧光与高温，将迅速破坏变压器内部结构，导致严重故障甚至爆炸[2]。

1.3 内部放电故障的诊断方法

对油浸式电力变压器内部放电故障进行准确诊断是保障变压器安全运行的关键。电气测试是诊断变压器内部放电故障的重要手段，介质损耗因数测试可反映绝缘材料的损耗情况；局部放电测试可检测变压器内部的局部放电信号；耐压试验则可模拟极端条件下的运行情况，检验变压器的绝缘强度。化学分析是检测变压器油中的气体成分含量来判断内部放电故障的方法。变压器油在受热或放电时会分解产生氢气、甲烷、乙烷等各种气体，检测气体的含量比例，可推断出内部放电故障的类型及程度；物理检测是检测变压器内部的物理现象来判断内部放电故障的方法，超声波检测可捕捉局部放电产生的超声波信号；红外热像检测可检测变压器内部的温度分布；振动检测则可检测变压器运行时的振动情况，判断内部是否存在异常。

2油浸式电力变压器内部放电故障优化措施

2.1 改进绝缘结构设计

改进绝缘结构设计是预防油浸式电力变压器内部放电故障的有效手段。在绝缘结构设计时，应充分考虑电场分布、散热条件以及机械强度等因素，保证绝缘结构的合理性。具体而言，合理设计绝缘结构，使电场分布均匀，降低局部电场强度，减少内部放电的风险；加强绝缘结构的散热性能，降低绝缘材料的温度，延缓老化过程，提高绝缘强度；提高绝缘结构的机械强度，使其承受运行过程中的各种机械应力，避免因振动或冲击导致绝缘层破坏[3]。

2.2 提高制造工艺水平

提高制造工艺水平是减少油浸式电力变压器内部放电故障的重要途径。在制造过程中，应严格控制原材料质量，选用高质量的绝缘材料及导体材料，保证材料的性能及可靠性满足设计要求；在制造过程中，应加强工艺控制，采用真空注油工艺以减少气泡和杂质的产生，并采用先进的绕线工艺以提高绕组的紧密度及均匀性；在制造过程中，应加强质量检测工作，采用局部放电测试仪对变压器进行局部放电检测、采用介质损耗因数测试仪对绝缘材料进行损耗测试、采用耐压试验设备对变压器进行耐压试验。

2.3 加强运行维护

加强运行维护是保障油浸式电力变压器安全运行的关键。在运行过程中，定期对变压器进行外观检查、油位检查、温度检查以及声音检查，发现变压器存在的漏油、过热或异常响声等异常情况；定期对变压器进行介质损耗因数测试、局部放电测试、耐压试验以及油中气体分析，分析变压器的绝缘性能及运行状态，发现并处理潜在故障。在此基础上，定期对变压器进行保养，清洗散热器、更换老化部件以及调整运行参数可保持变压器的良好运行状态，延长使用寿命。

2.4 采用先进的故障诊断技术

采用先进的故障诊断技术是提高油浸式电力变压器内部放电故障诊断准确性的重要手段，在科技快速发展的背景下，人工智能、大数据分析以及物联网技术等各种先进的故障诊断技术不断涌现。利用神经网络、支持向量机等人工智能技术，对变压器内部放电故障进行智能诊断，训练模型自动识别和处理故障信号，提高诊断的准确性和效率；利用大数据分析技术，对变压器运行数据进行分析挖掘，掌握数据的规律，可发现潜在的故障模式及预警信号，为故障预防处理提供有力支持；利用物联网技术，将变压器与远程监控中心连接起来，实现实时监测，分析变压器的运行状态及故障情况，采取措施进行处理。

3结语

综上所述，油浸式电力变压器内部放电故障对变压器的安全运行构成严重威胁。为保障变压器的稳定运行及电力供应的可靠性，必须对内部放电故障进行深入研究与有效预防。改进绝缘结构设计、提高制造工艺水平、加强运行维护以及采用先进的故障诊断技术等措施，可显著降低内部放电故障的发生率，提高变压器的运行可靠性和安全性。目前科技快速进步及新型材料的应用，油浸式电力变压器的性能将得到进一步提升，为电力工业的发展提供坚实的支撑。

参考文献：

[1] 冯婷娜，王涛，王碧霞，等. 油浸式变压器绕组匝间短路故障对其内部电场分布的影响分析[J]. 电器工业，2024（1）：22-27.

[2] 王理丽，李子彬，李军，等. 基于声纹识别的油浸式变压器局部放电故障诊断研究[J]. 青海电力，2024，43（4）：36-41.

[3] 晏刚，李自荣，冉艳红，等. 基于油浸式机器人的变压器故障识别研究[J]. 智能计算机与应用，2023，13（6）：112-116，121.