电力变压器故障的宏观规律

6.2.1　电力变压器故障曲线

从设计制造到退役报废的整个使用周期内，电力变压器的故障率随时间变化有一定的规律。可以用时间作为横坐标，故障概率作为纵坐标绘制出电力变压器故障曲线图。总体呈现出中间低、两边高的曲线，一般形象地称其为“浴盆曲线”，如图6.4所示。按照故障概率的大小，将故障率随时间变化情况分为三个阶段，分别为早期故障期、偶发故障期和损耗故障期。

图6.4　电力变压器故障宏观规律

（1）早期故障期。变压器的早期故障期主要是指变压器初装运行使用的1～3年。这一阶段属于系统机件磨合期，电力变压器在设计、制造、安装过程中可能出现的质量，工艺问题都容易在这一阶段暴露出来，总体特点就是故障率较高，但随着时间的推移，故障率会逐渐降低，达到低故障率稳定运行的状态。

（2）偶发故障期。偶发故障期是电力变压器稳定运行的时期，也是电力变压器主要的工作周期，一般持续15～20年。由于早期故障期内的故障逐渐得到排除，在这一阶段内变压器故障率总体呈现稳定在低水平运行的特点。即使有故障发生，也是偶发性的、随机的。如外部环境、人为维护不良、操作不当等偶发因素的影响使参数突然超过设计极限值，工艺缺陷、材料弱点在偶然因素的激发下形成的故障。

（3）损耗故障期。变压器的损耗故障期是指在变压器的偶发故障期之后，变压器有用寿命期的末期，电力变压器机件由于疲劳、损耗、老化等原因，机件本身容易出现物理、化学的变化（如疲劳断裂、阻抗值增大等），使机件性能达不到要求从而引起故障的发生。损耗故障期的特点是故障率随时间逐渐增大，并且增大趋势明显。

6.2.2　电力变压器故障的发展过程

电力变压器故障按照发展的过程可以分为突发性故障和潜伏性故障。突发性故障发展的过程快，瞬时发生，容易造成比较严重的后果。突发性故障具有偶然性，如雷击、负荷突变、人为误操作等。但是，通过避雷针、继电保护器等设备，该类故障也可以得到很好的预防。潜伏性故障是指故障从一个微小的缺陷开始，然后逐步发展，最后引发故障的发生。绝大部分的电力变压器故障是潜伏性故障。电力设备从最初的正常状态发展到缺陷状态，再逐步发展到故障状态通常有一段时间过程，少则几天，多则几个月。在故障发生前的这一段时间内，通常会伴随有故障特征。通过直观检测、预防性试验检测或绝缘油中气体分析等检测方法，可以发现故障隐患风险，及时地制定风险检修对策。图6.5所示是电力变压器故障发展过程示意图。

图6.5　电力变压器故障发展过程示意图

电力变压器的机件在T1时刻以前，在电热双重效应影响下工作状态稳定、正常。直到T1时刻，机件发生了缺陷，虽然机件仍可以工作，但随着时间的推移在逐渐劣化。在T1到T2时刻范围内，用检测方法尚不能捕捉到异常信号与故障特征。直到T2时刻后Tf时刻前，此时机件仍能工作但处于异常状态，用检测方法可以检测到异常信号与故障的特征。如果在这段时间内能够检测出反映电力变压器运行状态的参数异常，就可以根据这些异常参数对设备进行评估，确定相应的检修对策。从而降低变压器的故障风险，提高电力系统的可靠性。这一段宝贵的时间正是对电力变压器故障识别、检测、评估、决策和风险检修的关键时期。