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變壓器故障的種類多種多樣，按故障發生的部位可分為外部故障和內部故障；按故障發生的過程可分為突發性故障和長年累月逐步擴展而形成的故障，這些故障可能相互影響、轉化，使故障更趨嚴重。
變壓器故障分析和診斷的方法很多，主要有直觀檢查方法、電氣預防性試驗方法、油中溶解氣體分析法(DGOA)、專家系統(TFDES)及人工神經網絡法(TFDANN)、智能型系統法(TFDAI)幾種。
一、直觀檢查方法
1.溫度過高或聲音異常
其原因可能是過負荷運行、環境溫度超過40℃、冷卻系統故障、漏油引起油量不足等。
2.振動、響聲異常及有放電聲
其原因可能是電壓過高或頻率波動，緊固件松動，鐵芯緊固不良，分接開關動作機構異常，偏磁現象等，外部接地不良或未接地的金屬部分出現靜放電，瓷件、套管表面粘附污穢引起局部火花、電暈等。
3.氣味異常或干燥劑變色
其原因可能是套管接線端子不良或接觸面氧化使觸頭過熱產生異味和變色，漏磁通、渦流使油箱局部過熱，風扇、潛油泵過熱燒毀產生的異味，過負荷造成溫升過高，外部電暈、閃絡產生的臭氧味，干燥劑受潮變色等等。
4.油位計指示大大低于正常位置
其原因可能是閥門、密封圈部位焊接不好或密封不良漏油，油位計損壞漏油，以及內部故障引起噴油。
5.瓦斯繼電器的氣室內有氣體或瓦斯動作
其原因可能是內部局部放電，鐵芯不正常，導電部分過熱。
6.防爆裝置的防爆膜破裂、外傷及有放電痕跡
其原因可能如瓦斯、差動等繼電器動作，一般為內部故障。
7.瓷件、瓷套管表面出現龜裂、外傷和放電痕跡
其原因可能是過電壓或機械力引起。
幾乎所有的故障一開始都是經直觀檢查發現的，它是發現故障的zui開始和必經的步驟。但要進一步分析原因，必須利用有效的檢測手段來診斷。
二、電氣預防性試驗方法
試驗項目次序基本上是按照項目的重要性排列的。在總共32個試驗項目中，有些是在變壓器解體后才能進行的，有些是與其它項目同時進行或附帶進行的，有些是變壓器投運前或投運后的例行檢查、試驗項目，有些項目在特殊情況下進行，而交流耐壓試驗是一種破壞性試驗，對試驗變壓器的要求很高，現場條件一般很難滿足，所以是變壓器絕緣水平的一種考核項目。
有資料表明，同一電壓等級、同樣容量、同一規格的變壓器，其絕緣電阻值有時會相差比較大，這并不能說明這些變壓器絕緣水平有差距，而往往是因為變壓器絕緣結構的設計、絕緣材料選用的不同所致。但是，對于鐵芯、夾件、穿心螺栓等部件，測量絕緣電阻往往能反映故障、說明問題。
這主要是因為這些部件的絕緣結構比較簡單、絕緣介質單一，正常情況下基本上不承受電壓，絕緣更多的是起“隔爆”作用，而不象繞組絕緣要承受高電壓。
實踐表明，對于電容性設備，如電容型套管、電容式電壓互感器、耦合器電容器等，測量tanδ和電容量Cx(實際上是根據Cx的變化量ΔCx進行判斷)仍然是故障診斷的有效手段。不僅如此，tanδ和電容量Cx已經從離線測量發展到了在線監測階段。
絕緣油試驗、油中含水量、油中含氣量以及油中糠醛含量測量都屬于油試驗或油化驗的范疇。而作為一種故障診斷方法，油試驗似乎沒有得到應有的重視。造成這種狀況的原因之一在現場，在實際工作中，有時會發生這樣的事情：對同一臺設備取油樣，高壓試驗班的結果與油化驗班的結果有較大出入。
實例：
對110kV少油斷路器做泄漏電流，試驗時發現：泄漏電流值超標，初步判斷絕緣拉桿受潮。而這時，油化驗的結果也顯示，油中含水量超標。zui后的檢查結果是，斷路器頂部將軍帽有砂眼，下雨時進水。油化驗的結果有一定分散性，這種分散性來源于取樣、送檢、化驗全過程。其實，油中溶解氣體分析也有類似的問題，例如分析CO2的含量時，要防止油中特征氣體的逸出、回溶、外界氣體的侵入。因為空氣中本來就含有約0.3%的CO2。
總的說來，油化驗在變壓器故障診斷中還是有較大價值的。比如：糠醛含量的大小能夠反映絕緣的老化程度；絕緣油的耐壓試驗能說明油質的好壞等等。
1.局部放電測量和繞組變形檢測
導致繞組變形的原因主要有：
①繞組絕緣和機械結構強度先天不足，繞制工藝粗糙，承受正常容許的短路電流沖擊能力差；
②變壓器出口短路，出口短路形成的巨大的短路沖擊產生的電動力使繞組扭曲、變形。變壓器繞組變形檢測正成為一個研究熱點，同時也是一項必須突破的故障診斷技術。根據資料介紹，可以采用頻譜法等來檢測變壓器繞組變形，但目前還沒有形成相應的判斷標準和規范。
在現有的條件下，對變壓器繞組嚴重變形故障的診斷可以通過變壓器空載試驗、短路試驗及阻抗測量實現。當繞組發生變形時，變壓器內部的磁路結構發生變化，空載電流及損耗、短路損耗及阻抗會發生一定的變化，通過橫向相間比較、縱向歷史數據比較，有可能判斷。
三、油中溶解氣體分析法
通過油中溶解氣體分析試驗發現：任何一種特定的烴類氣體的產生速率隨溫度變化，在特定的溫度下，有某一種氣體的產氣率會出現zui大值；隨著溫度升高，產氣率zui大的氣體依次為CH4、C2H6、C2H4、C2H2。
過熱、電暈和電弧是導致油浸紙絕緣中故障特征氣體產生的主要原因，這些故障特征氣體主要有：H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H6、C2H4、O2和N2。總烴是指CH4、C2H2、C2H6、C2H4這4種氣體的總量。
由于分接開關接觸不良，鐵芯多點接地和局部短路，導線過電流發熱和接頭不良等變壓器內部裸金屬過熱引起油裂解的特征氣體，主要是CH4、C2H4，其次是C2H6。
變壓器內部發生各種性質的故障都要產生H2，當H2含量偏高時，可能是變壓器中進水.變壓器主要的絕緣材料是絕緣油、絕緣紙和板等，在運行中將逐漸老化。絕緣油分解產生的主要氣體是氫、烴類氣體，而絕緣紙等固體材料分解產生的主要氣體是CO和CO2。
變壓器發生低溫過熱性故障，因溫度不高，往往油的分解不劇烈，因此烴類氣體的含量并不高。而CO、CO2含量變化較大，故而用CO和CO2的含量判斷變壓器固體絕緣老化狀況。
基于油中溶解氣體類型與內部故障性質的對應關系，提出了多種以油中特征氣體為依據的判斷設備故障的方法。
油中溶解氣體分析方法是充油電氣設備內部故障早期診斷的有效方法，這不僅為IEEE所認可，而且被實踐所證實。對于電氣設備中充油量zui大的電力變壓器，油中溶解氣體分析自然是非常有效的故障診斷方法。
