摘要:由于电力变压器大多数工作在环境特殊的条件中，且用户在利用变压器进行生产时没有按照变压器的使用规定，使得变压器长期工作在超负荷状态，铜损增大从而缩短了变压器的使用寿命，所以应按照正确的使用规程使用变压器，这样可以增加变压器的使用寿命。经常对变压器进行变压器色谱分析可以及早发现变压器内部故障的表面特征，及时跟踪从而降低维修成本。
关键词:变压器;铁芯故障;故障诊断;故障排除;绕组
近年来，随着用电的工业化、商业化的出现，每年都在不断提高电力系统的供电可靠性和供电质量。供电可靠性要得到真正意义上的提高，我们必须对构成电力网中三大部分进行关键性的提高。
电力网是由送电、变电、发电构成的，我们之所以得到一个照明系统常用的220V电压，中间是经过了发电厂、变电站、配电所的电力变压器，发电机由于其本身绝缘限制，一般电压等级在6kV、10kV，如果不通过升压变压器进行远距离输送电能的话，必然会导致功率损耗大，严重影响供电质量和可靠性，为了减少输电线路在线路阻抗的作用下损耗过大的功率，我们采用电力变压器对发电机的输出电压进行升压。由于发电机的输出功率是一定的，提高电压等级就可以降低电流，当输电线路上的电流降低，其有功耗损也得到一定的降低。电力变压器不是永远没有故障，据统计，电力变压器的故障占电气设备总故障的30%，而且变压器故障的多样化造成查找困难，加上设备的限制，很多时候都是通过经验判断变压器故障是由哪种原因造成，及时发现变压器存在故障、及时排除故障可以延长变压器的使用寿命，是提高供电可靠性的手段之一。
一、变压器的用途、分类与工作原理
(一)变压器的用途
变压器是利用电磁感应，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间变换交换电压或电流的一种静止电气设备。各种不同的用电设备常常需要不同电压的电源，我们日常生活用的电灯、电器的工作电压为220V;安全照明用灯的电压为36V、24V或12V;三相交流电动机一般用380V电压。从电力系统的角度来看，一个电力网将许多发电厂和用户联系在一起，分成主系统必须是统一的一种电压等级，这也需要各种规格和容量的变压器来连接各个系统。所以说电力变压器是电力系统中不可缺少的一种电气设备。
在实际工作中，变压器除了用来变换电压外，还用来变换交流电流，交换阻抗，改变相位等。
(二)变压器的分类
变压器有不同的使用条件、安装场所，有不同的电压等级和容量级别，有不同的结构形式和制冷方式，所以应按不同原则进行分类。
1.按用途不同。变压器分为电力变压器，特种变压器，仪用互感器、试验用的高压变压器和调压器等。
2.按绕组构成不同。变压器分为双绕组，三绕组、多绕组变压器和自耦变压器。
3.按铁芯结构不同。变压器分为芯式和壳式变压器。
4.按相数的不同。变压器分为单相、三相、多相变压器。
5.按调压方式不同。变压器分为无励磁调压变压器，有载调压变压器。
6.按冷却方式不同。变压器分为干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、强迫循环导向冷却变压器、充气式变压器。
7.按线圈结构不同。变压器分为单线圈变压器、双线圈变压器、三线圈变压器及多线圈变压器。
8.按中心点绝缘不同。变压器分为全绝缘变压器和半绝缘变压器。
(三)变压器工作原理
变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理(如上图所示):当一次侧绕组上加上电压1时，流过电流1，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势1，2，感应电势公式为:E=4.44fNm。
式中:E——感应电势有效值;F——频率;N——匝数;m——主磁通最大值。
由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势1和2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压1和2大小也就不同。
当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流(0)，这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流0，一部分用来平衡2，所以这部分电流随着2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。
上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。
二、变压器铁芯故障
(一)铁芯故障的种类
铁芯有两大基本结构开式，即壳式和芯式，它们的主要区别在于磁路即铁芯与绕组的相对位置，绕组被铁芯包围的称为壳式;铁芯被绕组包围时称为芯式。
芯式变压器特点是绕组包围铁芯，铁芯处于器身内芯，故称芯式或内芯式，判断的标准是总有几个绕组的一边没有铁芯或铁轭而壳式变压器特点是铁芯包围绕组，故称壳式变压器或外铁式变压器。它主要用在家用视频电器或特大型变压器上，可拆分小件到现场组成整体变压器，一般情况下壳式铁芯是水平放置，芯式铁芯是垂直放置的，大容量的芯式变压器由于运输高度所限、压缩了上下铁轭的高度，以增加旁轭的办法增加磁路。将变压器铁芯做成单相三柱(一个芯柱)单相四柱(两个芯柱)或三相五柱(三个芯柱)。它们仍保留芯式结构的特点，因此它们虽有包围绕组的旁轭，仍属于芯式结构。
(二)铁芯的结构
铁芯的夹紧一般有两种结构形式，一是铁芯柱无孔绑扎及铁轭上穿螺杆的结构，另一个是铁芯柱无孔绑扎及铁轭无孔的拉带结构。(1)铁芯的钢夹紧装置是使整个铁芯构成一个整体的坚固结构，它的结构应能满足如下要求:夹紧装置一般做成框架式、此夹紧装置的结构上要保证能承受铁芯本体的紧力;(2)夹紧装置在结构上应能通过各类绝缘件可靠地对绕组进行压紧，支撑所有引线和装置器身上的所有绝缘件及组件，并应具有器身在油箱中的定位结构和保证器身运输中稳定的定位结构;(3)夹紧装置与铁芯相接触的面一定要平整，且夹紧装置不得有任何变形，以保证铁芯能够均匀受力，铁芯片的边缘应不出现翘起，铁芯各处的“波浪”应保证最小，铁芯励磁时噪声要符合标准要求;(4)为防止铁芯多点接地，结构钢件应用专门的绝缘件与铁芯本体隔开;(5)夹紧装置与铁芯相接触处必须有可靠的绝缘件隔开。
(三)铁芯接地
变压器在运行中，铁芯以及固定铁芯的金属结构零件、部件等，均处于在强电场中，在电场作用下，它具有较高的对地电位。如果铁芯不接地，它与接地的夹件及油箱之间就会有电位差，在电位差的作用下，会产生断续放电现象。另外，在绕组的周围具有较强的磁场。铁芯和零部件都处在非均匀的磁场中，它们与绕组的距离和不相等，所以各零部件被感应出来的电动势大小也各不相等。彼此之间因而也存在着电位差，铁芯和金属构件上会产生悬浮电位差，电位差虽然不大但也能击穿很小的间隙。因而也会引起持续性的微量放电，这些现象是不充许的，而要检查这些不断续放电的部位是非常困难的。因此，必须将铁芯以及固定铁芯等金属零部件可靠接地，使它们与油箱同处于地电位。