摘要：本文简要的对现代火力发电企业中普遍采用的高压硅整流变压器常见故障、原因和检查方法作了阐述，并重点介绍了“3比值法”在变压器油色谱分析中的应用。
由于全球自然生态环境的日益恶化，各国对于本国企业的各项环保指标要求也越来越严，我国就颁布了一系列环保设备要求的苛刻奖惩措施。因此，全国各个工矿企业无不将环保设施安全可靠运行作为企业的头等要务来抓，这其中发电企业更是首当其冲成为国家重点治理环保企业，所以环保设施的安全稳定运行已经成为了关系到发电企业的经济利益攸关的核心设备。因此，如何保证发电企业环保设施中的重要设备电除尘高压硅整流变压器安全稳定运行和故障快速消除就成了一个重要课题。
一、高压硅整流变压器概况
1、高压硅整流变压器有二种阻抗形式：一为中阻抗，一为高阻抗。目前，中阻抗整流变压器集高、低阻抗整流变压器的优点为一体，在电场工况比较恶劣和负载变化比较大的情况下有较好的适应性；高阻抗变压器设计的回路总阻抗为35-40%，利用主回路总阻抗的积分特性，改善整流输出电压波形系数，以得到较低的峰值对平均值比，总阻抗值越高，则波形改善越明显，输出的电晕功率超高，使除尘器具备较高的效率。
2、整流变压器铁芯（矽钢片采用俄罗斯产冷轧Q135）结构采用低损耗全斜形式。整流变压器的高压硅堆采用自制环氧树脂封装雪崩二极管均压模块，具有极高的可靠性、良好的散热效果及造型。
3、高压硅整流变压器布置在电除尘顶部或室内，外壳防护等级IP54，变压器底部可设集油盘，硅整流变为高（中）阻抗，侧出线型（上出线型）。
4、高压硅整流变压器设有油温报警装置，油温高于70℃报警，85℃切断高压电源并发出声光报警信号。
5、高压硅流变压器设有不同档次的抽头，其直流输出电压和输出电流调节范围为0-100% 。
6、整流变压器油选用#25或#45号油。
7、高压硅整流变压器设、轻瓦斯报警、重瓦斯跳闸、并发出声光报警信号。
8、额定输出电压为72KV的整流变初级设三个抽头，分别是60KV档、66KV档、72KV档。
二、 高压硅整流变压器常见故障及处理方法
一般情况下，变压器工作的可靠性比较高，但在运行过程中，由于高压侧短路，整流硅堆烧毁、击穿，保护失灵等原因都会造成变压器故障。
1、变压器故障一般检查方法
（1）外观检查。检查变压器外壳及电源输入、输出侧是否完好，所有引线、紧固件必须紧固，无放电痕迹
（2） 测量绝缘电阻。低压绕组对地绝缘电阻应大于300MΩ，高压输出对地绝缘电阻应大于2000 MΩ，高压输出对低压绕组绝缘电阻值应大于500 MΩ。
（3） 测量低压绕组的直流电阻，直流电阻值与出厂值比较，其差别不应超出±2%范围
（4） 变压器油耐压试验，变压器油击穿电压≥35kv/2.5mm
（5） 变压器油色谱分析，根据特征气体进行初步判断变压器内部故障：
①运行中油中H2与烃类气体含量（体积分数）超过下列值时应引起注意：总烃含量大于150×10-6，H含量大于150×10-6，CH含量大于5×10-6
②烃类气体总和的产气速率大于0.5ml/h或相对产气速率大于10%月则认为设备有异常。
③变压器不同故障类型产生的气体
表1 不同故障类型产生的气体
故障类型 主要气体组成 次要气体成分
油过热 CH4,C2H4 H2, C2H6
油和纸过热 CH4,C2H4,CO,CO2 H2, C2H6
油纸绝缘中局部放电 H2, CH4, CO C2H2, C2H6,CO,CO2
油中火花放电 H2, C2H2 
油中电弧 H2, C2H2 CH4,C2H4, C2H6
油和纸中电弧 H2, C2H2,CO,CO2 CH4,C2H4, C2H6
注：进水受潮或油中气泡可能是氢气含量升高。
2、变压器吊芯检查和故障分析
变压器吊芯检查要求在晴朗干燥的天气进行，环境温度≥－15℃，铁芯在空气中暴露时间要求：空气相对湿度≤65%，暴露时间≤8h，空气相对湿度≤75%，暴露时间≤6h，空气相对湿度＞75%，不允许吊芯。
（1）用2500V摇表检查变压器铁芯对地绝缘电阻值与以前测试结果相比无显著差别。
（2）用2500V摇表检查硅堆的正方向极性,若反向阻值为0，则有可能是硅堆或电容击穿,把电容拆下测量,若阻值为0，则是电容损坏.若阻值正常，则是硅堆损坏。
（3）用万用表测量取样电阻值应与标示值一致
（4）断开高压绕组与硅堆连线，用万用表测量各高压绕组的直流电阻，测量值与出厂值比较偏差应不超出±2%范围，如相差悬殊，可判断该绕组损坏，如相差不大，可通过变比试验进一步确定。
（5）变比试验。断开高压绕组与硅堆的连线，用调压器从低压绕组输入电压5~10V，观察一次电流变化，如I1＞1A，则肯定有绕组短路情况。用万用表测每一个高压绕组的电压值，同匝数的绕组其电压应相等，否则电压较低的绕组应视为故障。若高压绕组相间相同匝数的通电压，而I1有明显变化，则低压绕组有短路现象。
（6）将高压绕组与硅堆连接，给低压绕组加250V的电压，若一次电流无增大是正常，若一次电流有明显变化，则可判定整流桥或电容损坏。
三、 变压器常见故障及原因
1、硅堆和均压电容烧毁原因：
（1）出厂元件质量不合格
（2）长期运行在高电压下，产生局部放电老化及受热作用下发生热老化，在电压的累积效应作用下击穿烧毁。
（3）受潮后击穿电压值下降等原因导致电化学击穿、热击穿、电击穿等击穿烧毁
2、高压引线断开原因：
（1）变压器引线安装工艺不良，线鼻松动，接触电阻大造成放电烧毁。
（2）引线与油箱距离较近，在变压器长期运行的机械振动作用下，使其位移造成高压引线对外壳放电烧毁。
 3、高压套管污闪原因：
（1）高压引线支持套管与油箱本体连接处密封不严，造成变压器油渗漏在套管表面，使污尘吸附。
（2）在阴雨天气等空气湿度大的情况下，高压套管表面电导加剧，使套管的泄露电流增加，使高压套管闪络电压等级下降，从而在工作电压下发生污闪跳闸事故。
 4、高压电场引线烧断原因
（1）选用导线材料不良（铁质导线）
（2）引线螺栓紧固不良，造成连接压力不够
（3）接头接触面不平，表面氧化或有污渍，导致接头实际接触面积减少，在发热和火花放电的长期作用下烧断。
四、 结合故障气体类型和“三比值”法处理整流变故障
2010年4月，三河发电公司#4机电除尘整流变变压器油在定期检验中发现4B21整流变变压器油总烃超标，总烃值到达587μl/l（气体色谱分析报表见表4）超过标准规定含量150μl/l，乙炔含量更是达到了511.7μl/l，远远超出了5μl/l的标准含量规定值。
表4气相色谱分析报表
设备名称 4B21变
采样日期 2010.4.15  试验日期 2010.4.15
编号 名   称  数   据   单  位 标准
1 氢(H2) 34.6 μl/l ≤150
2 一氧化碳(CO) 13.4 μl/l 
3 二氧化碳(CO2) 1414.7 μl/l 
4 甲烷(CH4) 13.4 μl/l 
5 乙烷(C2H6) 8.3 μl/l 
6 乙烯(C2H4) 53.7 μl/l 
7 乙炔(C2H2) 511.7 μl/l ≤5
8 总    烃 587.1 μl/l ≤150
水分：17.1mg/l    标准：投入运行前的油≤20mg/l，运行油≤35mg/l
审核：刘健美                             检测人员：刘俊梅
根据前述讨论判断变压器故障方法可知：
（1） 故障类型产生的气体分析：
根据表4气象色谱分析报表可知，变压器油中超标气体主要是乙炔气体，气体含量为511.7μl/l到达乙炔气体标准含量（5μl/l）100倍，由表1不同故障类型产生的气体分析可知，故障类型初步判断为变压器内部存在火花放电或电弧放电。
（2） “三比值”法分析：
将气象色谱分析数值按“三比值”法计算可知：
C2H2/C2H4: 511.7/53.7=9.53≥3  按比值范围编码为：2
CH4/H2:   13.4/34.6=0.39 ≥0.1~＜1按比值范围编码为：0
C2H4/C2H6: 53.7/8.3=6.46≥3按比值范围编码为：2
由表3故障类型判断方法可知：故障类型属于电弧放电。
综合故障类型产生气体的判断和“三比值”法分析，判断该变压器内部存在电弧放电现象。因此，将变压器检修重点定位为电弧放电部位查找。最终，经过仔细认真的检查，发现该变压器硅整流板上的分压电阻被击穿，更换电阻后变压器运行正常，油中各项气体含量全部合格。
五、 结束语
作为现代火电厂中越来越重要的环保设施，电除尘设施越来越受到重视，尤其是其核心设备高压硅整流变压器，往往一次除尘设施的故障停运会给企业带来高昂的环保惩罚代价。因此，作为一名电业工人保证环保设施的可靠稳定运行，不仅是为国家环保事业作出自己微薄的贡献，也是企业创造更大利润的不二基石。所以，在日常维护工作中一定要加强对高压硅整流变压器的定期检查工作，尤其是作好变压器油色谱分析工作，并结合故障气体类型和“三比值”法对变压器进行健康分析，将大大提高变压器的健康运行水平。

参考文献：
【1】陈天翔、王寅仲.电气试验，中国电力出版社，2005年