芻議變電站變壓器故障診斷

何宏基

【摘要】變壓器是變電站系統(tǒng)的主要組成部分，關(guān)系著變電站可否正常運(yùn)行。當(dāng)變電站的變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行故障。筆者針對(duì)變壓器運(yùn)行時(shí)存在的故障進(jìn)行診斷，由此找到影響變壓器正常運(yùn)作甚至是影響整系統(tǒng)的問(wèn)題，并對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，提出防止變壓器解決對(duì)策，以求減少變電站變壓器的故障。

【關(guān)鍵詞】變壓器；故障

0引言

變電站變壓器是否可以正常運(yùn)行帶動(dòng)著整個(gè)電力設(shè)備的可靠、安全、優(yōu)質(zhì)。然而仍舊存在一些誤動(dòng)方面的問(wèn)題，這就很有可能造成變電站變壓器非正常情況下的停運(yùn)，從而嚴(yán)重的影響到發(fā)電站的穩(wěn)定運(yùn)行。有鑒于此，筆者針對(duì)改造或者是新建的變電站變壓器的差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行分析，從而找出一些防止變壓器差動(dòng)誤動(dòng)的對(duì)策，以求為我國(guó)變電站的正常運(yùn)行提出力所能及的幫助。

1簡(jiǎn)單闡述變電站變壓器故障

電力變壓器作為變電站乃至電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的調(diào)配功能，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障中，與變壓器相關(guān)的故障要占到電網(wǎng)系統(tǒng)總故障的一半左右，因此變壓器的正常工作對(duì)于電力系統(tǒng)或者用戶來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。

變壓器的故障一般具有突發(fā)性的特點(diǎn)，在故障發(fā)生之前很難有明顯的故障，這樣就很難做到對(duì)變壓器的故障采取一些預(yù)防措施進(jìn)行處理，另外，變壓器出現(xiàn)的故障一般來(lái)說(shuō)造成的結(jié)果比較嚴(yán)重，電網(wǎng)上一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障的話將會(huì)對(duì)附近的網(wǎng)絡(luò)造成嚴(yán)重的影響，而如果居民區(qū)或者工廠的變壓器出現(xiàn)故障后會(huì)造成大面積的停電，對(duì)生產(chǎn)和生活造成嚴(yán)重的影響。變壓器發(fā)生故障后需要的修復(fù)時(shí)間也比較長(zhǎng)，一般需要幾個(gè)小時(shí)甚至需要耗時(shí)一到兩天才能修復(fù)完畢。因此，對(duì)變壓器的故障診斷和研究有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義的，通過(guò)對(duì)變壓器出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和總結(jié)，采取一些可行的辦法和措施在變壓器運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對(duì)變壓器的性能做出可靠的評(píng)估，為變壓器故障的診斷提供可靠的依據(jù)，為變壓器的維修和保養(yǎng)做好充分的準(zhǔn)備。變壓器在出現(xiàn)故障前它的性能會(huì)發(fā)生緩慢的變化，因此通過(guò)對(duì)變壓器運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)的監(jiān)控就能實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的在線故障診斷，因此，本文采取變壓器油色譜故障診斷技術(shù)對(duì)變壓器中的故障進(jìn)行診斷處理是具有十分重要意義的。

2 變電站變壓器故障分析及處理方法

2.1油溫異常時(shí)

一般情況下，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常時(shí)，其溫度不斷上升，同時(shí)，油溫比平時(shí)高出10攝氏度以上或負(fù)載不變。主要表現(xiàn)為：

1）油位不正甚至滲漏：①油面低：可能是漏油，也可能是工作人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，同時(shí)亦可能是由油枕容量與運(yùn)行的需求不相符合，或是天氣氣溫過(guò)低且油量不足；②假油位：防爆管道氣孔堵塞或者油枕吸管器、油標(biāo)管堵塞等都可能出現(xiàn)假油位。由于以上幾種現(xiàn)象較為普遍，應(yīng)不定期地進(jìn)行巡視和檢查；

2）內(nèi)部故障：①渦流異常發(fā)熱：類似于變壓器的線圈放電異常、引線的接頭摩擦生熱以及繞組出現(xiàn)短路等都可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象；②形成回路發(fā)熱：有時(shí)鐵制油箱出現(xiàn)問(wèn)題或者是電流不平衡都會(huì)導(dǎo)致油溫異常。內(nèi)部故障嚴(yán)重狀態(tài)下將同時(shí)引發(fā)其他系統(tǒng)故障，甚至導(dǎo)致防爆管或壓力釋放閥噴油，因此應(yīng)馬上停用變壓器并進(jìn)行檢查維修；[1]

3）冷卻器冷卻效果故障：如果工作人員疏忽導(dǎo)致變壓器的散熱器閥門沒(méi)有打開(kāi)，或者是冷卻器機(jī)器老化常年失修導(dǎo)致溫度計(jì)指示失靈，又或者是污垢長(zhǎng)年累積等外部原因都可能引起變壓器的溫度異常。諸如以上情況，為提高使冷卻器回歸正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工作人員應(yīng)經(jīng)常檢查和清理冷卻器系統(tǒng)。

2.2聲音異常時(shí)

如果變壓器正常工作，其聲音表現(xiàn)為連續(xù)且均勻，反之則會(huì)出現(xiàn)亂七八糟的奇異聲音且不均勻。因此，我們?cè)谠\斷變壓器是否正常工作時(shí)，可以以聲音為依據(jù)之一，及時(shí)作出反映和應(yīng)對(duì)措施。變電站聲音異常時(shí)主要有以下幾種故障問(wèn)題：

1）繞組短路：其外在表現(xiàn)是出現(xiàn)類似于水沸騰的聲音，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生轟鳴聲，同時(shí)油位升高且溫度急劇變化。由于嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致火災(zāi)，故障診斷人員應(yīng)馬上采取行動(dòng)，嚴(yán)肅認(rèn)真處理；

2）局部放電：當(dāng)聽(tīng)見(jiàn)如低聲細(xì)語(yǔ)的放電聲時(shí)，可判斷為系統(tǒng)內(nèi)部零件接觸不良；當(dāng)出現(xiàn)持續(xù)且均勻的“絲絲”聲時(shí)則可判斷為沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)清理導(dǎo)致污垢堆積，可能是局電接不良或漏電。出現(xiàn)以上幾種情況時(shí)，應(yīng)馬上停用檢修變壓器；

3）超負(fù)荷運(yùn)行：當(dāng)監(jiān)視測(cè)量?jī)x表指針發(fā)生擺動(dòng)，瞬間出現(xiàn)音調(diào)高且音量大的類似于“呵呵”的間歇聲，一般為負(fù)荷變化過(guò)大，諧波作用導(dǎo)致產(chǎn)生，應(yīng)盡快進(jìn)行檢測(cè)；

4）螺絲釘或夾件松動(dòng)：當(dāng)電壓、電流無(wú)明顯異常，聽(tīng)到明顯雜音且遠(yuǎn)大于平常聲音聲音，一般是變壓器壓緊鐵芯的螺絲釘或內(nèi)部夾件出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致硅鋼片振動(dòng)增大；

5）過(guò)電壓：當(dāng)變壓器發(fā)出異于平常的尖銳聲音，則可能是電網(wǎng)發(fā)生單相接地或電磁共振，應(yīng)結(jié)合電壓表計(jì)的指示進(jìn)行綜合判斷。

2.3氣味，顏色異常時(shí)

1）吸濕劑變色：墊圈損壞以及吸潮過(guò)度或進(jìn)入油室的水量太多都可能造成顏色異常，應(yīng)綜合考慮氣候溫度等外部因素，進(jìn)行判斷；

2）防爆膜防爆管破裂：變壓器的絕緣強(qiáng)度降低或絕緣油乳，工作人員應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)防爆膜防爆管進(jìn)行維修處理；

3）套管出現(xiàn)污損：當(dāng)出現(xiàn)閃絡(luò)或電暈等異?，F(xiàn)象時(shí)會(huì)散發(fā)臭氧味，同時(shí)當(dāng)油泵遭到燒毀或者冷卻風(fēng)扇時(shí)也會(huì)發(fā)出燒焦氣味，以上兩種情況都是套管污損的外在表現(xiàn)，工作人員應(yīng)及時(shí)排查處理；

4）內(nèi)部零件松動(dòng)：如果線卡、引線（接線頭）處過(guò)熱，又或者是套管接線端部緊固部分松動(dòng)或引線頭線鼻子滑牙等都可能引起異常，使接觸過(guò)熱，嚴(yán)重氧化接觸面，顏色變暗失去光澤，破壞表面鍍層，應(yīng)定期對(duì)變電器內(nèi)部零件進(jìn)行審查。

3變壓器故障診斷的新型模式

一般來(lái)說(shuō)，變電站的變壓器的故障診斷與烴類氣體甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）和氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等氣體組成的所謂“特征氣體”的含量和組成息息相關(guān)。在電和熱的共同影響下，電力變壓器的有機(jī)絕緣材料和絕緣油會(huì)逐漸老化和分解，產(chǎn)生特征氣體，因此，想要探討電力變壓器可能存在的潛伏性故障，應(yīng)先分析特殊氣體的組成成分是什么以及其含量比例。在此理論基礎(chǔ)上，灰云模型和Levenberg-Marquardt算法應(yīng)運(yùn)而生，具有創(chuàng)新性和實(shí)踐性。[2]

3.1灰云模型

變電站變壓器故障診斷具有信息的不完全性、模糊性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，而灰云模型有助于提高變壓器故障診斷的準(zhǔn)確率。灰云模型即以電力電壓器故障診斷的標(biāo)準(zhǔn)值為基礎(chǔ)，引入軟化因子將分類界限值進(jìn)行適度擴(kuò)展，得到相對(duì)應(yīng)的分類界限區(qū)間。其主要結(jié)合變壓器故障診斷的實(shí)際情況，利用灰云理論將正太云應(yīng)用到白化權(quán)函數(shù)中，與傳統(tǒng)的變壓器故障診斷系統(tǒng)相比，灰云模型具有同時(shí)處理事務(wù)的模糊性和隨機(jī)性的特點(diǎn)。

3.2Levenberg-Marquardt算法

L-M算法其實(shí)是梯度下降法和牛頓法的結(jié)合。梯度下降法在開(kāi)始幾部下降較快，但在接近最優(yōu)值時(shí)，由于梯度趨于零，使得目標(biāo)函數(shù)下降趨緩；而牛頓法則能在最優(yōu)值附近產(chǎn)生一個(gè)理想的搜索方向。專家普遍認(rèn)為在變壓器故障診斷中，傳統(tǒng)的BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法收斂速度較慢且容易陷入局部極小值，因此難以推廣。與傳統(tǒng)BP網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合應(yīng)用于電力變壓器故障診斷，大大優(yōu)化了BP算法的局部搜索性能。

4結(jié)束語(yǔ)

變電站變壓器是電力系統(tǒng)中用于電能傳輸和轉(zhuǎn)化的重要設(shè)備之一，其安全可靠運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著重要作用。因此，對(duì)其故障診斷研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

【1】 劉人源.施工現(xiàn)場(chǎng)存在的安全管理問(wèn)題[J].內(nèi)江科技，2009

【2】 陳懿.工程進(jìn)度管理中存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].城市建設(shè)理論研究，2012