電力變壓器故障分析與診斷探討

黃 成 張繼鵬

長(zhǎng)春龍?jiān)措娏υO(shè)備有限公司

電力變壓器故障分析與診斷探討

黃 成 張繼鵬

長(zhǎng)春龍?jiān)措娏υO(shè)備有限公司

變壓器故障的檢測(cè)技術(shù)是電力變壓器故障診斷分析的主要手段。故障診斷中故障性質(zhì)診斷由于方法很多在實(shí)際應(yīng)用中得到推廣，故障診斷中故障部位診斷還處于探索期，沒(méi)有什么具體的方法，如果故障部位診斷也有探索成功得到方法，那對(duì)于故障的排除具有非凡的意義。在故障發(fā)生后，能第一時(shí)間分析出故障性質(zhì)，判斷出故障部位，就能快速排除變壓器故障，對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性的提高幫助非常大。鑒于此，本文主要分析電力變壓器故障分析與診斷。

電力變壓器；故障分析；診斷

1、變壓器的結(jié)構(gòu)和分類

1.1 變壓器的結(jié)構(gòu)

變壓器的結(jié)構(gòu)由本體設(shè)備和附屬設(shè)備兩大部分構(gòu)成。本體設(shè)備部分主要有變壓器器身、變壓器油、油箱組成。其中油箱的作用是容納變壓器器身和變壓器油；變壓器油的作用是用于器身冷卻、防腐和絕緣；變壓器器身由線圈、鐵芯及其夾緊裝置構(gòu)成。附屬設(shè)備部分包括高壓套管、低壓套管、油枕、分接開關(guān)、呼吸器、防爆管、散熱器、凈油器、氣體繼電器、溫度計(jì)等。

1.2 變壓器的分類

變壓器按冷卻和絕緣介質(zhì)的不同可分為三類：一是油浸式電力變壓器，采用礦物油作為冷卻和絕緣介質(zhì)；二是氣體絕緣電力變壓器，采用人工合成的氣體作為冷卻和絕緣介質(zhì)；三是干式電力變壓器，采用空氣作為冷卻和絕緣介質(zhì)。

2、電力變壓器的故障類型

(1)相間短路故障。這種故障會(huì)造成流過(guò)繞組的故障電流提升，其提升值甚至可能達(dá)到正常流過(guò)繞組電流的數(shù)十倍，從而造成變壓器內(nèi)部過(guò)熱。同時(shí)，故障電流產(chǎn)生的電應(yīng)力也會(huì)作用在繞組上，嚴(yán)重的就可能造成繞組發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致短路和絕緣損壞故障的發(fā)生；(2)鐵芯多點(diǎn)接地。在正常情況下，變壓器的鐵芯不允許多點(diǎn)接地，一旦出現(xiàn)兩個(gè)接地點(diǎn)，那么就會(huì)導(dǎo)致鐵芯渦流出現(xiàn)，進(jìn)而使得變壓器的繞組溫度和油溫都明顯提高，而這會(huì)加速變壓器油的分解，進(jìn)而導(dǎo)致故障發(fā)生；(3)絕緣故障。變壓器的絕緣主要包括絕緣板、絕緣墊、變壓器油。在高溫、高壓、水分的侵蝕下，這些絕緣材料可能會(huì)加速老化，進(jìn)而可能導(dǎo)致局部溫度過(guò)高或局部發(fā)生放電，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)使變壓器發(fā)生跳閘故障；(4)匝間短路。出現(xiàn)這種故障會(huì)造成變壓器的繞組溫度過(guò)高和局部放電發(fā)生；(5)斷線故障。變壓器因?yàn)榘惭b施工不合理等因素的影響，可能會(huì)造成接頭松動(dòng)、引線脫落等情況，而這些故障可能會(huì)導(dǎo)致變壓器發(fā)生斷線故障。一旦電力變壓器發(fā)生斷線故障，三相電壓就無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡，此時(shí)會(huì)提高變壓器的空載損耗，嚴(yán)重的甚至可能在斷口處引發(fā)放電現(xiàn)象。

3、電力變壓器的故障診斷技術(shù)探討

3.1 推理診斷技術(shù)

第一點(diǎn)是相對(duì)簡(jiǎn)單的閥值比較法，也就是通過(guò)對(duì)電力變壓器的故障的診斷，避免出現(xiàn)判斷的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于絕對(duì)化的問(wèn)題；第二點(diǎn)是復(fù)雜模式識(shí)別，通過(guò)此技術(shù)可以進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)的測(cè)定，從而幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)電力變壓器故障的快速診斷；第三點(diǎn)是綜合故障診斷法，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與證據(jù)理論等多種現(xiàn)代化的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)于故障的診斷。

3.2 紅外線診斷技術(shù)

除了溶解氣體技術(shù)以外，在變電器的維護(hù)工作當(dāng)中，對(duì)于紅外線技術(shù)的使用也非常普遍。在紅外線的原理當(dāng)中，有許多相關(guān)的技術(shù)可以被利用在對(duì)電力設(shè)備的檢查當(dāng)中。根據(jù)相關(guān)研究者的調(diào)查分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅外線技術(shù)可以有效的對(duì)電力變壓器的故障進(jìn)行檢測(cè)，其主要是通過(guò)紅外線的波長(zhǎng)，對(duì)變壓器的整體溫度進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)紅外線波長(zhǎng)的不同，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器溫度變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)電力變壓器進(jìn)行故障排查和檢修，確保變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 人工智能診斷技術(shù)

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展，在提高了人們生活水平的同時(shí)，也為我國(guó)的企業(yè)發(fā)展提供了先進(jìn)的技術(shù)支持，人工智能技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于對(duì)于電力變壓器故障的診斷當(dāng)中。在人工智能理論的支持下，通過(guò)與目前所了解的故障診斷經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)電子技術(shù)的使用，建立出相應(yīng)的故障診斷與檢修的資料庫(kù)，通過(guò)對(duì)于資料庫(kù)的不斷完善，可以為電力檢修工作人員提供更多的技術(shù)理論支持。

3.4 其他判斷方法

目前，我國(guó)所使用的變壓器主要可以分為配電變壓器、箱式變壓器以及高壓超高壓電力變壓器，而浸式變壓器作為我國(guó)目前被廣泛使用的變壓器，也可以根據(jù)其自身的特點(diǎn)進(jìn)行故障判斷。在對(duì)該種變壓器的維護(hù)工作當(dāng)中，判斷故障的手段也可以根據(jù)測(cè)量其溫度和氣味的方式。通過(guò)溫度的判斷，可以充分得知電力變壓器的實(shí)際工作情況，一旦出現(xiàn)溫度過(guò)熱，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行緊急處理，否則會(huì)造成變壓器的短路，進(jìn)而有火災(zāi)的危害。維護(hù)工人就是對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行了測(cè)量，再根據(jù)變壓器的外部裸露電線的破損程度來(lái)判斷變壓器是否出現(xiàn)了故障。維護(hù)工人也會(huì)對(duì)變壓器的油溫進(jìn)行監(jiān)控，一般會(huì)使用溫度計(jì)來(lái)測(cè)試變壓器的油溫，以此來(lái)判斷變壓器是否出現(xiàn)短路故障。有時(shí)變壓器只是因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)才會(huì)發(fā)熱，因此為了避免誤判，維護(hù)工人也會(huì)適當(dāng)停止變壓器的運(yùn)作并使其冷卻，觀察變壓器的冷卻時(shí)間。而對(duì)于氣味的判斷方面，工人們依據(jù)自己長(zhǎng)時(shí)間維護(hù)變壓器的工作經(jīng)驗(yàn)判斷，機(jī)器的運(yùn)作如果處于正常的狀態(tài)與發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的氣味是不同的。當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)了不同的氣味，就會(huì)針對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，并及時(shí)的排除故障。

總之，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，電力系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用。電力系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)電能進(jìn)行輸送，在電能輸送的過(guò)程中，經(jīng)常需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，這個(gè)負(fù)責(zé)能量轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)就是變壓器。在變壓器運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)槟承﹥?nèi)部因素和外部因素導(dǎo)致其發(fā)生故障，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，給社會(huì)各系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成不良影響。在現(xiàn)實(shí)生活中，變壓器故障的類型有很多。為了防止變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生故障，使用正確的方法對(duì)其進(jìn)行診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，將故障消滅在萌芽狀態(tài)最為關(guān)鍵。

[1]高駿.電力變壓器故障診斷與狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)研究[D].華中科技大學(xué)，2011.

[2]鄭含博.電力變壓器狀態(tài)評(píng)估及故障診斷方法研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[3]武中利.電力變壓器故障診斷方法研究[D].華北電力大學(xué)，2013. [4]高權(quán).電力變壓器故障分析與診斷[D].華北電力大學(xué)(河北)，2009. [5]潘巍巍.電力變壓器故障診斷與定位的研究[D].浙江大學(xué)，2004.