電力變壓器常見(jiàn)故障及診斷技術(shù)

崔月松

[摘 要]變壓器是電力工業(yè)中的大型設(shè)備，其安全、可靠和高效的運(yùn)行對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高具有非常重要的意義。本文對(duì)電力變壓器常見(jiàn)故障及診斷技術(shù)進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]電力；變壓器；常見(jiàn)故障；診斷技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM41；F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）14-0075-01

變壓器的正常運(yùn)行是機(jī)械設(shè)備保持持續(xù)工作能力的關(guān)鍵，對(duì)企業(yè)的工作效率也會(huì)產(chǎn)生間接影響，確保變壓器的可靠性和穩(wěn)定性不僅需要選擇質(zhì)量?jī)?yōu)秀的變壓器，還要在平時(shí)的工作中定期對(duì)變壓器進(jìn)行檢查維修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器出現(xiàn)的問(wèn)題，有效延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，才能保證機(jī)械設(shè)備的可靠性。

一、電力變壓器常見(jiàn)故障分析

1、繞組故障

繞組故障是電力變壓器最嚴(yán)重的一種故障，其分為相間、層間和匝間的斷線、接地和短路等，經(jīng)常發(fā)生高能量放電或者電弧放電。電力變壓器繞組故障主要是由于電力變壓器加工制造過(guò)程中絕緣損壞或者老化而發(fā)生短路，周圍環(huán)境溫度比較高影響電力變壓器正常散熱，漏油造成電力變壓器油量不足，冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致電力變壓器過(guò)熱，并且電力變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷造成絕緣劣化，一旦發(fā)生短路沖擊會(huì)導(dǎo)致電力變壓器繞組松動(dòng)。

2、分接開關(guān)故障

電力變壓器分接開關(guān)故障主要分為有載調(diào)壓和無(wú)載調(diào)壓，有載調(diào)壓開關(guān)故障包括固定絕緣桿畸變、分接開關(guān)相間短路、過(guò)電壓電弧故障等，當(dāng)電力變壓器在短路狀態(tài)下，過(guò)電流會(huì)造成電力變壓器觸頭損壞，有時(shí)也會(huì)發(fā)生機(jī)械性故障，接頭焊接和導(dǎo)體接觸不良也會(huì)導(dǎo)致電力變壓器過(guò)熱性故障。

3、絕緣故障

大多數(shù)的電力變壓器故障和損壞主要是由于絕緣系統(tǒng)發(fā)生損壞，特別是油浸式變壓器，其主要包含固體絕緣介質(zhì)和液體絕緣介質(zhì)，如絕緣墊、絕緣板、絕緣紙等，液體絕緣介質(zhì)主要是指變壓器油，電力變壓器發(fā)生絕緣故障多是受到過(guò)電壓、油保護(hù)方式、濕度、溫度等因素的影響。

4、鐵芯故障

電力變壓器是電磁能量交換、變壓器傳遞的重要部件，其主要由鐵芯、繞組組成，電力變壓器鐵芯在靜電感應(yīng)下產(chǎn)生懸浮電位，如果電力變壓器鐵芯多點(diǎn)接地會(huì)在電力變壓器系統(tǒng)中形成回路，主磁通條件下產(chǎn)生大量電流，導(dǎo)致電力變壓器局部過(guò)熱，如果不能及時(shí)進(jìn)行處理解決，會(huì)造成電力變壓器繞組和油過(guò)熱，加速油紙的老化。

5、套管故障

電力變壓器套管故障經(jīng)常表現(xiàn)為相間閃絡(luò)和油箱擊穿，由于電力變壓器的表面污穢或裂紋會(huì)導(dǎo)致油箱擊穿，在實(shí)際應(yīng)用中相間閃絡(luò)主要是受到外界環(huán)境的影響。

二、電力變壓器常見(jiàn)故障的診斷技術(shù)

1、紅外技術(shù)故障診斷

針對(duì)變壓器的故障診斷，我們不僅可以選擇物理診斷方法，另外還可選擇一些現(xiàn)代化的先進(jìn)診斷手段，比如說(shuō)紅外診斷技術(shù)。紅外診斷技術(shù)一般是對(duì)變壓器實(shí)施無(wú)損檢測(cè)從而實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)。當(dāng)變壓器處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下，我們可以選擇紅外設(shè)備對(duì)變壓器實(shí)施全方位的掃描檢測(cè)，按照變壓器表面不同的溫度變化，能夠獲得紅外熱像數(shù)據(jù)，我們將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與綜合的分析，一般情況下變壓器表面所產(chǎn)生的溫差大約為0.1℃到0.5℃的范圍之內(nèi)。選擇紅外診斷技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于它不會(huì)因?yàn)樽儔浩魈幱谶\(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的高壓強(qiáng)電力而受到影響，所以在故障診斷的過(guò)程中也不會(huì)對(duì)變壓器的正常工作產(chǎn)生影響，能夠最大程度上的確保檢測(cè)對(duì)象和測(cè)量?jī)x器操作的安全性。采取紅外檢測(cè)技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生不必要的故障檢測(cè)資源浪費(fèi)，同時(shí)紅外檢測(cè)設(shè)備也能夠被重復(fù)的使用，在很大程度上提升了實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益，降低了診斷成本。

2、繞組變形檢測(cè)與局部放電測(cè)量

變壓器繞組變形是其發(fā)生故障的主要原因之一，如果變壓器繞組發(fā)生比較嚴(yán)重的變形或者直接燒壞，則會(huì)造成停電或其他故障的產(chǎn)生，所以我們能夠從繞組這方面當(dāng)成是診斷的突破口，從而了解到真正導(dǎo)致變壓器發(fā)生故障的原因。因?yàn)樽儔浩鞒隹诎l(fā)生短路，則會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的短路沖擊點(diǎn)動(dòng)力導(dǎo)致繞組出現(xiàn)變形或扭曲的情況，一般來(lái)說(shuō)都可以選擇頻譜法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，可以獲得繞組變形的具體情況數(shù)據(jù)。另外也可以選擇局部放電測(cè)量技術(shù)進(jìn)行診斷，這一技術(shù)不僅有在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)離線測(cè)量，還可以通過(guò)紅外線以及超聲波來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷的過(guò)程中選擇局部放電檢測(cè)，能夠有效的降低實(shí)際診斷時(shí)間，但因?yàn)樗鼘?duì)檢測(cè)設(shè)備的要求較高，成本也相對(duì)更高，所以在實(shí)際應(yīng)用中尚不普遍，還有待進(jìn)一步的完善。

3、模糊理論的故障診斷法

顧名思義，這是一種基于模糊理論的故障診斷技術(shù)，一般是用于判斷變壓器是否真正存在運(yùn)行故障，其診斷流程也比較簡(jiǎn)單。因?yàn)樵谶M(jìn)行故障診斷時(shí)會(huì)受到很多外部因素的干擾，很多故障并不能夠被清楚的反應(yīng)出來(lái)，并且不同的技術(shù)人員會(huì)對(duì)一些故障給出有差異的解釋，導(dǎo)致診斷結(jié)果常常會(huì)有一定的主觀性與不準(zhǔn)確性，一些時(shí)候甚至?xí)嬖谝欢ǔ潭壬系恼`判，從而對(duì)變壓器的實(shí)際故障診斷與檢修工作產(chǎn)生很大的影響，而應(yīng)用模糊理論故障診斷技術(shù)，就能夠有效的彌補(bǔ)實(shí)際工作中存在的這一缺陷。

4、三比值法

三比值法是變壓器在正常運(yùn)行下最重要的診斷方法。其三比值法的工作材料是利用氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙烴等氣體進(jìn)行檢測(cè)，并且利用這五種氣體的合理比例來(lái)對(duì)變壓器內(nèi)部故障的診斷。三比值法的優(yōu)點(diǎn)在于其檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)較為簡(jiǎn)單明了，并且分類也較為詳細(xì)，更加便于操作人員的實(shí)際操作，但同時(shí)，三比值法也存在了一定的缺陷，例如編碼缺損與邊界處理絕對(duì)等問(wèn)題。而經(jīng)過(guò)相關(guān)的測(cè)試，其三比值法的測(cè)試結(jié)果，其準(zhǔn)確率只有百分之六十左右。

5、特征氣體分析判斷法

特征氣體分析判斷法在很大程度上可以反映促使絕緣材質(zhì)分解的故障電熱源的事物本質(zhì)。與此同時(shí)，絕緣材質(zhì)的不同，其故障點(diǎn)產(chǎn)生氣體的特征也不相同。在絕緣紙的熱分解過(guò)程中，其主要的特點(diǎn)是故障點(diǎn)的局部能量與碳?xì)浠衔飪烧咧g形成正比例，前者密度越高，其后者的不飽和度就越高，而從相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)上看，故障點(diǎn)溫度與乙烯和乙烷的比例呈正方向發(fā)展，而故障點(diǎn)溫度與甲烷比例為反比。特征氣體分析判斷法的優(yōu)點(diǎn)在于促使故障的判斷更加直觀、方便與簡(jiǎn)單。相對(duì)其他的故障診斷方法，特征氣體分析判斷法一般不考慮比值方法，并且其方法在實(shí)際的使用中，應(yīng)當(dāng)與其他方法有效的結(jié)合。

6、大衛(wèi)比值法

大衛(wèi)比值法相對(duì)于比值法，其優(yōu)點(diǎn)在于保留了一些不完整的比值限值和無(wú)法比值的數(shù)據(jù)。大衛(wèi)三角形比值法的工作原理是比值點(diǎn)落在某個(gè)區(qū)域內(nèi)，那么該區(qū)域所對(duì)應(yīng)的故障類型就是比值對(duì)應(yīng)的故障類型。但是當(dāng)比值點(diǎn)處在故障區(qū)域的中間位置或是邊界線，大衛(wèi)比值法就無(wú)法正確的反應(yīng)故障的原因。

7、智能方法

智能方法主要有兩個(gè)具體方法，其中包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、范例推理法等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的工作原理是在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上利用變壓器油中色譜分析方法，對(duì)故障做出準(zhǔn)確的診斷，但由于輸入輸出關(guān)系的復(fù)雜性，使其網(wǎng)絡(luò)性也逐漸下降。范例推理法是一種較為簡(jiǎn)單的鄰搜法，并可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行問(wèn)題的搜索，現(xiàn)如今的范例推理法大多數(shù)是以歐氏距離為基礎(chǔ)而進(jìn)行的范例搜索。

總之，電力變壓器是確保整個(gè)電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵要素，它的內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因而很容易出現(xiàn)一些大大小小的故障，需要對(duì)其進(jìn)行定期檢查，而且一般情況下其所需要的修復(fù)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。電力變壓器在保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性上發(fā)揮了重要的作用，只有科學(xué)有效的方法，合理地解決變壓器出現(xiàn)的各種故障，就能保證實(shí)際電壓穩(wěn)定。

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