十千伏電力變壓器故障診斷方法研究

徐傳光

【摘要】隨著人們供電需求的日益增加，人們對(duì)供電的安全性和可靠性要求越來(lái)越高，這要求電力部門要不斷強(qiáng)化供電服務(wù)效率和質(zhì)量，做好電力線路檢修工作，尤其是減少變壓器故障問(wèn)題，從而最大限度減少電力故障的發(fā)生率。現(xiàn)如今我國(guó)的電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，傳統(tǒng)的電廠變壓器檢修方式已經(jīng)不能適應(yīng)大規(guī)模電網(wǎng)系統(tǒng)的線路檢測(cè)好故障診斷。本文著重分析了十千伏變壓器故障的表現(xiàn)以及處理方法，希望提升電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器故障診斷方法十千伏

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，通過(guò)改變交流電電壓以維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要裝置。以往我國(guó)的電力企業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)放在發(fā)電上，忽視了供電的安全可靠的重要性，導(dǎo)致在供電過(guò)程中時(shí)常出現(xiàn)電力故障問(wèn)題，給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)諸多不便。電廠供變電過(guò)程中維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定的最重要的設(shè)備就是變壓器，現(xiàn)如今電廠變壓器故障發(fā)生頻率最高的環(huán)節(jié)，極易出現(xiàn)短路事故，對(duì)電廠電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅。深入開(kāi)展電力線路檢修，是供電企業(yè)踐行科學(xué)發(fā)展觀的必然要求，也是時(shí)代發(fā)展下技術(shù)設(shè)備更新的必經(jīng)之路。

1十千伏電力變壓器的故障分類

十千伏變壓器屬于大型的電力設(shè)備，在其運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備自身會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，比如電廠出口短路、電流故障、線路故障、過(guò)熱性故障等等，以上種種問(wèn)題都有可能導(dǎo)致電廠變壓器故障問(wèn)題。線路電流、變壓器材料結(jié)構(gòu)以及電網(wǎng)線路決定變壓器運(yùn)行穩(wěn)定與否。變壓器一旦發(fā)生故障，會(huì)引發(fā)電廠變壓器中的絕緣材料損壞，進(jìn)而影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。變壓器故障分為三種類型，根據(jù)回路差異可分為磁路、油路以及電路三個(gè)類型。根據(jù)故障主體的不同可分為鐵芯、油質(zhì)、繞組等類型[1]。根據(jù)變壓器的主體可將故障分為外部故障和內(nèi)部故障。而導(dǎo)致變壓器故障事的原因非常復(fù)雜，其中最關(guān)鍵的就是變壓器的組件材料和電磁線。通常情況下，變壓器短路事故是由于自身不具備足夠強(qiáng)的短路能力而出現(xiàn)的，短路事故會(huì)導(dǎo)致絕緣材料爆裂，變壓器中繞組軸發(fā)生變形，使得絕緣材料無(wú)法支撐高負(fù)荷的電流沖擊，進(jìn)而造成電力系統(tǒng)的損傷。比如油浸式變壓器，在出口處極容易出現(xiàn)短路故障，這對(duì)于變壓器的正常運(yùn)行影響最大。這一類變壓器極容易出現(xiàn)油滲漏故障、變壓器油流帶點(diǎn)故障、互動(dòng)保護(hù)裝置故障燈。

電力變壓器的故障會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)展成為早期、偶然以及損耗三個(gè)階段的故障。其中變壓器最先使用的三年出現(xiàn)的故障為早期故障，其發(fā)生率會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低，早期故障的原因主要在變壓器設(shè)計(jì)制造方面的缺陷，比如設(shè)計(jì)不合理、使用材料不達(dá)標(biāo)、焊接裝配不合規(guī)格、質(zhì)量檢測(cè)粗糙等等[2]。過(guò)了早期故障后，變壓器進(jìn)入偶然故障階段，這些故障時(shí)偶然發(fā)生的，比如變壓器技術(shù)參數(shù)值超越極限值、運(yùn)行環(huán)境改變、人為因素等。在設(shè)備損害階段，也就是變壓器使用末期，損耗性故障發(fā)生越來(lái)越頻繁，其主要原因是由于變壓器內(nèi)部各類零部件出現(xiàn)老化，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)導(dǎo)致的，進(jìn)而使得部件疲憊、老化、腐蝕、磨損、抗阻增大等問(wèn)題。此外人為操作失誤也是導(dǎo)致變壓器短路的關(guān)鍵原因，很多檢修人員并不重視對(duì)變壓器短路事故后的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，不能排除引起事故的原因，比如電網(wǎng)線路故障、電網(wǎng)漏電、變壓器材料老化等，可見(jiàn)電廠變壓器檢修人員工作失誤也是引發(fā)變壓器故障的主要原因。

2變壓器故障處理方法

2.1基于模糊診斷原理故障分析

模糊診斷原理是指采用模糊知識(shí)庫(kù)、模糊推理以及人機(jī)界面等形式度持續(xù)發(fā)展的的以及一些不確定的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。模糊診斷理論依據(jù)與概率理論，是處理不確定信息的主要工具，它能夠有效提升至很短系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確定，并對(duì)某些不明原因的故障給出科學(xué)解釋。針對(duì)于十千伏的大型變壓器的故障診斷而言，擦用模糊診斷理論能夠迅速找出故障發(fā)生原因，客觀反映故障的不確定性。以十千伏的油浸式變壓器為例，采用模糊故障診斷方法可將其分為三個(gè)階段：一是將氣體溶解在油中，然后對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化分析；二是在模糊集的數(shù)據(jù)上對(duì)存在的相似關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；三是開(kāi)展動(dòng)態(tài)分類步驟檢測(cè)，從而找尋分類結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化結(jié)果。模糊原理故障分析法能夠有效判斷變壓器是否存在故障，尤其是針對(duì)十千伏變壓器、油浸式變壓器等類型，這一類變壓器故障診斷的單一一句就是產(chǎn)氣率，由于故障發(fā)生后不能作出全面的提示[3]。傳統(tǒng)的故障診斷方法只是參考了氣體的注意值，卻忽視了產(chǎn)氣率。采用模糊診斷方式能夠有效提升這一類變壓器的故障診斷準(zhǔn)確率。

2.2基于DGA的診斷方法

DGA變壓器故障檢測(cè)方法的原理是指，在常規(guī)條件下，當(dāng)變壓器的有機(jī)絕緣材料在電與熱雙重影響下出現(xiàn)老化分解現(xiàn)象后，會(huì)產(chǎn)生溶解在油中的多種氣體，比如氫氣、二氧化碳、一氧化碳、乙烯、甲烷等。一旦變壓器出現(xiàn)放電故障，氣體出現(xiàn)的速率會(huì)大大增加，故障會(huì)蔓延，故障事故會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，而氣體在油液中產(chǎn)生的氣泡擴(kuò)散和對(duì)流現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈。DGA的診斷方法是依據(jù)油液中氣體含量、種類來(lái)判斷故障類型的方式。在檢查氣體時(shí)，以CO、C2O的占比最多為正常標(biāo)準(zhǔn)，一旦出現(xiàn)裂解氣體為氫氣、甲烷，可以判定油質(zhì)絕緣材料出現(xiàn)局部放電故障。如果油液溫度比正常溫度藥膏，甲烷占比最大，且溫度越高，甲烷所占比重越大，而乙烯和乙炔的比重也隨之上升，則可判定是電弧故障[4]。

3變壓器故障診斷的注意事項(xiàng)

3.1做好變壓器監(jiān)督檢修工作

引發(fā)變壓器故障問(wèn)題的原因是多種多樣的，且絕大部分故障是可以預(yù)防的，這需要電廠變壓器檢修人員平時(shí)做好預(yù)防工作。首先，為了做好故障診斷和預(yù)防工作，國(guó)家專門針對(duì)變壓器這一塊做出了預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，主要涉及到測(cè)量繞組、測(cè)量介質(zhì)損耗、測(cè)量電容量、分析絕緣電阻等等，通過(guò)這些試驗(yàn)可以診斷出設(shè)備是否受潮或存在質(zhì)量問(wèn)題。其次，局部放電測(cè)量。傳統(tǒng)的絕緣試驗(yàn)無(wú)法將電流互感器的局部缺陷檢測(cè)出來(lái)，此時(shí)可以利用局部放電測(cè)量來(lái)解決這一問(wèn)題，該方法具有很大的靈敏性，適用于電力系統(tǒng)進(jìn)行大修后的故障診斷。變壓器短路事故發(fā)生還有許多細(xì)節(jié)問(wèn)題需要注意，要求檢修人員在平時(shí)的操作過(guò)程不斷積累。在變壓器檢修過(guò)程中要對(duì)操作人員進(jìn)行操作程序、安全注意事項(xiàng)進(jìn)行培訓(xùn)和講解，嚴(yán)禁違規(guī)操作。最后對(duì)變壓器做好短路實(shí)驗(yàn)，做好短路預(yù)防工作，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，使用安全可靠的短路保護(hù)系統(tǒng)。

3.2故障發(fā)生后仔細(xì)檢查變壓器構(gòu)件

首先，檢查繞組。變壓器短路時(shí)，繞組會(huì)受到壓、拉、彎曲等不同力的影響，進(jìn)而造成隱蔽性的故障。因此短路事故后要檢查變壓中繞組的情況。此時(shí)可以根據(jù)變壓器直流電阻值檢測(cè)繞組直流電阻是否與以往測(cè)量值不相等。此外，還可以測(cè)量繞組的電容量。因?yàn)槔@組變形后對(duì)地的電容量增大，間隙距離變小，使得電容量變大，而電容量可以直接反映繞組的變形程度。因此，如果是繞組問(wèn)題，及時(shí)更換抗短路能力強(qiáng)的繞組材料。其次，檢查鐵芯和夾件。觀察鐵芯上芯片是否出現(xiàn)上下竄動(dòng)情況，檢查芯片螺桿與鐵芯絕緣電阻是否受損，觀察拉板與拉板連接件是夠受損、壓板與夾件是否發(fā)生位移等。如果是構(gòu)件發(fā)生損壞或位移，要做好構(gòu)件的更換、調(diào)試以及維修工作，檢修過(guò)程中要保持變壓器設(shè)備的干燥程度，使用變壓器扣罩，也可使用真空泵對(duì)變壓器進(jìn)行真空抽離空氣。

4結(jié)語(yǔ)

在高速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)下，我國(guó)的電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模日益擴(kuò)大，電網(wǎng)系統(tǒng)覆蓋面逐漸擴(kuò)大，電力線路結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。以上列舉的變壓器檢修方法和線路缺陷的預(yù)測(cè)方法可以綜合使用，最好制定一個(gè)綜合各項(xiàng)操作方法的變壓器檢修方案，兼顧電力系統(tǒng)的各個(gè)方面，這樣才能保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作。除了做好電力線路檢修工作之外，電力企業(yè)也應(yīng)該提升自我管理水平，不斷更新技術(shù)和設(shè)備，運(yùn)用現(xiàn)代化的智能技術(shù)。電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理過(guò)程中，常常會(huì)遇到各種各樣的輸電故障或短路問(wèn)題，僅僅依靠人工來(lái)檢測(cè)和排查這些設(shè)備故障和短路現(xiàn)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，人工排查效率低，往往會(huì)延誤處理故障的最佳時(shí)機(jī)，從而導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。而智能化技術(shù)系統(tǒng)能夠?qū)㈦娏υO(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和智能分析，總結(jié)故障發(fā)生原因，并迅速做出故障處理操作，縮短故障反應(yīng)時(shí)間和維修時(shí)間，從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]許惠君，王宗耀，蘇浩益.基于DGA的反饋云熵模型電力變壓器故障診斷方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，23：115-119.

[2]馬宏忠，耿志慧，陳楷.基于振動(dòng)的電力變壓器繞組變形故障診斷新方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，08：89-95.

[3]周玉秋.電力變壓器故障診斷方法研究[J].黑龍江科技信息，2014，29：100.

[4]張桔.電力變壓器故障診斷方法研究[J].機(jī)電信息，2015，24：50-51.