淺談變壓器故障診斷與維護(hù)

謝旭燦

摘要：電力變壓器是變電站及整體電力資源運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)備，其對(duì)于整體電力資源的正常供應(yīng)具有重要的影響。而在電力變壓器運(yùn)行期間，由于外部氣候、設(shè)備元件老化、電力運(yùn)行負(fù)載過(guò)大等諸多因素的存在，導(dǎo)致電力變壓器實(shí)際運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大。因此本文以某變電站點(diǎn)電力變壓器故障為例，對(duì)電力變壓器故障診斷及維護(hù)措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，以便為整體電力系統(tǒng)運(yùn)行工作的順利進(jìn)行提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障診斷；維護(hù)

前言：

2016年08月15日下午3時(shí)35分，某110KV變壓器#2出現(xiàn)主變兩側(cè)斷路器跳閘情況。該110KV變電站主要用于城鎮(zhèn)區(qū)域供電，其整體電力資源負(fù)載壓力較大，自2015年開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)，整體運(yùn)行效益良好，在規(guī)定運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，該變電站運(yùn)行負(fù)載率均在59%以上。且在常規(guī)檢測(cè)中也未發(fā)現(xiàn)突出風(fēng)險(xiǎn)因素，在事故發(fā)生前期，相應(yīng)電力系統(tǒng)也沒(méi)有出現(xiàn)倒閘操作及不良運(yùn)行氣候因素，本文對(duì)該變電站變壓器故障診斷維護(hù)情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，具體如下：

一、變壓器故障診斷

電力變壓器運(yùn)行效率與整體電力資源供應(yīng)穩(wěn)定性具有較為緊密的聯(lián)系，但是現(xiàn)行的電力診斷方法，并不能有效確定電力變壓器事故發(fā)生前期主要故障因素。因此依據(jù)DGA故障分析措施在電力變壓器早期運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)環(huán)節(jié)具有較為良好的效果，可利用DGA電力變壓器風(fēng)險(xiǎn)診斷方法，在確定電力變壓器初期故障之后，可通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)置對(duì)相應(yīng)變壓器故障進(jìn)行跟蹤處理，從而提高整體電力變壓器故障診斷準(zhǔn)確效率。

本次變壓器故障診斷環(huán)節(jié)，主要采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形式，結(jié)合局部特性處理，對(duì)變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行診斷分析。在具體的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷環(huán)節(jié)，主要通過(guò)相似性計(jì)算、設(shè)備隱含層設(shè)置等幾個(gè)方面，對(duì)電力變壓器油箱內(nèi)部故障及外部故障進(jìn)行針對(duì)分析，如放電故障、低溫過(guò)熱、高溫高熱、局部放電、火花放電等故障。通過(guò)對(duì)以上事故出現(xiàn)特征進(jìn)行分析，可依據(jù)油色譜分析領(lǐng)域特征，對(duì)油中溶解氣體特征、內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)特征兩者關(guān)聯(lián)度進(jìn)行適當(dāng)分析，依次進(jìn)行特征量的劃分。依據(jù)常規(guī)電力變壓器運(yùn)行特點(diǎn)，可確定某個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特征故障等級(jí)，隨后采用歸一化公式，將特征氣體數(shù)據(jù)某個(gè)樣本特征分量及其最大、最小值統(tǒng)一設(shè)置在[0，1]區(qū)間內(nèi)[1]。最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)均方誤差性能指標(biāo)劃分及最大神經(jīng)元個(gè)數(shù)設(shè)置，可確定網(wǎng)絡(luò)輸出端在變壓器正常運(yùn)行環(huán)節(jié)數(shù)值，從而得出最終故障診斷情況。

二、變壓器故障維護(hù)措施

1、變壓器日常維護(hù)

在變壓器日常維護(hù)過(guò)程中，相應(yīng)變電站運(yùn)維工作人員應(yīng)利用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)對(duì)電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，尤其是在電力資源超負(fù)載運(yùn)行環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)一步縮短相連監(jiān)控區(qū)間監(jiān)控周期，并定期對(duì)變壓器電流、電壓、上下層油溫等模塊進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)。結(jié)合套管、磁裙等外部清潔狀況的檢測(cè)處理，可有效表面外部風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)電力變壓器工作的不利影響[2]。同時(shí)在常規(guī)電力變壓器運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)，相關(guān)變電站運(yùn)維工作人員應(yīng)對(duì)電力變壓器內(nèi)部相關(guān)模塊進(jìn)行逐一檢測(cè)分析，如冷卻裝置、風(fēng)扇、變壓器分接開(kāi)關(guān)、變壓器線圈及避雷器接地情況等。其中在風(fēng)扇裝置檢測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)振動(dòng)情況及異常聲音出現(xiàn)頻率進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)；而在冷卻裝置檢測(cè)過(guò)程中，需要在保證相應(yīng)冷卻裝置進(jìn)出口油管入口清潔的同時(shí)，確定其蝶閥運(yùn)轉(zhuǎn)正常，且無(wú)異常聲音、振動(dòng)及漏油情況；在變壓器分接開(kāi)關(guān)檢測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)相應(yīng)變壓器分接開(kāi)關(guān)運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性、緊固程度及接觸位置固定情況進(jìn)行逐一檢測(cè)，并保證整體分路電源啟動(dòng)閉合效果良好；在變壓器線圈及套管檢測(cè)過(guò)程中，除了應(yīng)保證相應(yīng)裝置接地環(huán)節(jié)穩(wěn)定可靠之外，還需要盡量控制整體引導(dǎo)線路的長(zhǎng)度，并控制接地電阻在4.9Ω以下。此外，在變電站內(nèi)部消防設(shè)施對(duì)于電力變壓器運(yùn)行具有重要的影響，因此在實(shí)際電力變壓器常規(guī)維護(hù)環(huán)節(jié)，相應(yīng)電力變壓器維護(hù)人員應(yīng)綜合考慮電力變壓器油溫、外觀、油位、聲音等相關(guān)因素，結(jié)合油質(zhì)試驗(yàn)、設(shè)備檢修、運(yùn)維檢測(cè)等措施的綜合應(yīng)用，確定相應(yīng)電力變壓器風(fēng)險(xiǎn)故障出現(xiàn)因素，保證整體風(fēng)險(xiǎn)故障的有效控制。

2、變壓器故障處理

在徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為了保證整體電力變壓器故障處理效率，可利用MATLAB7中的newrb函數(shù)集合，進(jìn)行訓(xùn)練徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。本次函數(shù)主要采用net=newrb這一訓(xùn)練形式，進(jìn)行輸入樣本矢量結(jié)合矩陣的設(shè)置。為了適當(dāng)提升應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)效率，本文利用實(shí)際數(shù)據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)中收集的30組電力變壓器樣本進(jìn)行了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，具體結(jié)果如下：

通過(guò)對(duì)相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析，可得出訓(xùn)練后相應(yīng)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)故障樣品結(jié)合，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)診斷輸出函數(shù)的設(shè)定，可在對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)診斷輸出點(diǎn)接近1的情況下，確定該網(wǎng)絡(luò)診斷結(jié)果為無(wú)故障，若網(wǎng)絡(luò)02端口輸出結(jié)構(gòu)接近1，則表明該電力變壓器故障風(fēng)險(xiǎn)為高溫過(guò)熱。由于在具體作業(yè)環(huán)節(jié)，該變壓器繞組絕緣電阻與常規(guī)維護(hù)檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯差異，且直流電阻試驗(yàn)參數(shù)也與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)相符，因此在低壓條件下，對(duì)#2主變進(jìn)行解體檢修。在該電力變壓器解體檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)電力變壓器磁力分路位置出現(xiàn)均壓管放電、磁屏蔽外側(cè)放電等多個(gè)放電位置。依據(jù)解體檢測(cè)情況，可確定本次電力變電站事故為高溫過(guò)熱導(dǎo)致的磁力分路絕緣結(jié)構(gòu)變形，在后期維護(hù)過(guò)程中，可將均壓管對(duì)接位置設(shè)置在兩柱間，并進(jìn)行同直徑均壓管的設(shè)置，最大限度降低中壓引線強(qiáng)度。

此外，在電力變壓器運(yùn)行過(guò)程中，若出現(xiàn)油面超出標(biāo)準(zhǔn)限度的情況，可對(duì)電力變壓器符合及溫度進(jìn)行檢測(cè)，若變壓器負(fù)荷、溫度均在標(biāo)準(zhǔn)限度以?xún)?nèi)，則可初步確定其為呼吸器、油標(biāo)管堵塞導(dǎo)致的虛假油面情況。針對(duì)這一問(wèn)題，需要與電力調(diào)度人員進(jìn)行協(xié)商，在重瓦斯保護(hù)改接信號(hào)設(shè)置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行油標(biāo)管、呼吸器疏通措施；若變壓器負(fù)荷及溫度在標(biāo)準(zhǔn)限度以外，則需要進(jìn)行放油處理[3]。同時(shí)在電力變壓器運(yùn)行過(guò)程中，瓦斯保護(hù)故障出現(xiàn)頻率也較高，在設(shè)計(jì)檢修過(guò)程中可通過(guò)對(duì)變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行檢測(cè)控制，并對(duì)變壓器內(nèi)部氣體進(jìn)行取樣分析，并進(jìn)行備用電力變壓器的設(shè)置，結(jié)合外部防爆管、油枕及相關(guān)焊接縫的檢測(cè)分析，可采取對(duì)應(yīng)的維護(hù)措施，如加油、帶電補(bǔ)油等。

總結(jié)：

綜上所述，在現(xiàn)階段電力變壓器維護(hù)技術(shù)不斷提升的背景下，以往單一的溶解氣體分析方法并不能有效判定電力變壓器故障因素。因此在實(shí)際變壓器故障診斷分析過(guò)程中，可在電力變壓器溶解氣體診斷技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用風(fēng)險(xiǎn)因素判定故障診斷徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真分析的方式，確定相應(yīng)變電器風(fēng)險(xiǎn)因素出現(xiàn)情況。并從常規(guī)維護(hù)、針對(duì)維修兩個(gè)方面進(jìn)行全方位維護(hù)，提高整體電力變壓器故障診斷維護(hù)效率。