電力變壓器絕緣故障的分析與診斷

范志欽

摘 要：在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展過程中，能源的消耗量也出現(xiàn)了不但增長的情況，在這種情況下，我國的電力系統(tǒng)正在實施著大范圍輸電的任務(wù)，在電能調(diào)度過程中，電力變壓器是非常重要的電力設(shè)備，同時也是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要設(shè)備。電力變壓器中主要的絕緣材料是絕緣油和絕緣紙，在長時間使用的情況下會出現(xiàn)老化情況，這樣就非常容易出現(xiàn)電力變壓器運行故障，導(dǎo)致更大的電力事故發(fā)生。為了避免電力變壓器故障對絕緣事故的出現(xiàn)原因要進(jìn)行必要的分析，這樣能夠更好的找到解決的措施。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；絕緣故障；故障診斷

在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況下，電能的消耗量出現(xiàn)了越來越大的情況，在這種情況下，輸電的電壓等級也出現(xiàn)了不斷提高的情況，變壓器的容量和電壓等級也要進(jìn)行相應(yīng)的升高，這樣才能更好的保證變壓器的可靠運行。為了更好的確保變壓器的安全運行，對變壓器的故障進(jìn)行診斷是非常重要的，這樣能夠及時的對出現(xiàn)的潛在問題進(jìn)行解決，避免出現(xiàn)更大的安全事故，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 電力變壓器故障診斷的意義

近年來，我國的電力系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況下，電壓等級也在不斷的提高，實現(xiàn)了大電網(wǎng)和電網(wǎng)自動化的發(fā)展情況，為了更好的保證電能的供應(yīng)，我國新建了很多的變電站，電力工業(yè)的快速發(fā)展使得越來越多的電氣設(shè)備投入使用，這樣能夠更好的保證電力系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性，同時也能對電力系統(tǒng)運行過程中的各個狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，對電氣設(shè)備的故障診斷也要進(jìn)行重視。發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量出現(xiàn)了不斷增加的情況，電力變壓器在等級方面也要進(jìn)行不斷的增大，這樣才能更好的保證電力系統(tǒng)的運行可靠性。在電氣設(shè)備中，電力變壓器是非常重要的組成部分，也是經(jīng)常容易出現(xiàn)事故的部分，對電力系統(tǒng)的運行有非常大的影響，因此，對電力變壓器出現(xiàn)事故的原因要進(jìn)行更好的分析，這樣能夠保證電力系統(tǒng)的運行安全。電力變壓器在使用過程中一旦出現(xiàn)不正常運行的情況會導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)停電情況，在這種情況下對電力設(shè)備進(jìn)行修復(fù)是非常困難的。我國的很多變電站在建設(shè)年限上都是比較久遠(yuǎn)的，這樣就使得很多的電力變壓器在使用的時候已經(jīng)出現(xiàn)了報廢使用的情況，在報廢的情況下繼續(xù)使用，會導(dǎo)致電力變壓器的絕緣性能出現(xiàn)下降，同時，在故障承受方面也非常薄弱，因此，對電力變壓器進(jìn)行故障診斷是非常重要的。

2 電力變壓器絕緣故障產(chǎn)生的原因

不同的變壓器在絕緣材料組成方面也有一定的不同，因此，在變壓器運行的過程中受到的影響因素也存在著不同，變壓器在使用過程中會受到環(huán)境以及機(jī)械設(shè)備使用產(chǎn)生的熱量影響，因此，在絕緣材料出現(xiàn)不斷惡化的情況下，變壓器也會出現(xiàn)故障，很多的變壓器出現(xiàn)故障都是由于絕緣系統(tǒng)引起的。絕緣材料的性能對變壓器的使用壽命有很大影響，變壓器的絕緣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，主要和以下幾個方面有很大的關(guān)系。電力變壓器在進(jìn)行設(shè)計的時候存在著一些問題，通常在設(shè)計的時候采用薄絕緣材料，這樣是會導(dǎo)致出現(xiàn)油道較小情況的，這樣變壓器在投入使用以后經(jīng)常會出現(xiàn)工作壽命過短的情況，在電力系統(tǒng)運行過程中，變壓器很快會出現(xiàn)故障。電力變壓器在進(jìn)行使用的時候?qū)?nèi)部的清潔度有很高的要求，在其運行過程中一旦內(nèi)部出現(xiàn)少量的金屬雜質(zhì)會出現(xiàn)局部放電情況，這樣會導(dǎo)致更多的問題。電力變壓器在各相之間存在著一定的絕緣裕度，這樣才能避免出現(xiàn)相間短路的情況，在變壓器中的各個相間之間加入絕緣板，這樣會導(dǎo)致短路故障，同時也能引起相間電場強(qiáng)度出現(xiàn)改變，出現(xiàn)更加復(fù)雜的情況。在進(jìn)行變壓器生產(chǎn)制作的過程中，要避免絕緣成型件在制造的時候受到內(nèi)部導(dǎo)電質(zhì)的影響，這樣在電壓器使用的時候非常容易出現(xiàn)局部放電情況，而且，絕緣效果也不會得到發(fā)揮。在對電力變壓器進(jìn)行設(shè)計的時候，油道的設(shè)計非常重要，在進(jìn)行設(shè)計的時候一旦出現(xiàn)不合理的情況就會導(dǎo)致絕緣油流動過快，會導(dǎo)致出現(xiàn)帶電的情況。變壓器在進(jìn)行使用的時候經(jīng)常會受到絕緣油的污染，在這種情況下，對整個變壓器的絕緣強(qiáng)度都是會帶來很大影響的，變壓器在進(jìn)行設(shè)計的時候油箱的設(shè)計通常都是局部密封的，但是，在這種情況下一旦出現(xiàn)密封失效的情況會導(dǎo)致變壓器的內(nèi)部絕緣強(qiáng)度受到很大的影響，這樣在長時間運行的情況下會出現(xiàn)更大的問題，在情況比較嚴(yán)重的時候會導(dǎo)致整個電網(wǎng)處于停電的狀態(tài)。

3 電力變壓器絕緣故障診斷技術(shù)

3.1 絕緣油硫腐蝕的故障診斷

近年來，有很多記載案件表明，變壓器的故障是由于油硫腐蝕引起的，在長時間投入運行后，變壓器的線圈材料會受到硫腐蝕的作用，這一問題也逐漸引起了相關(guān)研究人員的注意，該故障表現(xiàn)出的特征有：在高壓、大容量的變壓器上出現(xiàn)的較為頻繁，同時，它常出現(xiàn)在高壓繞組上，在裸銅線與絕緣紙接觸的部位表現(xiàn)得最為明顯，據(jù)此，可以分析得到，這一腐蝕現(xiàn)象與變壓器運行時溫度的分布有密切關(guān)系；受到腐蝕的高壓繞組上會出現(xiàn)淺灰色或藍(lán)紫色的物質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)驗證，該物質(zhì)為硫化亞銅，導(dǎo)電，大大降低了絕緣強(qiáng)度。

3.2 絕緣油中溶解氣體診斷

電力變壓器在運行過程中，會受到空氣中氧氣和水分滲入的影響，這些因素會引起絕緣材料的性能下降。在老化作用下，變壓器中的絕緣油和絕緣紙在物理和化學(xué)性能上都會發(fā)生很大變化，故障時，變壓器內(nèi)部的烴類物質(zhì)通過鍵斷裂的形式產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化碳等物質(zhì)，隨著故障的持續(xù)，這些氣體會形成大量氣泡，不斷溶解于油中，因此，對油質(zhì)進(jìn)行分析，能夠判斷出變壓器絕緣老化以及故障的程度。相關(guān)研究表明，通過對變壓器中絕緣油溶解氣體的氣相色譜分析，可以分析出變壓器存在的潛在故障。

3.3 人工智能在線變壓器故障診斷

通過對電力變壓器油中溶解氣體的分析，可以判斷出故障類型，從而準(zhǔn)確診斷出變壓器的故障是目前行之有效的方法，但這些溶解氣體的形成過程復(fù)雜，加上產(chǎn)生故障的因素往往不是單一的，而是多種因素相互耦合而存在，這就需要工作人員具有豐富的工作經(jīng)驗，需要花費大量的時間和精力，為了解決這一瓶頸，國內(nèi)外開始研發(fā)各種在線監(jiān)測系統(tǒng)，由此出現(xiàn)了各種人工智能診斷技術(shù)。人工智能技術(shù)，顧名思義，它能夠模仿人類的思維方式，能夠從電力變壓器絕緣油中溶解的氣體數(shù)據(jù)分析規(guī)律，找出故障，并解決各種故障之間的復(fù)雜關(guān)系，同時，它能夠隨著環(huán)境的變化自動調(diào)整判斷依據(jù)，大大減少了工作人員的工作量。人工智能診斷技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就得到了人們的廣泛關(guān)注，目前形成的方法主要有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、專家診斷等，其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在電力變壓器絕緣故障診斷中的應(yīng)用被認(rèn)為是最有前景的一種方法。

4 結(jié)束語

對電力變壓器的故障進(jìn)行診斷具有非常重大的意義，對變壓器出現(xiàn)的絕緣老化情況也能進(jìn)行更好的診斷。電力變壓器在使用的過程中出現(xiàn)故障并不是單一的因素引起的，是一個非常復(fù)雜的過程導(dǎo)致的，因此，在對電力變壓器出現(xiàn)故障的情況進(jìn)行更好的分析才能找到解決問題的措施。利用各種手段，提高變壓器故障的識別效率能夠保證電力系統(tǒng)的運行安全，同時也能避免出現(xiàn)更大的事故，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有非常的意義。

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