變壓器的狀態監測和故障診斷研究

孟慶凱

(廣州供電局有限公司變電管理一所,廣東廣州 510180)

變壓器的狀態監測和故障診斷研究

孟慶凱

(廣州供電局有限公司變電管理一所,廣東廣州 510180)

隨著我國電力系統的不斷發展,作為電力系統中最關鍵的設備變壓器,對其狀態監測和故障診斷進行研究,具有非常現實的意義。本文首先介紹了變壓器狀態監測和故障診斷的意義,其次介紹了變壓器狀態監測和故障診斷的現狀分發展趨勢,最后介紹了變壓器故障類型和種類。

變壓器 狀態監測 故障診斷

1 引言

在電力行業中，其變壓器的作用越來越重要，也是其關鍵設備。因此，變壓器的可靠性和安全性，直接影響著我國經濟的發展和人民生活水平的提高。對變壓器的狀態監測和故障診斷進行研究和運用，不僅有利于變壓器可靠、安全、高效的運行，而且有利于變壓器的理論研究和應用。

2 變壓器狀態監測與故障診斷的意義

在整個電力系統中，其功用包括發電、變電、輸送以及運用等環節中，變壓器是整個系統中最重要和昂貴的設備。變壓器的安全性和可靠性直接影響著整個電力系統的安全、順利的運行。變壓器的工作狀態直接關系著企業、用戶以及群眾的生活。因此，對變壓器狀態檢測和故障診斷相關技術的研究，不僅有利于變壓器的安全、可靠運行，而且有利于保證變電輸送的安全性。對于變電站的研究不僅要考慮局部經濟問題，而且對社會公眾問題具有重要的影響，學術界和產業界對變電站的研究也越來越受到關注。

隨著我國社會經濟的快速發展，人民對電力的需要越來越高，隨著大型和特大型的變電站投入電力系統中的運用，因此，與上述變電站相對應的配套設備需要及時更新換代；同時，在我國的電網系統中，存在一些老舊的變壓器，甚至包括30年以上，這些設備面臨著更新和淘汰。考慮到變壓器在電網中的地位，必須做好變壓器故障的早起預警，從而有利于對變壓器進行維護和采取適當的檢修措施等等，盡可能的避免發生故障，減小故障的發生率，從而保障變壓器惡性事故的出現。在我國的電力系統中，其內部設備面臨著生產力降低和工作設備不斷老化的現象，因此，在對變壓器狀態監測和故障診斷的研究，具有廣闊的發展空間。

3 變壓器狀態監測與故障診斷的現狀與發展

在對變壓器的狀態監測和故障診斷研究中，主要面對的困難如下所述：在針對放電試驗中，狀態監測和故障診斷對電力的正常運行具有干擾作用；在DGA方法中，對于狀態監測和故障診斷技術中，其故障的準確判斷。對壓器的狀態監測和故障診斷技術中，不但要了解設備的結構和機理，而且要充分的運用互感器以及微電子等電子技術，還需要運用相應的故障理論和特征，通過上述，可以了解到對于變壓器的研究是一門綜合性新學科，對本學科的研究，具有重要的學術意義，同時具有較高的經濟價值。

圖1 故障分類歸納

對于發生在變壓器上的故障比較復雜，在事故的發生過程中，存在很多不定性因素，正式由于這些不定性因素，導致了變壓器故障的復雜性和模糊性，因此運用數學模型很難運用于變壓器故障的研究，因此，很難通過確定性方法對故障進行分析，因此，在各種變壓器理論診斷中很難發揮作用。基于BP算法的神經網絡方法，在變電站的研究中具有非常重要的地位。

4 變壓器故障類型和分類

在整個電力系統中，由于變壓器的結構、工況以及外界等因素的影響，同時，在變壓器中流通的超高壓電流、磁場等共同作用，在變壓器內部的物理、化學作用等因素，在上述原因的情況下，表現在變壓器中，其故障越來越復雜。根據故障原因來劃分故障分類，其中包括：熱性和電性故障；如果根據不同的處理方式，可以將故障分為在線和離線方式兩種。根據故障的處理方式進行分類，具體歸納如下圖1所述：

下面對變壓器中出現的故障進行如下說明：(1)油中關鍵氣體在線監測：當變壓器出現故障時，設備中會出現特定的氣體成分或者導致氣體溶解度的不斷增加，上述所述的氣體就是所謂的關鍵氣體。通過對上述氣體進行分析判斷，從而可以對變壓器的故障種類進行有效的判斷。對上述的關鍵氣體，通過軟件對檢測和極限的運用，可以方便掌控變壓器的運行信息。(2)局部放電監測和定位：在變壓器的制造過程中，經常出現不良缺陷，比如不良接觸等。由于制造缺陷，局部放電現象會出現在變壓器內部，與此同時，局部放電也會由于油中出現氣泡而發生。低能量火花放電和高能量電弧放電是局部放電的兩大分類。(3)變壓器繞組變形監測：在電力系統中，其變壓器的運行環境比較惡劣。比如，當變壓器在發生短路時，變壓器承受著高負荷電流，線圈的內部承受強大的電流，從而導致繞組的變形，變壓器上出現的故障可以通過繞組的變形來分析。(4)在線監測變壓器鐵芯接地電流：在電力系統中，變壓器在運行系統中，使用一點接地的方式。如果出現多點接地的問題，會出現環流現象，從而導致變壓器油溫的增高。(5)測量漏電流和電容量：在正常的運行狀態下，由于電壓器是磁電共生系統，從而導致系統的平衡。工作人員可以通過變壓器上測量的泄漏電流和電容量的數據，從而判斷出變壓器出現的故障。(6)介質損耗測量：通過對介質耗損因數的測定，在大多數的電容性設備的介質，其因數在0.01到0.02之間。

5 結語

綜上所述，電力系統關系到我國社會經濟的健康發展，對變電站的狀態檢測和故障診斷研究具有非常重要的現實意義。上述研究是保證我國電網系統的強大。隨著我國對變壓器狀態監測和故障診斷技術現狀和發展趨勢的研究，從而促進了我國工作人員對變壓器的研究和學習，這是我國電力系統健康、順利發展的關鍵。

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