變壓器在線試驗與故障診斷技術研究

曾曉力

摘 要：在人們的日常生活中，變壓器是一個不可缺少的設備，隨著社會的不斷發展和進步，人們日常工作和生活對于電能的需求也在不斷提升，而這也使得變壓器的安全性要求逐漸提高，所以對變壓器進行在線試驗和故障診斷也顯得尤為重要，該研究主要據此進行分析，希望所得結果可以為相關行業與領域提供可行的參考。

關鍵詞：變壓器 在線試驗 故障診斷

中圖分類號：TM40 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0041-02

當前形勢下人民對于電力的需求越來越大，為了不斷滿足人們的需要，所以需要不斷的為人們提供更加優質的電能資源。而相對來說，變壓器在電能的輸送過程中起著十分重要的作用，其不僅僅能夠維護電力系統更加穩定和有效的運行，同時也能夠保證電力系統的運行安全。所以對變壓器進行在線檢測和技術診斷是非常重要的。

1 故障變壓器的在線試驗測試

所謂變壓器其主要的功能和作用就是升壓與降壓，但是在具體測試過程中，其特別要重視的是變壓器的升壓，因為人體的安全電壓為≤36 V，所以在對變壓器進行在線試驗的時候，其很可能會產生高達上百萬伏或超過上百萬伏以上的超高電壓，其試驗過程中需要確保實驗人員和設備的安全性，而這也需要對變壓器具有更高的要求。

1.1 對油中的溶解性氣體進行監測的試驗

在變壓器進行工作過程中，其會產生不同的氣體，而如果變壓器的工作出現了異常，那么其內部的氣體則會發生一定的變化，由此也能夠通過這一點來對氣體中的成分進行分析，還能夠分析氣體的相對百分比和產氣率等，這樣就能夠達到對變壓器出現哪種故障進行診斷的目的。而H2、C2H6、CO、CH4和C2H2等則是變壓器在工作工程中其油中所產生的典型的溶解氣體，而在實際的測試工作過程中，也常常會利用這些氣體來對變壓器的實際癥狀進行診斷和檢測，并作出分析。

1.2 振動分析法的應用

變壓器的振動主要是因為鐵芯和繞組而產生的，變壓器的鐵芯一般是通過層疊的硅鋼片構成的，而硅鋼又在磁場的作用下引發了鐵芯的振動。其振動主要是應用到了硅鋼片的磁致伸縮特性，其和磁感應的強弱成正比。如果變壓器能夠正常的運轉，那么其鐵芯在非飽和情況下，其振動的幅值和勵磁電壓的平方成正比關系，其基頻則為100 Hz。因為磁致伸縮的非線性和沿鐵芯內框與外框的磁通路的徑長長度一般不同，素以這也使得鐵芯的診斷信號當中會包含著很多的高次諧波成分在其中[1]。繞組的振動則是因為流通在繞組中的電流所產生的，電磁力和繞組電流平方主要是正比關系，其振動的幅值和繞組電流的平方主要為正比，同時其頻率也為100 Hz。因為繞組結構當中的非線性因素的影響，使其振動當中包含有高次諧波，僅此諧波的分量變化和繞組的結構存變化存在著必然的關系。所以檢測變壓器的故障在當前來說最為有效的方法就是振動分析法，在實驗過程中對變壓器振動信號進行分析和監測，就能夠實現對變壓器當前狀態分析的目的。

1.3 局部放電在線監測

如果變壓器在惡略的環境下持續性地進行工作，比如局部磁場前度太高可會導致其發生局部放電等情況，這樣對局部防線的增長速率變化進行分析，就能夠有效地對變壓器的內容故障進行診斷，同時還能夠根據電流的脈沖、電流的氣體、點電波、光信號、超聲波、燈信號等進行測量，以此來分析具體的故障情況。

2 變壓器的故障診斷技術的研究

變壓器不僅其制造工藝比較復雜，同時其工作的環境也比較復雜，所以變壓器的故障往往也很復雜。即便是不同的變壓器的故障模式是相同的，其一般也會具備著不同的故障特征，而且同樣的故障特征很可能會對應著各種各樣的故障模式，這也就表示，變壓器的故障模式和故障特征并非是一一對應的關系，這兩者之間的關系十分復雜。所以需要對變壓器的故障特征進行明確，對變壓器進行故障診斷的時候，最長應用到的方法便是信息融合技術[2]，其能夠將變壓器故障特征數據和多維信息進行合理的融合，最終得出有效的診斷結果。分析信息融合診斷需要從如下三個方面進行。

2.1 信息融合診斷技術的融合數據層

對數據層進行融合，需要應用到傳感器，通過傳感器對原始數據的恢復和處理來進行相關的操作，而傳感器則不需要進行任何處理，這樣便只得其數據的實現更加貼切，從而導致傳感器和原始數據之間的關聯更加的密切。所以需要在此基礎上保證能夠對目標數據作出順利的融合，而對數據進行融合的方法比較多，一般常用到的是加權平均算法，也有涉及到算術平均法等算法，這都能夠對數據層進行有效的融合。

2.2 信息融合診斷技術融合特征層數據

實現上一步驟之后便需要進行接下來的信息融合，也即是對特征層的數據進行融合。首先需要在信息源當中將特征數據提取出來，之后再對其進行有效的分析和處理，這樣所提取出來的特征信息就具備著一定的統計意義。這種數據能夠在一定程度上將整體性能反映出來，同時還能夠根據特征信息所反映出來的信息來處理原始數據。在對某種特征層數據進行融合的時候，其所應用到的方法一般都是模式識別技術，主要和第一階段技術存在區別，在信息融合之前進行信息的交換，能夠將信息轉化成為統一的表現形式，這樣再對信息進行相互的關聯，就能夠實現信息的融合[3]。這種方法具有明顯的優勢，特別是能夠有效的對信息進行壓縮，可以更好的實現數據的實時處理，也能夠更好的提升信息的分析和決策效率等。

2.3 信息融合診斷的決策層數據融合

這是信息融合診斷技術對信息進行融合的第三個階段，作為信息融合的最后一個階段，其主要是通過傳感器來實現對監測目標原始數據進行初步整理和提取的目的。其能夠有效的對數據進行合理的關聯，同時可以根據相關標準進行決策，這樣能夠將故障發生的具體位置指出，同時也能夠區別出故障發生的類型等。

2.4 變壓器漏油診斷和接頭過熱

除了上述所說道的信息融合診斷以外，通過對變壓器的漏油情況進行判斷也能夠診斷出變壓器的故障，雖然變壓器漏油看起來像是小問題，但是這卻存在著較大的安全隱患，因為漏油將會導致直接的經濟損失和環境污染。常見的漏油地方一般都是接縫處、拐角處、升高座或法蘭孔等處。同時變壓器的接頭如果過熱，那么其將會對變壓器的正常運轉產生影響。所以需要證實銅鋁鏈接處，因為同材質在室外或者超市的環境下很容易發生氧化反應，變壓器的端頭多為銅質，因此避免其和鋁發生接觸。此外在日常的維護過程中，需要注意在接頭處均勻的涂抹導電膏，這能夠保證其接頭的連接性更加完好，可以有效的避免因為接頭過熱所造成的故障發生。

3 結語

該研究主要對變壓器在線試驗和故障診斷方面的相關內容作出簡要分析，文中筆者也談到了一些自己的主觀見解。最后，筆者認為對變壓器進行故障診斷的時候，需要采用信息融合的方式進行，同時也要注意對變壓器的外觀常態和表現進行觀測，以便更好地診斷故障，保證電力系統能夠更加穩定和安全的供電，為人們的正常生活與生產提供更大的便利。

參考文獻

[1] 許志華.關于變壓器在線監測與故障診斷新技術的思考[J].中國科技投資，2013，10（26）：45-46.

[2] 吳成年，徐潔，石頡，等.變壓器狀態監測與故障診斷技術的現狀及進展[J].電氣制造，2013，18（8）：23-24.

[3] 韓世軍，朱菊.電力變壓器在線監測與故障診斷系統的研究[J].數字技術與應用，2014，7（10）：52-43.