電力變壓器絕緣故障的分析與診斷探討

王泓沅

大慶油田電力集團電力營銷公司讓胡路營業所

電力變壓器絕緣故障的分析與診斷探討

王泓沅

大慶油田電力集團電力營銷公司讓胡路營業所

文章首先闡述了變壓器故障診斷對電力系統運營的促進作用，并對促使變壓器產生絕緣故障的因素加以分析。其次重點介紹了絕緣故障的診斷技術，明確故障引發原因后可有針對性的開展診斷檢修，幫助解決運用中發生的問題，為電力系統安全使用提供有力保障。

電路變壓器；絕緣故障；故障診斷

一、電力變壓器故障診斷的意義

電力系統在運轉過程中要滿足供電區域的使用需求，變壓器在其中發揮著重要作用，其運轉情況關系到整個供電系統的穩定性。大多數電力故障的引發原因都是由于變壓器失去功能，輸送電壓在瞬間增大時超出了各終端的額定電壓，此時故障造成的經濟損失巨大，并且在短時間內很難完成維修工作。技術人員可將現場采集到的數據變化整理到計算機中，由信息系統分析隱患因素產生的原因。診斷報告還可作為設備監管工作開展的有力依據，幫助技術人員明確電力系統中薄弱的環節，作為重點檢修中的重點。

二、電力變壓器絕緣故障產生的原因

絕緣故障引發原因眾多，現根據使用情況將引發問題的原因總結如下，并在技術上加以分析。

1、設計不科學

在對變壓器進行安裝設計時要充分考慮絕緣層與功率之間的關系。大型供電廠輸送電壓高，并且設備運轉時間會增長，絕緣層厚度與材質的設計卻存在不合理情況。絕緣層厚度達不到使用要求，導通狀態下溫度會逐漸升高，容易引發火災事故。安裝階段并沒有根據絕緣層的情況來設定使用時間，當絕緣故障發生后，供電系統也會停止工作，造成的連帶損失巨大。

2、變壓器內部含有雜質

變壓器的輸送導線由純度極高的金屬材料制作而成，并且使用過程中設備內部不可出現粉塵雜質。現實中清潔狀況往往被忽略，當雜質混入到其中后，變壓器通電狀態下，雜質也具有一定的導電性能。最終會造成設備異常放電，絕緣層被燒壞，產生嚴重的安全隱患。絕緣層在此階段發生故障的可能性最大，也是較難避免的，工作人員要特別注意這部分設備的日常檢修。

3、相間短路故障

造成絕緣層燒毀損壞的原因有很多，短路在其中占有的比重最大。變壓器內部某線路發生短路后，電流的流通受到阻礙，導線的溫度急劇升高，到達絕緣層承受的極限時絕緣材質會逐漸融化。短路設備在暴露出還容易產生電弧，也就是常說的打火，電弧接觸到周邊的絕緣層時很容易引發用電設備起火，也是絕緣故障發生的主要原因。變壓器內部各線路之間要有足夠大的絕緣空間。若寬度達不到規定要求，會發生相間短路。短路過程中釋放的電流便是引法故障的原因。

4、絕緣結構制作過程中受到污染

變壓器的內部絕緣部件在制作時出現問題會影響到使用性能。例如導電質的污染。在制作過程中，若絕緣材料中混入其他物質，并且具有導電性能，使用時會影響到電流的正常走向。導線中流經的電流會有一部分存在于絕緣層中，設備之間的絕緣層相互接觸到電流就會流通。此時的變壓器內部線路混亂，原本獨立的零件也被串聯起來，因此變壓功能也隨之喪失，絕緣故障便產生了。

5、油道設計不合理

油道是為變壓設備輸送結緣液體的重要通道，其設計位置之間關系到使用性能。廣泛存在的問題便是設計不合理，絕緣油并不能被輸送使用位置。或者油流動的速度超出規定值，快速運動后會帶有電流，由此可見并沒有起到絕緣的作用。這些問題都是由設計不足導致的。

6、油箱封閉不緊密

為保障使用安全，承裝絕緣油的油箱會在安裝階段密封，但實際密封工作并不徹底，存在很多漏洞。使用過程中便出現了縫隙，并不能起到絕緣效果。

三、電力變壓器絕緣故障診斷技術

1、絕緣油硫腐蝕的故障診斷

變壓器保護層被發生氧化或者被腐蝕也會引發使用故障。為保障運營安全，技術人員會在變壓器外部涂抹絕緣油，一些產品化學性質呈酸性，腐蝕反應雖然發生時間漫長，但終影響到使用安全。該故障表現出的特征有：在高壓、大容量的變壓器上出現的較為頻繁，同時，它常出現在高壓繞組上，在裸銅線與絕緣紙接觸的部位表現得最為明顯，據此，可以分析得到，這一腐蝕現象與變壓器運行時溫度的分布有密切關系；受到腐蝕的高壓繞組上會出現淺灰色或藍紫色的物質，經過化學驗證，該物質為硫化亞銅，導電，大大降低了絕緣強度。

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性能上都會發生很大變化，故障時，變壓器內部的烴類物質通過鍵斷裂的形式產生大量的一氧化碳、二氧化碳等物質，隨著故障的持續，這些氣體會形成大量氣泡，不斷溶解于油中，因此，對油質進行分析，能夠判斷出變壓器絕緣老化以及故障的程度。相關研究表明，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、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雜，加上產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驗，需要花費大量的時間和精力，為了解決這一瓶頸，國內外開始研發各種在線監測系統，由此出現了各種人工智能診斷技術。人工智能技術，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據分析規律，找出故障，并解決各種故障之間的復雜關系，同時，它能夠隨著環境的變化自動調整判斷依據，大大減少了工作人員的工作量。人工智能診斷技術一經出現，就得到了人們的廣泛關注，目前形成的方法主要有：神經網絡、模糊數學、專家診斷等，其中，神經網絡模型在電力變壓器絕緣故障診斷中的應用被認為是最有前景的一種方法。

小結

對電力系統運行過程中使用的電氣設備進行狀態監測是為了更好保證電力系統運行的穩定性，同時也是為了更好的保證其運行安全性。對電力變壓器故障進行診斷是非常重要的，對出現的絕緣老化情況要進行及時的處理，同時在診斷技術方面也要進行提高，這樣能夠更好的保證電力系統的供電質量。在實際運行中，電力變壓器的內部故障往往不是由某單一因素引起的，而是一個復雜的過程，因此，試圖用單一的數學模型來對電力變壓器的老化過程進行描述是不合理的，有必要進行多特征參數的分析，在橫向和縱向上開展研究。

[1]孫保磊,冶海平.電力變壓器絕緣故障的分析與診斷[J].科技創新與應用,2014(02).

[2]刁維曉,王玉喜,孫良志.電力變壓器絕緣故障的分析與診斷[J].科技致富向導,2014(12).