淺析電力變壓器的故障診斷策略

張勝剛　牟林軍　陳偉田等

摘要：在電力系統(tǒng)中電力變壓器是一種非常重要的輸變電設(shè)備，一旦電力變壓器出現(xiàn)運(yùn)行故障，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，因此應(yīng)高度重視電力變壓器故障問(wèn)題，結(jié)合電力變壓器故障特點(diǎn)，采取科學(xué)合理的故障診斷策略，加強(qiáng)電力變壓器故障管理和維修，使電力變壓器始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。本文分析了電力變壓器常見(jiàn)故障類(lèi)型，闡述了電力變壓器的故障診斷策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；故障；診斷策略

0引言

電力變壓器在實(shí)際應(yīng)用中，按照不同的絕緣和冷卻介質(zhì)，主要分為干式電力變壓器、氣體絕緣電力變壓器和油浸式電力變壓器。為了確保電力變壓器的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)仔細(xì)分析電力變壓器故障情況，積極運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)手段，做好電力變壓器故障診斷，提高故障診斷的效率和質(zhì)量，為電力變壓器故障維護(hù)奠定良好基礎(chǔ)。

1電力變壓器常見(jiàn)故障類(lèi)型

（1）繞組故障。繞組故障是電力變壓器最嚴(yán)重的一種故障，其分為相間、層間和匝間的斷線、接地和短路等，經(jīng)常發(fā)生高能量放電或者電弧放電。電力變壓器繞組故障主要是由于電力變壓器加工制造過(guò)程中絕緣損壞或者老化而發(fā)生短路，周?chē)h(huán)境溫度比較高影響電力變壓器正常散熱，漏油造成電力變壓器油量不足，冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致電力變壓器過(guò)熱，并且電力變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷造成絕緣劣化，一旦發(fā)生短路沖擊會(huì)導(dǎo)致電力變壓器繞組松動(dòng)[1]。

（2）分接開(kāi)關(guān)故障。電力變壓器分接開(kāi)關(guān)故障主要分為有載調(diào)壓和無(wú)載調(diào)壓，有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障包括固定絕緣桿畸變、分接開(kāi)關(guān)相間短路、過(guò)電壓電弧故障等，當(dāng)電力變壓器在短路狀態(tài)下，過(guò)電流會(huì)造成電力變壓器觸頭損壞，有時(shí)也會(huì)發(fā)生機(jī)械性故障，接頭焊接和導(dǎo)體接觸不良也會(huì)導(dǎo)致電力變壓器過(guò)熱性故障。

（3）絕緣故障。大多數(shù)的電力變壓器故障和損壞主要是由于絕緣系統(tǒng)發(fā)生損壞，特別是油浸式變壓器，其主要包含固體絕緣介質(zhì)和液體絕緣介質(zhì)，如絕緣墊、絕緣板、絕緣紙等，液體絕緣介質(zhì)主要是指變壓器油，電力變壓器發(fā)生絕緣故障多是受到過(guò)電壓、油保護(hù)方式、濕度、溫度等因素的影響。

（4）鐵芯故障。電力變壓器是電磁能量交換、變壓器傳遞的重要部件，其主要由鐵芯、繞組組成，電力變壓器鐵芯在靜電感應(yīng)下產(chǎn)生懸浮電位，如果電力變壓器鐵芯多點(diǎn)接地會(huì)在電力變壓器系統(tǒng)中形成回路，主磁通條件下產(chǎn)生大量電流，導(dǎo)致電力變壓器局部過(guò)熱，如果不能及時(shí)進(jìn)行處理解決，會(huì)造成電力變壓器繞組和油過(guò)熱，加速油紙的老化。

（5）套管故障。電力變壓器套管故障經(jīng)常表現(xiàn)為相間閃絡(luò)和油箱擊穿，由于電力變壓器的表面污穢或裂紋會(huì)導(dǎo)致油箱擊穿，在實(shí)際應(yīng)用中相間閃絡(luò)主要是受到外界環(huán)境的影響。

2電力變壓器的故障診斷策略

2.1常規(guī)絕緣試驗(yàn)

（1）直流泄漏電流、鐵芯絕緣電阻和繞組的測(cè)量。電力變壓器套管和繞組的極化指數(shù)、吸收比和絕緣電阻，使得變壓器絕緣狀況檢查靈敏度較高，可有效檢查電力變壓器的部件表面臟污、受潮或者發(fā)生集中缺陷，如銅線搭橋、引線接殼、瓷件破裂、貫穿性短路等[2]。但是僅僅依靠電力變壓器絕緣電阻絕對(duì)值來(lái)判斷繞組絕緣情況，其有效性和靈敏度都不高，主要是由于電力變壓器絕緣電阻和繞組溫度、絕緣材料類(lèi)型和尺寸有關(guān)，并且測(cè)量過(guò)程中試驗(yàn)電壓較低，無(wú)法發(fā)現(xiàn)電力變壓器問(wèn)題。對(duì)于穿心螺栓、鐵芯夾件等部件，其絕緣介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，電力變壓器絕緣電阻測(cè)量可直接檢查出故障位置，并且絕緣電阻測(cè)量可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力變壓器鐵芯的多點(diǎn)接地故障，故障診斷效率較高；（2）交流耐壓試驗(yàn)。交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電力變壓器絕緣強(qiáng)度的一種重要方法，尤其是檢查電力變壓器主絕緣的一些缺陷，如繞組絕緣附著污物、引線距離較短、繞組松動(dòng)、主絕緣受潮等，但是在應(yīng)用交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常受到一些外界條件的限制，由于電力變壓器的電容電流較大，對(duì)于35kV變壓器耐壓試驗(yàn)，必須在100mA額定電流條件下，因此這種試驗(yàn)方法具有一定局限性。

2.2油中溶解氣體分析

電力變壓器絕緣由絕緣紙板、電纜紙等有機(jī)絕緣材料組成，特備是礦物絕緣油是一種最常見(jiàn)的變壓器油，其含有芳香族飽和烴CnH2n-2、烷烴CnH2n+2等化合物，電力變壓器正常運(yùn)行條件下，固體絕緣和液體絕緣會(huì)發(fā)生變質(zhì)或者老化，分解出二氧化碳、一氧化碳、乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、氫等氣體[3]，如果電力變壓器內(nèi)部受潮或者發(fā)生放電性故障、過(guò)熱性故障，會(huì)造成紙纖維和礦物油的裂解，會(huì)迅速增加這些氣體的分解量，因此利用這種油中溶解氣體分析法，采集變壓器油樣，在油樣中分離氣體，對(duì)氣體進(jìn)行定量分析和鑒別，監(jiān)測(cè)電力變壓器內(nèi)部氣體的增長(zhǎng)、含量和種類(lèi)等情況，診斷電力變壓器的潛伏性故障。

2.3局部放電診斷

介質(zhì)擊穿是電力變壓器故障的一個(gè)重要原因，而出現(xiàn)這種的問(wèn)題主要是由于電力變壓器局部放電，使得絕緣擊穿和惡化。通過(guò)對(duì)電力變壓器進(jìn)行局部放電診斷，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力變壓器匝間短路問(wèn)題。為了有效排除干擾，電力變壓器測(cè)量到局部放電后，還要綜合分析電力變壓器的放電次數(shù)、出現(xiàn)位置、放電量變化規(guī)律等，仔細(xì)判斷電力變壓器放電類(lèi)型。

2.4基于遺傳小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力變壓器故障診斷

遺傳小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析理論，具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)和自學(xué)習(xí)功能以及時(shí)頻局域性質(zhì)，一旦電力變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，絕緣油分解異常氣體，這時(shí)可將各種噪聲、油壓、油溫、絕緣油特征元素等組成樣本集[4]，將遺傳小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)投入實(shí)際運(yùn)行，有效識(shí)別電力變壓器的勵(lì)磁涌流，正確分析異常故障。

3結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)快速發(fā)展，電力變壓器應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，結(jié)合電力變壓器的常見(jiàn)故障類(lèi)型，分析故障原因，采取最合適的電力變壓器故障診斷方法，提高電力變壓器運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹永剛.電力變壓器狀態(tài)分析與維修策略的研究[D].河海大學(xué),2006.

[2]劉斌.電力變壓器故障診斷方法與檢修輔助決策系統(tǒng)的研究[D].華北電力大學(xué),2014.

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[4]李娟,蔡暉,丁曉群.電力變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的新方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2002(12):60-63.endprint