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，會嚴(yán)重影響整個電力系統(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故障類型，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電力變壓器常見故障類型

（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程中絕緣損壞或者老化而發(fā)生短路，周圍環(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)致電力變壓器過熱，并且電力變壓器長時間過負(fù)荷造成絕緣劣化，一旦發(fā)生短路沖擊會導(dǎo)致電力變壓器繞組松動[1]。

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

（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熱，如果不能及時進(jìn)行處理解決，會造成電力變壓器繞組和油過熱，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值來判斷繞組絕緣情況，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、絕緣材料類型和尺寸有關(guān)，并且測量過程中試驗(yàn)電壓較低，無法發(fā)現(xiàn)電力變壓器問題。對于穿心螺栓、鐵芯夾件等部件，其絕緣介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)比較簡單，電力變壓器絕緣電阻測量可直接檢查出故障位置，并且絕緣電阻測量可及時發(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、主絕緣受潮等，但是在應(yīng)用交流耐壓試驗(yàn)時，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、過熱性故障，會造成紙纖維和礦物油的裂解，會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，對氣體進(jìn)行定量分析和鑒別，監(jiān)測電力變壓器內(nèi)部氣體的增長、含量和種類等情況，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重要原因，而出現(xiàn)這種的問題主要是由于電力變壓器局部放電，使得絕緣擊穿和惡化。通過對電力變壓器進(jìn)行局部放電診斷，可及時發(fā)現(xiàn)電力變壓器匝間短路問題。為了有效排除干擾，電力變壓器測量到局部放電后，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)的容錯和自學(xué)習(xí)功能以及時頻局域性質(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，有效識別電力變壓器的勵磁涌流，正確分析異常故障。

3結(jié)束語

近年來，我國電力系統(tǒng)快速發(fā)展，電力變壓器應(yīng)用范圍越來越廣泛，結(jié)合電力變壓器的常見故障類型，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.

[3]胡勇,程蕾.大型電力變壓器故障實(shí)例統(tǒng)計(jì)分析[J].電力安全技術(shù),2003(01):20-22.

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