電力變壓器故障診斷研究

王翠芳蕪湖金鷹變壓器有限公司，安徽蕪湖 241000

電力變壓器故障診斷研究

王翠芳
蕪湖金鷹變壓器有限公司，安徽蕪湖 241000

變壓器的正常運(yùn)行是社會(huì)經(jīng)濟(jì)可靠發(fā)展的保證，特別是電力行業(yè)的生產(chǎn)工作都有著至關(guān)重要的作用，但是由于其結(jié)構(gòu)和日常維護(hù)有許多可變性，使得它的故障診斷就成為很復(fù)雜也很重要的事情。合理、科學(xué)的變壓器診斷方法對(duì)于變壓器的維修和維護(hù)有著關(guān)鍵作用，是變壓器正常運(yùn)行的有力措施，本文主要從變壓故障類型和診斷方法進(jìn)行研究，提出不同的診斷方法，根據(jù)診斷方式找到故障原因，為變壓器正常運(yùn)行提供借鑒。

故障性質(zhì)；開放式；電力系統(tǒng)

為了提高電力變壓器的可靠性，就要對(duì)變壓器故障有所針對(duì)性的分析，變壓器故障診斷是個(gè)很復(fù)雜的問題，分為故障性質(zhì)診斷和故障部位診斷。如果在電力變壓器發(fā)生問題后能夠準(zhǔn)確分析出故障性質(zhì)和故障部位，然后快速找出解決對(duì)策，及時(shí)進(jìn)行維修，縮短電壓器維修時(shí)間提高供電可靠性，對(duì)實(shí)際工作有很大的指導(dǎo)意義。但是，目前，關(guān)于故障部位診斷的研究還處在探索階段，沒有故障性質(zhì)的研究深入和便捷，對(duì)于維修和維護(hù)變壓器造成了不小的阻礙，所以關(guān)于變壓器的故障診斷研究還是很有必要的。

1 電力變壓器故障診斷研究現(xiàn)狀

電力變壓器中的熱故障和電氣故障時(shí)主要的兩種故障類型，但是變壓器的故障并不單一而是多種多樣的，原因和現(xiàn)象直接的關(guān)系十分復(fù)雜，變壓器多年的發(fā)展其故障和原因多為以下幾個(gè)方面，機(jī)械故障、電氣故障以及熱故障是變壓器內(nèi)部故障的3種主要類型。其中，由于機(jī)械故障的產(chǎn)生往往表現(xiàn)為伴隨著電氣故障或熱故障發(fā)生，所以針對(duì)變壓器內(nèi)部故障的研究主要以電氣故障和熱故障為主來進(jìn)行分析。另外，電力變壓器故障產(chǎn)生的成因與表象之間的關(guān)系是復(fù)雜非線性耦合的，因此對(duì)于故障診斷的研究方法應(yīng)當(dāng)基于一定經(jīng)驗(yàn)與典型案例分析之上，主要表現(xiàn)為：第一，局部性放電；第二，低能量狀態(tài)下放電，因不良接觸導(dǎo)致形成不等電位或懸浮電位在變壓器屏蔽環(huán)處可形成電弧放電或火花放電，此外在核心閉環(huán)內(nèi)箱壁與套管等夾件、導(dǎo)體與附件開環(huán)的部位或者繞組相鄰行之間，線圈在低壓端與高壓端之間木質(zhì)絕緣或繞組墊塊處放電；第三，低溫狀態(tài)下過熱，變壓器在緊急狀態(tài)下超銘牌違章操作，繞組內(nèi)部液流阻塞，導(dǎo)致磁通受阻雜散分布；第四，高溫狀態(tài)下過熱，油箱與鐵芯上形成大面積環(huán)流，箱壁處未經(jīng)補(bǔ)償?shù)拇艌觥?/p>

1.1 鐵芯故障

除了繞組的質(zhì)量關(guān)系到變壓器的可靠運(yùn)行，鐵芯也是變壓器進(jìn)行傳遞和交換電磁能量的主要部件，鐵芯的好壞決定著變壓器是否能正常運(yùn)行。鐵芯多點(diǎn)接地、接地不良和鐵芯片間短路時(shí)關(guān)于鐵芯常見的故障模式。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鐵芯出現(xiàn)上述故障的原因主要有鐵質(zhì)夾松動(dòng)、壓鐵松動(dòng)引起鐵芯噪聲，鐵芯片間絕緣老化，鐵芯安裝位置不準(zhǔn)確造成空洞聲，鐵芯片間疊裝不良造成鐵芯發(fā)熱。

1.2 放電故障

放電故障顧名思義是在變壓器正常運(yùn)行下內(nèi)部絕緣體受到損壞或影響，一般分為3類，局部放電、火花放電和電弧放電。正常情況下放電的部位通常在固體絕緣內(nèi)的空穴、電極尖端或油中沿固體絕緣的表面等處。局部放電的另一個(gè)特點(diǎn)就是它的能量密度沒有想象中大，也正是因?yàn)槿绱耍坏┌l(fā)生就會(huì)造成高能量的放電，高能量放電的最大危害就是將絕緣體破壞，進(jìn)而影響變壓器運(yùn)行。

2 變壓器故障的診斷方法

2.1 三比值法

三比值法在變壓器故障診斷中發(fā)揮了重要作用，它是IEC推薦的一種方法，實(shí)際上是羅杰斯比值法的一種改進(jìn)。根據(jù)己知的編碼規(guī)則和分類方法，查表確定故障性質(zhì)，如圖1、圖2所示。

但是應(yīng)用三比值法也有不足的地方，例如，只有到達(dá)各組分含量的注意值或者產(chǎn)氣速率的注意值，才有理由判斷可能存在的故障，才能進(jìn)一步根據(jù)三比值法判斷

故障性質(zhì)，對(duì)于氣體含量正常的情況，其比值是沒有意義的。

2.2 特征氣體法

特征氣體法是根據(jù)不同氣體的指數(shù)判斷故障性質(zhì)，例如，過熱故障中只有熱源處絕緣分解時(shí)，CH4和H2兩者之和會(huì)占總烴的八成以上，而且隨著溫度改變氣體指數(shù)和比例還會(huì)改變。如果H2占?xì)錈N總量的30%以下就說明變壓器的高中溫過熱，并且溫度越高，H2的絕對(duì)含量就越高。但其所占比例卻相對(duì)下降。一般過熱的故障特征氣體的表現(xiàn)為總烴較高一般會(huì)C2H2小于5，嚴(yán)重過熱的故障其氣體描述則為總烴高，C2H2大于5，但是C2H2未構(gòu)成總烴主要成分，H2含量比較高。此外還有火花放電、電弧放電時(shí)候的特征氣體總烴高，H2含量也比較高，C2H2大于10，局部放電時(shí)候特征氣體總烴不高，CH4是總烴的主要成分，H2的成分也要大于100。這些都是通過特征氣體的指數(shù)來判斷故障的方法。

此外還有基于計(jì)算智能的方法進(jìn)行診斷，如基于模糊邏輯的方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法等都是能夠進(jìn)行故障診斷的。

3 結(jié)論

通過以上論述，對(duì)于變壓器故障的診斷可以通過以上方法進(jìn)行，但是基于不同的環(huán)境和不同的內(nèi)部因素，還是要注重因地制宜，合理選擇診斷方法，得到有效的監(jiān)測結(jié)果。作為電力變壓器不僅作用至關(guān)重要，而且還是電力系統(tǒng)中最昂貴的設(shè)備之一，它的容量較大、同時(shí)故障發(fā)生頻率較高，電力變壓器的運(yùn)行狀態(tài)直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。能夠保證變壓器的正常運(yùn)行，這對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、居民生活和國家建設(shè)順利發(fā)展的保障，更是為國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展保駕護(hù)航。

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1674-6708（2016）168-0216-01

王翠芳，工程師，蕪湖金鷹變壓器有限公司，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造，重點(diǎn)變壓器生產(chǎn)與維修。