十千伏電力變壓器故障診斷方法研究

徐傳光

【摘要】隨著人們供電需求的日益增加，人們對供電的安全性和可靠性要求越來越高，這要求電力部門要不斷強化供電服務效率和質量，做好電力線路檢修工作，尤其是減少變壓器故障問題，從而最大限度減少電力故障的發生率。現如今我國的電網規模逐漸擴大，傳統的電廠變壓器檢修方式已經不能適應大規模電網系統的線路檢測好故障診斷。本文著重分析了十千伏變壓器故障的表現以及處理方法，希望提升電力系統的可靠性和安全性。

【關鍵詞】電力變壓器故障診斷方法十千伏

變壓器作為電力系統中的重要設備，通過改變交流電電壓以維持電力系統運行的重要裝置。以往我國的電力企業的發展重點任務放在發電上，忽視了供電的安全可靠的重要性，導致在供電過程中時常出現電力故障問題，給人們的生產和生活帶來諸多不便。電廠供變電過程中維護系統穩定的最重要的設備就是變壓器，現如今電廠變壓器故障發生頻率最高的環節，極易出現短路事故，對電廠電力系統安全穩定運行造成嚴重的威脅。深入開展電力線路檢修，是供電企業踐行科學發展觀的必然要求，也是時代發展下技術設備更新的必經之路。

1十千伏電力變壓器的故障分類

十千伏變壓器屬于大型的電力設備，在其運行過程中設備自身會出現許多問題，比如電廠出口短路、電流故障、線路故障、過熱性故障等等，以上種種問題都有可能導致電廠變壓器故障問題。線路電流、變壓器材料結構以及電網線路決定變壓器運行穩定與否。變壓器一旦發生故障，會引發電廠變壓器中的絕緣材料損壞，進而影響整個電力系統的正常運行。變壓器故障分為三種類型，根據回路差異可分為磁路、油路以及電路三個類型。根據故障主體的不同可分為鐵芯、油質、繞組等類型[1]。根據變壓器的主體可將故障分為外部故障和內部故障。而導致變壓器故障事的原因非常復雜，其中最關鍵的就是變壓器的組件材料和電磁線。通常情況下，變壓器短路事故是由于自身不具備足夠強的短路能力而出現的，短路事故會導致絕緣材料爆裂，變壓器中繞組軸發生變形，使得絕緣材料無法支撐高負荷的電流沖擊，進而造成電力系統的損傷。比如油浸式變壓器，在出口處極容易出現短路故障，這對于變壓器的正常運行影響最大。這一類變壓器極容易出現油滲漏故障、變壓器油流帶點故障、互動保護裝置故障燈。

電力變壓器的故障會隨著時間的推移而發展成為早期、偶然以及損耗三個階段的故障。其中變壓器最先使用的三年出現的故障為早期故障，其發生率會隨著時間的推移而逐漸降低，早期故障的原因主要在變壓器設計制造方面的缺陷，比如設計不合理、使用材料不達標、焊接裝配不合規格、質量檢測粗糙等等[2]。過了早期故障后，變壓器進入偶然故障階段，這些故障時偶然發生的，比如變壓器技術參數值超越極限值、運行環境改變、人為因素等。在設備損害階段，也就是變壓器使用末期，損耗性故障發生越來越頻繁，其主要原因是由于變壓器內部各類零部件出現老化，并發生化學反應、物理反應導致的，進而使得部件疲憊、老化、腐蝕、磨損、抗阻增大等問題。此外人為操作失誤也是導致變壓器短路的關鍵原因，很多檢修人員并不重視對變壓器短路事故后的經驗總結，不能排除引起事故的原因，比如電網線路故障、電網漏電、變壓器材料老化等，可見電廠變壓器檢修人員工作失誤也是引發變壓器故障的主要原因。

2變壓器故障處理方法

2.1基于模糊診斷原理故障分析

模糊診斷原理是指采用模糊知識庫、模糊推理以及人機界面等形式度持續發展的的以及一些不確定的問題進行預測分析。模糊診斷理論依據與概率理論，是處理不確定信息的主要工具，它能夠有效提升至很短系統的穩定性和準確定，并對某些不明原因的故障給出科學解釋。針對于十千伏的大型變壓器的故障診斷而言，擦用模糊診斷理論能夠迅速找出故障發生原因，客觀反映故障的不確定性。以十千伏的油浸式變壓器為例，采用模糊故障診斷方法可將其分為三個階段：一是將氣體溶解在油中，然后對原始數據進行模糊化分析；二是在模糊集的數據上對存在的相似關系進行計算；三是開展動態分類步驟檢測，從而找尋分類結構的最優化結果。模糊原理故障分析法能夠有效判斷變壓器是否存在故障，尤其是針對十千伏變壓器、油浸式變壓器等類型，這一類變壓器故障診斷的單一一句就是產氣率，由于故障發生后不能作出全面的提示[3]。傳統的故障診斷方法只是參考了氣體的注意值，卻忽視了產氣率。采用模糊診斷方式能夠有效提升這一類變壓器的故障診斷準確率。

2.2基于DGA的診斷方法

DGA變壓器故障檢測方法的原理是指，在常規條件下，當變壓器的有機絕緣材料在電與熱雙重影響下出現老化分解現象后，會產生溶解在油中的多種氣體，比如氫氣、二氧化碳、一氧化碳、乙烯、甲烷等。一旦變壓器出現放電故障，氣體出現的速率會大大增加，故障會蔓延，故障事故會越來越嚴重，而氣體在油液中產生的氣泡擴散和對流現象會越來越強烈。DGA的診斷方法是依據油液中氣體含量、種類來判斷故障類型的方式。在檢查氣體時，以CO、C2O的占比最多為正常標準，一旦出現裂解氣體為氫氣、甲烷，可以判定油質絕緣材料出現局部放電故障。如果油液溫度比正常溫度藥膏，甲烷占比最大，且溫度越高，甲烷所占比重越大，而乙烯和乙炔的比重也隨之上升，則可判定是電弧故障[4]。

3變壓器故障診斷的注意事項

3.1做好變壓器監督檢修工作

引發變壓器故障問題的原因是多種多樣的，且絕大部分故障是可以預防的，這需要電廠變壓器檢修人員平時做好預防工作。首先，為了做好故障診斷和預防工作，國家專門針對變壓器這一塊做出了預防性試驗項目，主要涉及到測量繞組、測量介質損耗、測量電容量、分析絕緣電阻等等，通過這些試驗可以診斷出設備是否受潮或存在質量問題。其次，局部放電測量。傳統的絕緣試驗無法將電流互感器的局部缺陷檢測出來，此時可以利用局部放電測量來解決這一問題，該方法具有很大的靈敏性，適用于電力系統進行大修后的故障診斷。變壓器短路事故發生還有許多細節問題需要注意，要求檢修人員在平時的操作過程不斷積累。在變壓器檢修過程中要對操作人員進行操作程序、安全注意事項進行培訓和講解，嚴禁違規操作。最后對變壓器做好短路實驗，做好短路預防工作，加強運行維護，使用安全可靠的短路保護系統。

3.2故障發生后仔細檢查變壓器構件

首先，檢查繞組。變壓器短路時，繞組會受到壓、拉、彎曲等不同力的影響，進而造成隱蔽性的故障。因此短路事故后要檢查變壓中繞組的情況。此時可以根據變壓器直流電阻值檢測繞組直流電阻是否與以往測量值不相等。此外，還可以測量繞組的電容量。因為繞組變形后對地的電容量增大，間隙距離變小，使得電容量變大，而電容量可以直接反映繞組的變形程度。因此，如果是繞組問題，及時更換抗短路能力強的繞組材料。其次，檢查鐵芯和夾件。觀察鐵芯上芯片是否出現上下竄動情況，檢查芯片螺桿與鐵芯絕緣電阻是否受損，觀察拉板與拉板連接件是夠受損、壓板與夾件是否發生位移等。如果是構件發生損壞或位移，要做好構件的更換、調試以及維修工作，檢修過程中要保持變壓器設備的干燥程度，使用變壓器扣罩，也可使用真空泵對變壓器進行真空抽離空氣。

4結語

在高速發展的社會經濟帶動下，我國的電網系統規模日益擴大，電網系統覆蓋面逐漸擴大，電力線路結構越來越復雜。以上列舉的變壓器檢修方法和線路缺陷的預測方法可以綜合使用，最好制定一個綜合各項操作方法的變壓器檢修方案，兼顧電力系統的各個方面，這樣才能保障電力系統安全穩定工作。除了做好電力線路檢修工作之外，電力企業也應該提升自我管理水平，不斷更新技術和設備，運用現代化的智能技術。電力系統運行和管理過程中，常常會遇到各種各樣的輸電故障或短路問題，僅僅依靠人工來檢測和排查這些設備故障和短路現象是遠遠不夠的，人工排查效率低，往往會延誤處理故障的最佳時機，從而導致故障范圍擴大。而智能化技術系統能夠將電力設備運行數據進行采集和智能分析，總結故障發生原因，并迅速做出故障處理操作，縮短故障反應時間和維修時間，從而提高電力系統的運行效率。

參考文獻：

[1]許惠君，王宗耀，蘇浩益.基于DGA的反饋云熵模型電力變壓器故障診斷方法研究[J]. 電力系統保護與控制，2013，23：115-119.

[2]馬宏忠，耿志慧，陳楷.基于振動的電力變壓器繞組變形故障診斷新方法[J].電力系統自動化，2013，08：89-95.

[3]周玉秋.電力變壓器故障診斷方法研究[J].黑龍江科技信息，2014，29：100.

[4]張桔.電力變壓器故障診斷方法研究[J].機電信息，2015，24：50-51.