基于故障樹的變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)

蔣俊，羅鐘，金鑫

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

基于故障樹的變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)

蔣俊，羅鐘，金鑫

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

隨著狀態(tài)檢修不斷發(fā)展，一些優(yōu)質(zhì)的新型變壓器逐漸投入使用，使得原先的變壓器檢修依據(jù)及策略無法適應(yīng)新的狀況和要求。為此，本文提出一種故障樹的變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法的提出是基于專家經(jīng)驗(yàn)的方式對(duì)變壓器可能存在的故障情況進(jìn)行梳理，從而形成對(duì)應(yīng)的故障樹。在此基礎(chǔ)上根據(jù)變壓器運(yùn)行的實(shí)際情況和特征，對(duì)變壓器的狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，從而為變壓器的運(yùn)行狀態(tài)判斷和狀態(tài)檢修提供有力的基礎(chǔ)條件。

故障樹；變壓器；狀態(tài)評(píng)估

隨著狀態(tài)檢修不斷發(fā)展，一些優(yōu)質(zhì)的新型變壓器逐漸投入使用，隨之而來便是原先的變壓器檢修依據(jù)及策略無法適應(yīng)新的狀況和要求。例如，根據(jù)以往對(duì)電力系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行觀察，如果溫度計(jì)、油位計(jì)指示出現(xiàn)錯(cuò)誤則需要進(jìn)行檢修。除此之外，一個(gè)常見的做法是，當(dāng)臨時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷后還需要進(jìn)行一系列的臨時(shí)檢修。如果出現(xiàn)了類似于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不合格的問題，那么僅能通過長(zhǎng)期所推行的周期性檢修來解決問題。由于這種周期性的檢修是建立在長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，所以會(huì)產(chǎn)生一定的隨機(jī)性。采取此類方法，就使得對(duì)變壓器及其附屬設(shè)備的檢修次數(shù)變多，同時(shí)還伴隨著因檢修所遺留的隱患。所以，就目前的狀態(tài)檢修過程來看，急需找到變壓器的故障及規(guī)律，深入探究狀態(tài)檢修的整體措施，以此進(jìn)一步獲得維護(hù)檢修的最佳時(shí)段以及維護(hù)檢修的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 基于故障樹法的變壓器風(fēng)險(xiǎn)源分析

故障樹法（FTA，F(xiàn)auth Tree Analysis）是一種遵循系統(tǒng)發(fā)展先后順序，探究事件之間的因果關(guān)系，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中導(dǎo)致事件發(fā)生原因以及事故可能導(dǎo)致的后果之間的關(guān)系的一種分析方法。故障樹法主要遵循結(jié)果到原因?qū)λl(fā)生事故進(jìn)行內(nèi)在邏輯分析，采用樹形結(jié)構(gòu)圖對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)及其相關(guān)的影響因素進(jìn)行深入解析。在具體分析過程中，故障樹法可以較為清晰的明確事件的內(nèi)在關(guān)系，這種方法主要借助故障樹圖對(duì)初始事件到結(jié)果事件進(jìn)行一系列的描述分析，以此繪制出整體的故障樹圖，通常來說，建立故障樹可具體分為四個(gè)步驟。

（1）選擇并確定頂事件，將最不愿意發(fā)生的事件作為頂事件。

（2）確立頂事件之后，下一步就是剖析頂事件發(fā)生的內(nèi)在原因，輸出事件作為頂事件，輸入事件則是造成頂事件發(fā)生的直接原因，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)事件之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)邏輯進(jìn)行系統(tǒng)分析。

（3）分析引起頂事件的每一個(gè)輸入事件，并對(duì)輸入事件進(jìn)行進(jìn)一步的分解，然后采取上述步驟將輸入事件作為下一級(jí)的輸出事件，以此類推，逐步分析其發(fā)生的原因。

（4）重復(fù)以上各個(gè)環(huán)節(jié)，一直到輸入事件無法分解的時(shí)候，就可以繪制出一棵倒置的故障樹圖。

由于采用故障樹法有利于反映出變壓器的風(fēng)險(xiǎn)狀況及其影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，所以本文在參考變壓器歷年資料以及信息的基礎(chǔ)上，運(yùn)用故障樹法對(duì)電力變壓器的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行解析，從而深入了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)律。本文將變壓器故障作為頂事件，則中間事件為致使變壓器發(fā)生故障的原因，然后將引起中間事件發(fā)生的基本事件作為底事件（包括繞組、鐵芯、分接開關(guān)、引線風(fēng)險(xiǎn)、冷卻風(fēng)險(xiǎn)、絕緣風(fēng)險(xiǎn)、絕緣套管等），即此時(shí)的底事件也是間接導(dǎo)致頂事件發(fā)生的主要原因，通過以上分析，本文繪制出了電力變壓器故障樹結(jié)構(gòu)圖，見圖1。

圖1 變壓器故障樹

2 變壓器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系具有一系列基本原則，最為主要的就是在其設(shè)計(jì)過程中，指標(biāo)應(yīng)能反映出研究對(duì)象的某一特征，這就要求指標(biāo)體系的建立應(yīng)該能夠準(zhǔn)確識(shí)別研究對(duì)象的具體特性，并從各方面獲取一些有價(jià)值的信息。除此之外，指標(biāo)體系還需要在反映出研究對(duì)象具體特征的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)一步的對(duì)其進(jìn)行量化，用數(shù)值大小反映出該研究對(duì)象特征的影響大小及內(nèi)在含義。一般情況下，指標(biāo)主要通過一些量化的指標(biāo)組成，且該指標(biāo)將有助于揭示研究對(duì)象的一些具體特征，從而有助于對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)而全面的評(píng)價(jià)。指標(biāo)的選擇不能帶有隨意性和盲目性，需要遵循一定的構(gòu)建原則，除了充分考慮實(shí)際操作性和運(yùn)用性，還要避免對(duì)研究對(duì)象的重復(fù)評(píng)價(jià)及遺漏，在構(gòu)建指標(biāo)體系過程中無可避免的受到構(gòu)建人員的主觀影響或者研究對(duì)象某一特征的限制等，使得指標(biāo)體系呈現(xiàn)較為明顯的多元化特征。

作為電網(wǎng)的重要組成部分，電力變壓器無疑承載著變換電能的特殊任務(wù)，由于諸多因素能夠?qū)ψ儔浩髡＿\(yùn)行造成影響，加上變壓器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。所以，想要構(gòu)建一個(gè)完善的指標(biāo)體系其實(shí)是比較困難的，必須從各方面對(duì)其特征進(jìn)行考察，通過故障樹法構(gòu)建一個(gè)適宜的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。通常來說，在構(gòu)建一個(gè)完備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本要求。

（1）首先需要確定研究對(duì)象的具體特征，并對(duì)其內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行選擇，在選擇風(fēng)險(xiǎn)因素過程中既不能過于復(fù)雜，也不能過于單一。

（2）在確定風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)時(shí)，需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行客觀分析，并確保指標(biāo)之間不存在交叉重復(fù)的情況，這是為了避免在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行評(píng)估時(shí)產(chǎn)生重復(fù)性。

（3）所選指標(biāo)應(yīng)充分反映評(píng)價(jià)對(duì)象的基本特征，同時(shí)保證指標(biāo)體系的完整性，以避免漏評(píng)。

（4）所選指標(biāo)應(yīng)充分考慮現(xiàn)實(shí)的可行性和可操作性。

通過以上分析，不難看出一個(gè)指標(biāo)體系必須能夠充分反映出評(píng)價(jià)對(duì)象的整體情況，這樣才能更為客觀的對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)，為了確保指標(biāo)選擇的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)，還是為了防止出現(xiàn)重復(fù)評(píng)價(jià)和漏評(píng)的現(xiàn)象，從而進(jìn)一步提高評(píng)價(jià)結(jié)果的精準(zhǔn)性。此外，指標(biāo)體系的建立還要符合易搜集和可量化的特點(diǎn)，不能因公式較為復(fù)雜而無法進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。最后，所有指標(biāo)體系還要滿足客觀性的基本要求，這樣才有利于較為客觀的對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行具體評(píng)價(jià)。

上文已經(jīng)通過變壓器故障樹法明晰了造成變壓器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)形成的內(nèi)在邏輯和原因，同時(shí)還明確了其與風(fēng)險(xiǎn)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，本文結(jié)合了目前電力變壓器的一些基本特征，嘗試構(gòu)建了一個(gè)相對(duì)科學(xué)與合理的電力變壓器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合前文分析結(jié)果，本文所構(gòu)建的指標(biāo)體系總共包含三個(gè)一級(jí)指標(biāo)，分別是運(yùn)行監(jiān)測(cè)狀況（包含油中溶解氣體分析、運(yùn)行工況、運(yùn)行環(huán)境三個(gè)二級(jí)指標(biāo)）、預(yù)防性試驗(yàn)（包含電氣試驗(yàn)參量、絕緣油試驗(yàn)參量?jī)蓚€(gè)二級(jí)指標(biāo)）、歷史狀況（包括運(yùn)行年限、運(yùn)行及檢修歷史兩個(gè)二級(jí)指標(biāo)）。

3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

由變壓器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算出綜合得分后，便可根據(jù)變壓器運(yùn)行的基本特性，進(jìn)一步將變壓器運(yùn)行狀態(tài)劃分為優(yōu)秀、良好、一般、惡化和嚴(yán)重五個(gè)等級(jí)，從而真實(shí)的反映出變壓器的整體運(yùn)行狀況，具體的運(yùn)行狀態(tài)情況劃分如表1所示。

表1 變壓器狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

本文提出一種故障樹的變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，該方法的提出是基于專家經(jīng)驗(yàn)的方式對(duì)變壓器可能存在的故障情況進(jìn)行梳理，從而形成對(duì)應(yīng)的故障樹。而后在此基礎(chǔ)上根據(jù)變壓器運(yùn)行的實(shí)際情況和特征，對(duì)變壓器的狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，從而為變壓器的運(yùn)行狀態(tài)判斷和狀態(tài)檢修提供有力的基礎(chǔ)條件。

[1]張曉鵬.變壓器繞組變形測(cè)試分析[J].東北電力技術(shù),2014（3）17-23.

[2]史家燕，史源素等.三峽水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)[J].中國(guó)電力,2015（3）33-40.

[3]王夢(mèng)云.年度及以上變壓器事故統(tǒng)計(jì)分析[J].中國(guó)電力安全網(wǎng),2016（11）27-33.

[4]秦仁炎.變壓器在線監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀及將來[C].第二屆全國(guó)電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)研討會(huì)論文集黃山,2014（2）15-19.

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1671-0711（2017）07（上）-0218-02