電力變壓器故障診斷技術(shù)的研究

王帥

摘要：現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展也有了很大的進(jìn)步。在電力行業(yè)運(yùn)行及發(fā)展中，為了保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，應(yīng)該定期對變壓器進(jìn)行檢修及大修，以保證電力變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性。文章以油浸式電力變壓器的使用特點(diǎn)為例，總結(jié)狀態(tài)檢修以及故障診斷方法的確定，有效避免油浸式電力變壓器運(yùn)行中存在的限制性問題，通過內(nèi)部故障以及外部故障的分析，進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢修，提高油浸式電力變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性，推動電力行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;故障診斷技術(shù);研究

引言

電力變壓器故障診斷技術(shù)能夠檢測出變壓器運(yùn)行中發(fā)生的故障，并對故障類型做出準(zhǔn)確判斷。絕緣油試驗(yàn)就是一種很重要的故障診斷方法，該方法能夠有效排查變壓器的潛在故障，保障變壓器的正常運(yùn)行。我國對變壓器設(shè)備的維護(hù)主要實(shí)行定期檢修制度，依靠人工巡檢的方法周期性的檢驗(yàn)和維護(hù)電力設(shè)備，即對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。如何科學(xué)合理地利用變壓器的故障信息，準(zhǔn)確判別變壓器的故障類型和嚴(yán)重程度，是電力變壓器狀態(tài)檢測和維修的關(guān)鍵。本文基于實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的油浸式變壓器故障診斷法，分別從變壓器在線和離線診斷技術(shù)對變壓器故障診斷技術(shù)進(jìn)行探討，提出了變壓器遠(yuǎn)程檢測技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展前景，為判別變壓器受損情況和故障修復(fù)的技術(shù)發(fā)展提供依據(jù)。

1電力變壓器故障診斷和維護(hù)的問題

目前各地關(guān)于變壓器的診斷和維護(hù)方法存在很多問題，對于不需要維修的電力變壓器，或只有一個小問題且變壓器內(nèi)部沒有故障可以正常工作的變壓器，維修人員仍然關(guān)閉電源進(jìn)行維護(hù)。更有甚者對內(nèi)部部件進(jìn)行隨機(jī)更換，這會產(chǎn)生大量的財務(wù)資源、資料和其他不必要的浪費(fèi)。變壓器經(jīng)常修理就需要對變壓器進(jìn)行多次拆卸，這增加了新設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性。在維護(hù)期間，內(nèi)部部件暴露在空氣中，導(dǎo)致灰塵和濕氣與變壓器的絕緣芯接觸，進(jìn)而降低變壓器的絕緣能力。對于真正需要檢查的電力變壓器，由于它們沒有達(dá)到所需的檢查日期，或者因?yàn)闆]有及時修復(fù)，問題將變得日益嚴(yán)重，最終變壓器出現(xiàn)故障。這不僅增加變壓器供斷電時間的增加，造成供電系統(tǒng)不穩(wěn)定，還會對電力公司和社會產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致維護(hù)困難和維護(hù)、維修費(fèi)用的增加。可以看出，傳統(tǒng)的變壓器故障診斷和維護(hù)方式已經(jīng)不能滿足電力公司的發(fā)展需求。改善變壓器的預(yù)測維護(hù)模式將是電力公司的主要著手事項(xiàng)。

2壓器故障在線診斷法

變壓器在線檢測的目的是通過對變壓器運(yùn)行過程中特征數(shù)據(jù)的采集和分析，通過計算比對判別出變壓器所處的運(yùn)行狀態(tài)，從而在變壓器故障產(chǎn)生的初期就能感應(yīng)到異常的運(yùn)行狀態(tài)，并監(jiān)測故障狀態(tài)的發(fā)展趨勢。這種方法可以連續(xù)且大量的采集變壓器設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，反映迅速且準(zhǔn)確度高，彌補(bǔ)了周期性預(yù)防試驗(yàn)兩次檢查之間可能時間間隔過長的缺點(diǎn)。但實(shí)際變壓器運(yùn)行狀態(tài)是復(fù)雜且時變的，在數(shù)據(jù)收集的過程中普遍面臨著大量噪聲干擾的問題，如何科學(xué)合理的對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理，提高數(shù)據(jù)的精確性和可靠性也是在線監(jiān)測技術(shù)亟待提高的方面。另外，在線監(jiān)測的狀態(tài)分析環(huán)節(jié)需要收集大量的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)作為支撐，而如何存儲這些海量數(shù)據(jù)也是該技術(shù)需要解決的問題之一。

2.1氣相色譜在線檢測技術(shù)

氣相色譜儀被廣泛應(yīng)用在各種變壓器的故障檢測中，該方法具有便捷、高效、靈敏等優(yōu)良特點(diǎn)，可以快速檢測變壓器油中所含各種氣體的濃度。氣相色譜在線檢測技術(shù)的核心步驟是油氣分離。目前在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的是通過高分子膜來進(jìn)行油氣分離。高分子膜對于不同的氣體分子具有選擇透過性，可以直接過濾出樣品油中需要測定的目標(biāo)氣體，該方法的操作流程相比于振動脫氣、鼓泡法等傳統(tǒng)方法更加簡單。

2.2紅外光譜在線檢測技術(shù)

紅外光譜技術(shù)可以直測定油溶氣體的類別和濃度，具有快速準(zhǔn)確、非接觸性及容易操作等特點(diǎn)。實(shí)際工程中一般使用HW-500紅外氣體分析儀，該檢測器對熱效應(yīng)的敏感度很高，可以直接對油溶氣體做定量分析。雖然紅外光譜儀可以迅速準(zhǔn)確的檢測多種氣體，但是它無法感應(yīng)變壓器發(fā)生故障時產(chǎn)生的H2且成本昂貴，所以人們近年來更加注重光聲光譜技術(shù)在診斷變壓器故障方面的研究。

3變壓器故障離線診斷法

目前，我國對于大型變電站和變壓器都采用預(yù)防性定期離線檢查，即將待檢測的變壓器退出運(yùn)行電網(wǎng)后進(jìn)行檢查和維護(hù)。這種定期的離線維護(hù)主要是為了將已經(jīng)投入運(yùn)行的設(shè)備周期性的恢復(fù)至接近新設(shè)備的性能狀態(tài)，可以最大程度的預(yù)防故障的發(fā)生并能夠在故障早期就及時消除設(shè)備缺陷。所以即使變壓器正處于穩(wěn)定良好的工作狀，也必須按照檢修規(guī)范定期進(jìn)行離線檢查。由于變壓器的離線診斷是需要將其退出運(yùn)行電網(wǎng)的，診斷時的試驗(yàn)環(huán)境與變壓器的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境存在顯著差異，所以離線診斷所反映的結(jié)果會與實(shí)際情況存在一定的差異，其檢查結(jié)果也并不是完全可靠的。這種差異主要是因?yàn)樽儔浩髟囼?yàn)時的加壓方式和實(shí)際運(yùn)行不同而導(dǎo)致的。

3.1直觀檢查法

技術(shù)人員直接進(jìn)入配電室檢查室內(nèi)基本電器元件和線路是否存在燒損、冒煙、絕緣損壞、異常放電痕跡和設(shè)備爆炸損壞等現(xiàn)象。該方法簡單直觀，但對故障狀況分析的程度不夠深入，往往只能在變壓器發(fā)生故障之后對最為明顯的故障原因進(jìn)行大概的初步判斷，是最基本和簡單的檢查方法。

3.2電氣預(yù)防性試驗(yàn)法

電氣預(yù)防性試驗(yàn)法是一種評估電力變壓器性能指標(biāo)是否正常的方法，該試驗(yàn)的方法和種類較多，但實(shí)施流程往往較為繁瑣。有些試驗(yàn)必須要將變壓器拆解之后才可進(jìn)行，有些需要與其他試驗(yàn)項(xiàng)目同時進(jìn)行，有些則是變壓器投入運(yùn)行之后定期檢查的測試項(xiàng)目，有些需要在特殊環(huán)境下才可進(jìn)行;如交流耐壓試驗(yàn)就是一種破壞性試驗(yàn)，這種試驗(yàn)對變壓器和電力線路的耐壓要求都很高，現(xiàn)場條件一般很難滿足，并且對變壓器設(shè)備進(jìn)行頻繁的拆裝并不利于設(shè)備的維護(hù)。

3.3超高頻檢測技術(shù)

通過油浸式電力變壓器在線故障檢測技術(shù)的分析，通過超高頻檢測技術(shù)的運(yùn)用，可以有效提高局部放電測量的頻率，而且，在測試系統(tǒng)安裝中，也可以提高設(shè)備故障檢修的及時性。但是，在超高頻檢測技術(shù)運(yùn)用中，存在著變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的問題，若缺少有效的控制策略，會影響檢測的有效性。因此，在油浸式電力變壓器在線故障檢測中，應(yīng)該通過故障發(fā)生原因的分析，構(gòu)建針對性的解決策略，以保證故障檢修的整體質(zhì)量。

結(jié)語

電力變壓器是組成電力系統(tǒng)的重要成分之一，其安全運(yùn)行直接影響著整個電網(wǎng)供電的高效性、可靠性、穩(wěn)定性。目前，我國已有很多投入運(yùn)行多年的變壓器，這些多年運(yùn)行的變壓器往往存在如絕緣老化等很多嚴(yán)重的安全隱患，發(fā)生故障的概率會隨著運(yùn)行年限的延長不斷增大。由于現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活對電力的高度依賴，變壓器一旦發(fā)生事故將會導(dǎo)致該區(qū)域停電停產(chǎn)，有時甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的社會經(jīng)濟(jì)和政治損失。因此，深入的研究電力變壓器故障診斷技術(shù)，對于電力系統(tǒng)長期保持穩(wěn)定、安全、高效的運(yùn)行具有重要的理論和實(shí)際意義。

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（作者單位：廣州西門子變壓器有限公司）