干式變壓器狀態(tài)檢修及故障診斷方法研究

李衛(wèi)星

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，國家經(jīng)濟(jì)水平以及居民生活質(zhì)量在不斷地提高，國家的電力輸出也在逐漸增加，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障的次數(shù)原來越多，及早發(fā)現(xiàn)變壓器中的故障并確實(shí)有效的解決變壓器的故障問題，可以有效的保證變壓器的使用壽命，增加供電安全以及輸電性能，節(jié)約國家資源。

關(guān)鍵詞：干式變壓器；故障；檢修

1干式變壓器故障分析

1.1干式變壓器故障類型

根據(jù)干式變壓器出現(xiàn)故障的位置可以將干式變壓器的故障類型分為兩類，一種是繞組故障，另一種是鐵芯故障，下面分別介紹一下繞組故障和鐵芯故障。

（1）繞組故障。繞組故障有可以分為繞組層間短路、匝間短路、局部繞組過熱、繞組斷路、繞組松動、繞組變形等幾種故障，這幾種故障的具體表現(xiàn)形式為，干式變壓器中繞組線圈在變壓器工作中長期處于高壓狀態(tài)下，如果繞組在浸漆時不合格，就會導(dǎo)致繞組層間短路；繞組在干式變壓器中會受到電動力的作用，繞組之間的絕緣體會產(chǎn)生摩擦等一系列的運(yùn)動，導(dǎo)致絕緣層的破壞，從而造成繞組短路；繞組松動和絕緣層變薄時干式變壓器可以繼續(xù)工作，但是由于絕緣層的變薄，絕緣性能降低，出現(xiàn)絕緣層繼續(xù)破壞，造成局部放電的可能性增加；干式變壓器的散熱系統(tǒng)為箱式散熱，且自然降溫，線路中有電流經(jīng)過時，會導(dǎo)致線路出現(xiàn)電解反應(yīng)消耗線路中的鐵和銅，從而產(chǎn)生溫度，散熱不及時就會造成局部高溫，使絕緣層遭到破壞，使絕緣層快速老化；從干式變壓器中拉出的引線由于沒有絕緣層的保護(hù)，會與繞組產(chǎn)生放電的現(xiàn)象；繞組表面局部有凸起、毛刺，使其表面電場集中，產(chǎn)生局部放電，形成放電通道造成層間絕緣損壞；變壓器繞組短路時內(nèi)部可能出現(xiàn)局部髙溫或局部髙能量放電現(xiàn)象，如不及時處理會導(dǎo)致變壓器繞組損壞[1] 。

（2）鐵芯故障可以分為三種。第一種是鐵芯多點(diǎn)接地，第二種是鐵芯接地不良，第三種是鐵芯片間短路，具體的表現(xiàn)形式為：表面存在毛刺，表面粗糙部位容易導(dǎo)致絕緣漆失效，造成片間短路；特別是在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，更容易造成運(yùn)行故障，例如：在井下潮濕環(huán)境下運(yùn)行的隔爆變，防爆外殼內(nèi)部凝水造成硅鋼片剪口斷面受潮、表面誘蝕；45?接縫錯位或?qū)硬涣迹斐设F芯發(fā)熱增大；鐵芯有多點(diǎn)接地；鐵芯鋼片間絕緣破壞，發(fā)熱量增大；由于過電壓等原因，鐵芯出現(xiàn)異常噪音等。

1.2干式變壓器故障的原因

（1）過電壓的影響。變壓器作為電力輸電線路中最重要的一環(huán)，不僅要長期承受很高的工作電壓，還要承受外界可能帶來的過電壓，而過電壓對變壓器的絕緣有很大的影響，過電壓又可以分為三種，暫態(tài)過電壓、雷電過電壓以及操作過電壓等。

（2）過電流的影響。電流是電子的運(yùn)動過程，會導(dǎo)致變壓器發(fā)熱，當(dāng)電流過大時，就會造成過載電流從而導(dǎo)致變壓器過熱，使變壓器的絕緣性降低。

（3）高溫。絕緣材料的老化程度決定了干式變壓器的使用壽命，在電流經(jīng)過干式變壓器時，就會產(chǎn)生高溫，高溫會加速絕緣材料老化，降低干式變壓器的使用壽命。

（4）鐵芯多點(diǎn)接地。電力變壓器正常運(yùn)行時，鐵芯必須有一點(diǎn)可靠接地。若沒有接地，則鐵芯對地的懸浮電壓，會造成鐵芯對地?cái)嗬m(xù)性擊穿放電，鐵芯一點(diǎn)接地后消除了形成鐵芯懸浮電位的可能。但當(dāng)鐵芯出現(xiàn)兩點(diǎn)以上接地時，鐵芯間的不均勻電位就會在接地點(diǎn)之間形成環(huán)流，并造成鐵芯多點(diǎn)接地發(fā)熱故障。變壓器的鐵芯接地故障會造成鐵芯局部過熱，會導(dǎo)致局部鐵芯燒熔，燒熔的局部鐵芯形成鐵芯片間的短路故障，使鐵損變大，嚴(yán)重影響變壓器的性能和正常工作，以至必須更換鐵芯硅鋼片加以修復(fù)。所以變壓器不允許多點(diǎn)接地只能有且只有一點(diǎn)接地。

（5）局部放電。在干式變壓器中，絕緣的材料是固體類型的，一但遭到破壞是無法修復(fù)的，局部放電就是指在電極之間發(fā)生局部橋接造成的放電現(xiàn)象，局部放電會產(chǎn)生高溫加速絕緣材料的老化[2] 。

2故障診斷方法

2.1干式變壓器故障樹診斷法

故障樹屬于邏輯思維關(guān)系圖，存在因果關(guān)系，故障樹可以精確的判斷干式變壓器出現(xiàn)的故障問題，故障樹也是一種算法模型，故障樹是建立在專業(yè)的知識和設(shè)備故障記錄基礎(chǔ)之上的[4] ，故障樹的建立為干式變壓器的故障檢測提供了可靠的依據(jù)和基礎(chǔ)。故障樹的建立一次可以分為四種，分別是干式變壓器故障樹、繞組故障樹、鐵芯故障樹、以及局部放電故障樹，如圖1、2、3、4所示。

干式變壓器故障樹，主要是用于整體檢測變壓器出線故障的原因，首次檢測完成之后，判斷出現(xiàn)的故障是繞組故障還是鐵芯故障，再根據(jù)不同的故障樹具體判斷故障的類型。

2.2模糊理論診斷法

（1）模糊理論的原理。在進(jìn)行故障診斷的時候，初期具有模糊性，例如變壓器中，絕緣體受潮這一故障的診斷，很難有確切的數(shù)值進(jìn)行表述，導(dǎo)致很難進(jìn)行判斷，大于多少數(shù)值為絕緣體受潮，判斷受潮的數(shù)據(jù)是很模糊的。在對變壓器設(shè)備進(jìn)行故障診斷時，故障特征以及嚴(yán)重性的概念以及參數(shù)都比較模糊，系統(tǒng)存在一定的迷糊性。根據(jù)模糊理論的原理可以了解到診斷規(guī)則之間的關(guān)系，在利用系統(tǒng)對設(shè)備的故障進(jìn)行診斷時，會遇到很多不確定的情況，例如數(shù)據(jù)不完善的情況，將模糊理論與故障樹（專家系統(tǒng)）相結(jié)合，該檢測系統(tǒng)不僅可以將診斷信息的模糊性進(jìn)行定量，還能縮小信息在獲取時、表達(dá)時、推理判斷時的范圍。首先解決的信息獲取時的模糊性，主要的解決辦法是利用專家的學(xué)時，設(shè)置一個可以進(jìn)行模糊數(shù)值處理的隸屬函數(shù)，設(shè)置隸屬函數(shù)的基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué)，然后在進(jìn)行診斷時，對數(shù)值進(jìn)行處理，計(jì)算出收集到參數(shù)的隸屬度，從而確定故障的類型。其次是解決知識表達(dá)的模糊性，利用隸屬函數(shù)計(jì)算出來的隸屬度，設(shè)定為模糊程度的反映值，簡單的模糊知識的表現(xiàn)形式，是故障從系統(tǒng)能夠快速靈活進(jìn)行故障診斷的保障之一。最后是解決故障診斷推理過程的模糊性，模糊推理可以將上傳數(shù)據(jù)以及診斷系統(tǒng)庫中存在的知識，和隸屬函數(shù)計(jì)算出來的隸屬度相結(jié)合，進(jìn)行數(shù)值和特征的匹配，直到得到最終的診斷結(jié)果為止[5] 。

（2）經(jīng)過上述對干式變壓器的故障的診斷，可以從中了解到故障的判斷存在一定的復(fù)雜性，從而得出故障的特性：首先是故障的特性有復(fù)雜性，一種故障類型的出現(xiàn)可能是多種因素造成的，一種因素也可造成多種故障的產(chǎn)生，例如絕緣體的老化問題，引起原因可能是過電壓，也可能是過電流；其次是干式變壓器故障問題存在時間性，變壓器設(shè)備的運(yùn)行系統(tǒng)是一個動態(tài)的過程，故障的產(chǎn)生與時間也存在聯(lián)系，一般是積少成多的；再次是具有相關(guān)性，一個組件出現(xiàn)故障可能造成多個組件出現(xiàn)相同的故障；然后是具有模糊性，變壓器的判斷系統(tǒng)具有模糊性性，判斷參數(shù)不確定；最后是具有相對性，變壓器所處的環(huán)境一般都很惡劣，環(huán)境因素也是影響變壓器故障的原因之一。

3結(jié)論

變壓器是輸電線路中重要的組成部件，變壓器故障也是輸電線路故障中最主要的故障之一，干式變壓器在目前的應(yīng)用中較為廣泛，但是該類變壓器也存在和多故障問題，解決干式變壓器的故障問題，可以有效的增加輸電線路的安全性，增加變壓器的使用壽命，降低由于變壓器故障檢修產(chǎn)生的額外費(fèi)用和人力的浪費(fèi)，為企業(yè)以及國家節(jié)約資源。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉倩.電力變壓器狀態(tài)檢修及故障診斷方法[J].化工管理，2019（17）：152-153.

[2] 李兆豐.電力變壓器狀態(tài)檢修及故障診斷方法研究[J].中國設(shè)備工程，2019（11）：50-51.

[3] 繆曉梅.談電力變壓器狀態(tài)檢修及故障診斷方法研究[J].職大學(xué)報(bào)，2018（04）：75-77.

[4] 李敏.電力變壓器狀態(tài)檢修及故障診斷方法[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（23）：238.

[5] 朱晶晶.礦用干式變壓器運(yùn)行狀態(tài)與絕緣壽命評估方法研究[D].太原理工大學(xué)，2016.

（作者單位：廣州西門子變壓器有限公司）