變壓器匝間故障特性與檢測研究進展

劉光偉， 關 宇， 董 明， 馬鑫晟， 唐云鵬， 劉柏延， 盧 毅

（1.國網冀北電力有限公司電力科學研究院，北京 100045；2.華北電力科學研究院有限責任公司，北京 100045；3.西安交通大學 電力設備電氣絕緣國家重點實驗室，陜西 西安 710049；4.國家電網有限公司華北分部，北京 100053）

0 引 言

變壓器是電力系統的重要組成部分，其安全穩定運行對整個電網的可靠性和經濟性有著十分重要的意義。變壓器故障主要發生在鐵心、套管、分接開關、繞組和油箱等部分。由于繞組是變壓器內部主要承受電、熱以及機械應力的結構，繞組故障是變壓器各類故障中較為常見的故障類型。根據統計資料顯示，電力變壓器繞組故障中，匝間短路故障占比為50%～60%[1-2]。

變壓器內部的絕緣體系主要為變壓器油和油紙絕緣，少數采用樹脂絕緣或SF6絕緣等形式。對于匝間絕緣來說，其絕緣系統通常為油紙絕緣。在變壓器的長期運行過程中，其受到電、熱、機械等應力的影響，勢必會導致絕緣劣化，甚至最終導致設備故障和停運。

變壓器匝間故障的早期，其特征主要為局部放電或局部過熱。但隨著局部放電、局部過熱的產生，可能導致變壓器絕緣系統進一步劣化，其振動特性也會導致內部結構的松動與脫落，最終導致匝間擊穿形成匝間短路故障。匝間短路故障的危害是巨大的，主要表現在兩方面：一方面匝間短路故障會在變壓器內部產生巨大的短路電流，由此引發強大的電動力，導致變壓器內部結構發生變形，使變壓器不能正常運行，甚至引發火災燒毀變壓器；另一方面匝間短路故障會使變壓器的勵磁發生改變，并使變壓器產生較為劇烈的振動，影響設備的壽命和穩定性。因此，有必要在變壓器匝間故障的早期對其進行檢測和判別，并及時通過停電檢修等手段防止故障進一步發展，避免變壓器發生更嚴重的匝間短路、餅間擊穿、相間短路、主絕緣擊穿等故障[3-4]。

由于匝間故障通常伴隨著局部放電或局部過熱，可通過對放電和過熱進行檢測來表征匝間故障的發生與否和嚴重程度。而局部放電又會產生如超聲、光學、特高頻等各類物理信號，油紙絕緣系統的劣化也會產生各類油中溶解氣體和油中溶解物。因此，可以通過檢測變壓器局部熱點溫度、放電產生的各類物理信號、油中溶解物等手段，對匝間故障進行表征。總的來說，匝間故障的檢測手段可分為油中溶解物分析和局部放電檢測兩大類，而局部放電檢測方法又可分為電學方法和非電學方法。

對于油中溶解物分析方法，其優勢在于各類油中溶解物的含量與故障嚴重程度密切相關，如乙炔等油中溶解氣體通常只會在電弧等高能放電下才會大量產生，且各類分析方法如三比值法等相對成熟并得到了工程實際的檢驗。其缺點在于該方法難以在早期對故障進行有效地識別，且難以實現故障的在線監測。

對于局部放電檢測方法，其包括鐵心接地電流、特高頻等電學檢測手段，以及超聲、光學等非電學檢測手段。這些檢測手段，靈敏度較高，能夠在放電能量較低時檢出故障。各類檢測方法相互結合，能夠對局部放電進行有效地檢測及發展階段劃分，因此對于早期故障和故障的嚴重程度均能夠較為有效地識別。

近年來，隨著計算機領域的快速發展，各類人工智能算法也被用于檢測變壓器匝間故障[5]。神經網絡、粒子群以及各類模式識別算法的引入，促進了變壓器匝間故障檢測及保護方法的發展，為匝間放電識別、發展階段劃分、保護策略等研究提供了大量的判定依據。

綜上所述，針對變壓器匝間故障的特性研究、檢測與故障保護可以及時發現變壓器早期故障，防止故障帶來的破壞擴大化，對電力變壓器的維護與狀態評估乃至電力系統的安全穩定運行均具有重要意義。變壓器匝間短路特性形式多樣，檢測與保護方法各有不同，對變壓器匝間故障的特性與檢測進行歸納和總結有助于了解匝間故障的原因，對變壓器的穩定運行具有指導意義。

本文對變壓器匝間故障特性與檢測的研究進行綜述，主要介紹變壓器匝間擊穿特性與研究方法、變壓器匝間故障的特性、變壓器匝間故障的檢測與保護等，旨在通過介紹國內外的研究，為后續解決此類問題提供參考。

1 變壓器匝間擊穿特性與研究方法

目前變壓器匝間擊穿試驗是基于GB/T 16927.1—2011[6]相關要求建立變壓器匝模型，并基于IEC 60060-3:2006[7]和GB/T 16927.3—2010[8]相關要求設計操作沖擊電壓的波形，主要包括雙指數操作沖擊電壓和振蕩操作沖擊電壓。

（1）雙指數操作沖擊電壓發生電路與波形特征

產生雙指數操作沖擊電壓的電路如圖1所示[9]。其中C1為主電容，G為球間隙，R1、R2及Cr分別為調波電阻和電容，U0為施加電壓，L1為變壓器原邊和復變的漏電抗總和，L為變壓器的激磁電抗，C2為高壓繞組對地的等效電容，u1為變壓器原邊電壓，u2為變壓器副邊電壓。

圖1 雙指數操作沖擊電壓發生電路Fig.1 Double exponential switching impulse voltage generation circuit

雙指數操作沖擊電壓的定義為電壓迅速上升到峰值，然后無振蕩緩慢下降至零。其主要參數有波前時間TP、半峰值時間T2。根據IEC 60060-3:2006[7]可知 各 參數的范圍：T為20～400 μs，Tp為1 000～4 000 μs，波形如圖2 所示[8]，圖中T為波前30%峰值電壓到達90%峰值電壓的時間。

圖2 雙指數操作沖擊波形Fig.2 Double exponential switching impulse voltage

（2）振蕩操作沖擊電壓發生電路與波形特征

經典振蕩操作沖擊電壓的電路如圖3 所示[9]。其中L1為原邊漏感，L2為副邊漏感，L0為勵磁繞組電抗，R0為勵磁繞組電阻，C2為變壓器的等效電容、C1為主電容，LW為外加調波電感，RW為外加調波電阻。工作原理為將C1充電到電壓U0，然后隔離球隙G放電，在C2上就產生振蕩操作沖擊電壓。

圖3 振蕩操作沖擊電壓發生電路Fig.3 Oscillation switching impulse voltage generation circuit

標準振蕩操作沖擊電壓波形如圖4所示[8]，圖中T為波前30%峰值到達90%峰值電壓的時間。振蕩操作沖擊電壓的定義為電壓迅速上升到峰值，然后伴隨頻率在1～15 kHz 的阻尼振蕩下降至零。主要參數有峰值時間TP、半峰值時間T2、振蕩沖擊電壓的頻率f。根據GB/T 16927.3—2010[8]可知各參數的范圍：TP為20～400 μs，T2為1 000～4 000 μs，f為1～15 kHz。

圖4 振蕩操作沖擊電壓波形Fig.4 Oscillating switching impulse voltage waveform

（3）變壓器匝間電極模型

變壓器匝間擊穿試驗通常采用pig-tail 匝間電極模型結構，如圖5 所示[10]。該結構由高壓電極、屏蔽帽、絕緣紙層和接地電極組成，在試驗前需將匝間絕緣結構進行處理，使得試驗樣品中的水分和氣體符合真實情況下變壓器的要求。通過在高壓電極施加操作沖擊電壓，觀察電極間絕緣的劣化過程，即可模擬真實的變壓器匝間擊穿過程。

圖5 pig-tail匝間電極模型結構Fig.5 The pig-tail interturn electrode model structure

針對不同波形對匝間絕緣擊穿試驗帶來的影響，對于雙指數操作沖擊電壓發生器體積大、調撥效率低等問題，曹鐸耀等[11]通過在變壓器匝間電極模型上施加雙指數操作沖擊電壓和3、6、12 kHz 振蕩操作沖擊電壓，并比較了幾者的伏秒特性、韋伯分布曲線，討論了其擊穿特性，結果表明擊穿電壓與振蕩頻率成正相關，與波前時間成反相關， 3 kHz振蕩操作沖擊電壓與雙指數振蕩操作沖擊電壓的等效性較好。

針對匝間絕緣劣化的機理，程養春等[12]對局部放電作用下變壓器匝間油紙絕緣的劣化過程進行了研究。通過對匝間絕緣劣化的過程進行分析，將恒壓加速電劣化下碳化通道沿宏觀電場的縱向發展分為增長、停滯和擊穿3個階段，并提出可以將脈沖重復率和脈沖1 s 放電量作為匝間油紙絕緣惡化發展狀態的宏觀表征。

沿面閃絡是造成變壓器匝間絕緣故障的主要原因之一，趙義焜等[13]搭建了氣-固高頻沿面放電試驗平臺，研究不同絕緣材料在不同參數下沿面閃絡放電的變化規律，提出了匝間絕緣材料壽命估算的模型，并對各絕緣材料進行了綜合評估。

2 變壓器匝間短路故障的特性

變壓器在長期運行過程中，內部的匝間絕緣受電、熱、磁、機械等長期作用的影響會發生劣化，其機械強度和絕緣性能都會下降，因此很多學者針對變壓器匝間短路故障的電氣、電熱、電磁、振動等方面特性進行研究。

2.1 電氣特性

變壓器匝間發生短路后，短路電流會急劇增大，從而改變磁場的分布規律，長久發展會造成更嚴重的層間短路、相間短路，甚至導致變壓器報廢，因此，對變壓器匝間短路故障的電氣機理進行分析是現階段的研究重點[14]。

楊玉新[15]首先通過圖6 的變壓器匝間短路等效電路建立單向雙繞組變壓器模型，理論分析了繞組電氣參數受變壓器匝間短路的影響，然后通過實例分析和仿真計算，分別論證了不同部位匝間短路導致的繞組電氣參數的變化，得到了端部電流曲線與故障電流曲線。

圖6 變壓器匝間短路等效電路Fig.6 Equivalent circuit of transformer interturn short circuit

楊理才等[16]將發生匝間短路的三繞組變壓器等效為四繞組變壓器（三繞組變壓器匝間短路的等效電路如圖7所示），推導了變壓器匝間短路等效電路與變壓器中低壓側電壓公式，結果表明中低壓側電壓均降低，而且低壓側電壓降低更嚴重。該研究還用仿真與實例相結合的方法，證明了模型的正確性，可以廣泛應用于各種發電機、變壓器的匝間短路計算。

圖7 三繞組變壓器匝間短路等效電路圖Fig.7 Equivalent circuit diagram of a three winding transformer interturn short circuit

葉志軍等[17]針對變壓器一次側繞組不同的匝間短路類型，通過理論分析與仿真計算的方式，得出了不同短路匝數和短路位置的一、二次側電流的變化規律，如圖8 和圖9 所示，圖8 中的橫坐標表示短路的匝數百分比，圖9 中的橫坐標表示短路匝間中心故障點距離繞組首端的百分比，并討論了發生匝間短路時的磁場特性。

圖8 不同短路匝數下的一、二次電流Fig.8 Primary side current and secondary side current at different short circuit turns

圖9 不同短路位置的一、二次電流Fig.9 Primary side current and secondary side current at different short circuit locations

2.2 電熱特性

在變壓器匝間故障早期，匝間絕緣由于工藝不良等問題發生劣化，導致局部過熱，此時由于變壓器內部的變壓器油起到熱對流的作用，產生的熱量被轉移到其他地方從而降低了對匝間絕緣的影響。隨著絕緣進一步劣化，匝間絕緣電阻減小，匝間泄漏電流和故障線圈電流增大，進一步導致產熱量的增加[18]。當熱量積聚到一定程度后，變壓器油無法順利的將熱量轉移出去，導致繞組局部溫度持續升高，從而引發放電故障[19]。而且在變壓器匝間故障早期，繞組電流變化較小，但故障線圈電流和溫度增加比較顯著，可以通過檢測這些特征量來監測變壓器的運行狀態[20]。

張立靜等[20]將電磁、熱-流體場耦合并基于數字孿生的理念，建立了變壓器匝間短路故障模型。根據該模型，故障電阻與溫升呈負相關，線圈匝數與溫升呈正相關，故障位置與溫升的相關性不明顯。通過對匝間故障電熱特性的研究，可以為變壓器設計制造、運行維護、故障定位等多方面提供參考。

2.3 電磁特性

當變壓器匝間發生短路故障時，變壓器內部的電流與勵磁均會發生改變，通過研究變壓器匝間短路時的短路電流、主磁通與漏磁通等參數，可以為變壓器匝間短路的檢測與保護提供依據。

潘超等[18-19]通過仿真模擬原邊、副邊繞組不同匝間短路位置、不同短路比例及不同負載下的電流、主磁通及漏磁通，得出當原邊或副邊短路時，變壓器原邊繞組電流與短路繞組電流的變化情況，以及變壓器不同運行狀況的磁場分布，結果如圖10所示。同時還發現鐵心勵磁局部飽和，繞組漏磁增大；負載率降低，鐵心勵磁飽和程度加深；短路比例升高，繞組漏磁通增大。

圖10 變壓器不同運行狀況磁場分布圖Fig.10 Magnetic field distribution of transformers under different operating conditions

M JABLONSKI 等[21]和 L M R OLIVEIRA 等[22]通過分析磁路的特征研究了變壓器匝間短路的若干問題。鄭濤等[5]通過分析主電抗器的等效總漏感值和兩側的漏感值，提出了一種變壓器匝間短路保護的新方法。

2.4 振動特性

變壓器匝間短路會產生巨大的電動力，造成繞組的振動與異響，長此以往會導致變壓器內部結構的變形與松動，如墊圈脫落、絕緣損壞等[23-25]。通過對變壓器匝間短路故障的振動特性進行分析，有助于合理規劃變壓器的運行與檢修工作，提高變壓器設備的可靠性。

林春耀等[3]搭建了變壓器短路沖擊試驗平臺，探討在短路沖擊影響下變壓器箱體振動與沖擊電流的耦合關系，通過試驗在繞組中設置故障，探討在短路沖擊條件下變壓器匝間短路故障對頻響函數的影響，結果表明通過頻響函數可以判斷變壓器繞組的運行狀態，對檢測變壓器匝間故障的發生位置提供參考。

潘超等[26]針對單相變壓器首端匝間短路問題，搭建匝間動模試驗平臺，通過對比變壓器首端不同短路比例下繞組的振動情況，結果表明振動加速度與短路比例呈正相關，并得出振動頻譜的特性。

總結上述學者提出變壓器匝間故障的電氣、電熱、電磁和振動特性，可以總結出這4種特性應用于變壓器匝間故障檢測的優缺點，如表1所示。

表1 變壓器匝間故障特性應用于檢測的優缺點Tab.1 Advantages and disadvantages of transformer interturn fault characteristics applied to detection

3 變壓器匝間短路故障的檢測與保護

3.1 變壓器匝間短路故障的起因

變壓器匝間短路故障的原因主要有兩種：一種是變壓器生產過程中由于工藝或者操作等原因，使變壓器匝間絕緣較為薄弱；另一種是在變壓器運行過程中，繞組受到長期的應力作用發生位移，導致匝間絕緣磨損、斷裂甚至脫落[27]。此外，絕緣材料中的氣泡[28]、繞組絕緣進水[29]、浸漆工藝不良造成油道堵塞[30]等因素也會造成變壓器匝間故障。

3.2 變壓器匝間短路故障檢測方法

3.2.1 油中溶解氣體分析

油中溶解氣體分析即通過對變壓器油中的甲烷、乙烯、乙炔、氫氣等特征氣體的產氣速率與比例進行分析，從而判斷變壓器的運行狀態[31]。該方法很早就被提出并應用于變壓器的狀態評估中，并形成了三比值法、大衛三角形法、羅杰斯比值法等多種經典評估方法，但其具有界限絕對、編碼不適用所有可能等問題。隨著智能算法和人工智能的發展，貝葉斯網絡[32]、決策樹[33]、支持向量機[34]等算法被廣泛應用于油中溶解氣體分析中，旨在更為快速、精細、準確地對變壓器狀態進行評估。

3.2.2 變壓器早期匝間故障的檢測方法

除了對變壓器內部故障綜合反映的檢測方法外，由于變壓器匝間短路故障越來越受到重視，且其具有早期不易被識別、后期對變壓器危害大等特點，許多學者針對變壓器的早期匝間絕緣故障進行了研究，并提出了一系列的檢測方法。這些檢測方法可以根據是否以電特征量為依據分為電學檢測法和非電學檢測法。電學檢測法具有響應快速、理論完善等優點，但易受到變壓器運行環境中的電磁干擾；非電學檢測法通過分析機械、熱等特性來檢測變壓器匝間故障，還有些通過大數據處理的方法發現匝間短路故障，可以很好地避免電磁干擾，但其理論還需進一步完善，以保證檢測的精確性。

（1）電學檢測法

許多學者基于行波技術對變壓器匝間故障檢測進行研究，通過重復脈沖法、行波反射法等方法來判斷變壓器匝間故障的嚴重程度。唐治平等[35]提出利用重復脈沖法的特征曲線來進行變壓器匝間短路故障診斷。重復脈沖法試驗裝置框圖如圖11所示，通過在變壓器繞組一端輸入低壓脈沖信號，將另一端得到的響應特征曲線結合人工神經網絡算法判斷特性曲線是否凸起，來判斷變壓器繞組是否發生了匝間短路故障，特性曲線凸起的嚴重程度反映了匝間短路的嚴重程度。

圖11 重復脈沖法實驗裝置框圖Fig.11 Block diagram of the repetitive pulse method experimental setup

李卓昕等[36]通過在變壓器繞組的一端輸入低壓脈沖信號，獲取行波反射信號，通過分析行波在變壓器繞組上的傳播特性，結合采集到的行波反射信號的脈沖峰值，可以簡單可靠地判斷變壓器繞組是否發生匝間短路故障。此外還可以通過分析反射波的衰減和畸變來診斷變壓器匝間短路故障。劉達等[37]同樣通過分析行波，采用了相似度分析法與能量比值法，結合遺傳神經網絡建立故障特征與故障位置的映射關系來定位變壓器繞組匝間輕微短路故障位置。行波技術可以檢測出變壓器匝間輕微故障，但該方法需要將變壓器從電網中切除，對于輕微故障而言顯然不具有經濟性。

對于在線電學監測方面，一些學者也展開了深入研究。范競敏等[38]提出了一種通過在線辨識變壓器短路阻抗來實時監測變壓器狀態的方法。該方法通過小波分析與加窗快速傅里葉變換算法處理采集到的模型變壓器的原、次邊電壓、電流信號，來辨識各信號之間的相位差，從而得到等效短路阻抗。結果表明該方法可以有效識別匝間短路等故障，且已經在實際中得到應用，并取得良好的效果。

也有學者對變壓器的振蕩操作沖擊電壓的傳遞函數進行分析。孫文星等[39]研究了變壓器匝間短路在感應式振蕩操作沖擊電壓下的電壓傳遞函數，結果表明不同程度的匝間短路會導致電壓傳遞函數的最大極值點頻率與幅值不同，由此可以電壓傳遞函數來判斷變壓器匝間短路故障的程度。但該方法特征比較模糊，只做了定性分析，理論還需要進一步完善。

以上匝間故障檢測方法可以檢測變壓器故障的匝數、嚴重程度等，但不能準確定位發生故障的位置。劉同亮等[31]通過擬合電氣特征量與匝間短路時的匝數以及故障位置的曲線，能夠較為準確地確定故障匝數與故障位置，以快速清除變壓器匝間故障。

（2）非電學檢測法

張立靜等[40]將數字孿生技術應用到變壓器匝間短路故障的檢測中，通過結合電熱特性參數的變化規律，設置合適的電熱特性參數，建立了基于孿生體故障樣本數據驅動的匝間短路故障診斷模型。通過仿真分析發現對于匝間短路故障，繞組熱點溫度比端部電流更為敏感，該研究提出的基于電熱特性融合分析的匝間短路辨識法相比于電流信號的診斷方法，有更準確的診斷結果。

隨著人工智能技術的發展，利用大數據對電力系統的狀態進行評估越來越受到重視，也給變壓器匝間短路故障檢測方法提供了新思路。李璞[41]通過對變壓器的時域、頻域數據進行處理，得到一個合適的數據集，然后通過卷積神經網絡對數據進行處理，并討論了不同的數據處理策略對卷積神經網絡技術辨識精度的影響。但該方法基于黑盒模型，缺乏可解釋性。

此外，張曉華等[42]基于磁芯漏磁通的方法提出了一種可以檢測少匝數短路故障的方法，該方法具有成本低、精度高的優點。M BAGHERI 等[43]針對基于勵磁電流和磁通分割測量的短路匝數檢測技術進行了研究。張永龍等[44]從變壓器匝間短路故障實例出發，分析了變壓器匝間短路故障的原因，準確地查找到變壓器故障的位置。

3.2.3 變壓器內部局部放電檢測方法

上述方法均是針對變壓器匝間故障產生的分解物以及變壓器繞組自身的電熱特性參數變化來分析變壓器故障。實際上，變壓器匝間故障通常伴隨著局部放電的產生，而局部放電又會進一步產生各類電學和非電學的物理信號。因此可以通過這些物理信號對局部放電進行檢測，并進一步表征變壓器匝間故障的發展階段以及判斷故障位置。

通過變壓器故障的聲音來分析變壓器局部放電是一種經典的方法。超聲波檢測法由于超聲波具有穿透性強、方向性強等特點，常用于變壓器的故障定位[45]。噪聲檢測法主要通過評估變壓器發出噪聲的聲壓、聲強、頻譜特征等參數，判斷變壓器的故障類型與損壞程度。振動檢測法可以有效排除環境中噪聲的干擾，常用于評估繞組的松動或變形，但該方法理論不完善、隨機誤差較大，仍需要進一步研究。

脈沖電流檢測技術是一種用于檢測變壓器局部放電的技術，同時也被國際標準IEC 60270:2015[46]所推薦。該方法具有測量靈敏度高、可對局部放電量化描述、設備安裝簡單等優點，通常用于設備的出廠試驗或在實驗室內檢測。由于現場檢測變壓器存在較強的電磁干擾，且變壓器內部環境較為復雜，信號在變壓器內的傳播衰減較為嚴重，而脈沖電流檢測技術的抗干擾能力較弱，所以在現場檢測使用該方法誤差較大。甘德剛等[47]將特高頻電磁波信號作為脈沖電流的起始信號，能夠很好地抑制脈沖干擾對使用脈沖電流檢測法的影響。

相比于脈沖電流檢測技術，特高頻電磁波檢測技術的抗干擾能力和靈敏度更好，這是由于變壓器局部放電時會產生頻率達到千兆赫的特高頻電磁波，而環境中干擾信號的頻率一般不會超過200 MHz。一般通過特高頻傳感器檢測變壓器內的特高頻信號（800 MHz～3 GHz）來進行局部放電檢測。因其具有較強的抗噪能力、較高的靈敏度、檢測范圍廣、能夠長時間檢測等優點，特高頻電磁波檢測技術被認為是局部放電在線檢測最有前景的技術。但是這種方法不能對絕緣劣化的程度進行定量，而且在全封閉的電力設備中，不能采用外部傳感器進行局部放電的探測。侯慧娟等[48]提出了一種基于特高頻傳感器陣和電磁波衰減模型進行全站局部放電定位的方法。

總的來說，油中溶解氣體檢測手段能夠較為有效地識別變壓器故障發展的中后期，在工程現場得到了大量的驗證和應用，但其缺點在于對早期故障難以有效識別，且難以實現在線監測。以行波檢測、局部放電檢測為代表的各類電學、非電學等新型在線監測手段的優勢在于檢測靈敏度高，可以在故障早期進行判別以及定位，但目前大部分相關方法仍處于實驗室階段，沒有得到有效的工程檢驗和工程應用。

3.3 變壓器匝間短路故障保護

現階段變壓器內部匝數短路難以檢測和難以保護。熊小伏等[49]通過分析變壓器兩側繞組匝數與變壓器繞組兩側電流的比值對應關系，提出了一種利用電流比變化量匝間保護的方法。該方法能很好地區分匝間故障相，并排除變壓器外部故障與變壓器內部相間故障的干擾，具有較高的靈敏性。

鄭濤等[15]以表征等效總漏感變化的標準差為動作量，以表征兩側漏感變化平穩性的量為制動量，構成類比率制動式的保護。該方法將等效瞬時漏感與兩側漏感相結合，可以較為靈敏地切除匝間短路故障，可避免受到其他故障的影響。

智能算法作為一種新興的處理匝間短路故障保護的方法而被廣泛研究，王雪等[23]提出一種基于粒子群算法的匝間短路保護方法。該方法以粒子群算法中的適應函數作為評價函數，通過該函數對通過數據處理計算得到的勵磁電阻進行評價，若在尋優空間內最小適應度值大于閾值，則可判定存在匝間短路故障。但該方法有可能陷入局部最優解，需要進一步解決這一問題。

4 結束語

匝間絕緣故障是導致變壓器內部故障的主要原因之一，其具有初期特征不明顯、后期檢修難度大、危害程度大等特點，而現階段專門針對變壓器匝間放電的放電機理、檢測方法、保護方法、特性分析等方面的研究較少，對變壓器匝間放電的研究處在理論分析層面，尚不能廣泛應用于變壓器設備中。本文總結了國內外變壓器匝間故障的研究成果，對未來解決變壓器匝間故障提出了以下展望：

（1）由于變壓器匝間故障具有早期難發現、后期危害大的特點，如何預防或者在早期識別并解決變壓器匝間故障極為重要，所以需要對變壓器匝間故障的機理與早期發展進行深入研究。

（2）現階段對變壓器匝間故障的檢測著重于模式識別，為更準確地判斷故障的程度、位置，模式識別技術結合定位技術可以為變壓器提供更好的運檢建議。

（3）變壓器匝間故障伴隨著電、熱、磁、機械等多種影響因素，現階段的研究多針對一種影響因素，因考慮的因素比較少，使診斷結果具有特征不明顯、易受環境干擾等特點。而通過多物理場耦合的方式進行分析變壓器匝間運行狀態，可以盡量避免自然或人為因素帶來的誤差，提高結果的準確性。

（4）現階段隨著“大、物、云、智、移”、數字孿生技術等新興技術不斷發展，給變壓器匝間故障帶來了新的研究方法。可以為變壓器建立數字孿生模型，貫穿變壓器的設計、制造、安裝、維護、運行、報廢等全生命周期，通過虛擬實體與物理實體的實時交互來判斷變壓器繞組的健康狀態。