十千伏电力变压器故障诊断方法研究

徐传光

【摘要】随着人们供电需求的日益增加，人们对供电的安全性和可靠性要求越来越高，这要求电力部门要不断强化供电服务效率和质量，做好电力线路检修工作，尤其是减少变压器故障问题，从而最大限度减少电力故障的发生率。现如今我国的电网规模逐渐扩大，传统的电厂变压器检修方式已经不能适应大规模电网系统的线路检测好故障诊断。本文着重分析了十千伏变压器故障的表现以及处理方法，希望提升电力系统的可靠性和安全性。

【关键词】电力变压器故障诊断方法十千伏

变压器作为电力系统中的重要设备，通过改变交流电电压以维持电力系统运行的重要装置。以往我国的电力企业的发展重点任务放在发电上，忽视了供电的安全可靠的重要性，导致在供电过程中时常出现电力故障问题，给人们的生产和生活带来诸多不便。电厂供变电过程中维护系统稳定的最重要的设备就是变压器，现如今电厂变压器故障发生频率最高的环节，极易出现短路事故，对电厂电力系统安全稳定运行造成严重的威胁。深入开展电力线路检修，是供电企业践行科学发展观的必然要求，也是时代发展下技术设备更新的必经之路。

1十千伏电力变压器的故障分类

十千伏变压器属于大型的电力设备，在其运行过程中设备自身会出现许多问题，比如电厂出口短路、电流故障、线路故障、过热性故障等等，以上种种问题都有可能导致电厂变压器故障问题。线路电流、变压器材料结构以及电网线路决定变压器运行稳定与否。变压器一旦发生故障，会引发电厂变压器中的绝缘材料损坏，进而影响整个电力系统的正常运行。变压器故障分为三种类型，根据回路差异可分为磁路、油路以及电路三个类型。根据故障主体的不同可分为铁芯、油质、绕组等类型[1]。根据变压器的主体可将故障分为外部故障和内部故障。而导致变压器故障事的原因非常复杂，其中最关键的就是变压器的组件材料和电磁线。通常情况下，变压器短路事故是由于自身不具备足够强的短路能力而出现的，短路事故会导致绝缘材料爆裂，变压器中绕组轴发生变形，使得绝缘材料无法支撑高负荷的电流冲击，进而造成电力系统的损伤。比如油浸式变压器，在出口处极容易出现短路故障，这对于变压器的正常运行影响最大。这一类变压器极容易出现油渗漏故障、变压器油流带点故障、互动保护装置故障灯。

电力变压器的故障会随着时间的推移而发展成为早期、偶然以及损耗三个阶段的故障。其中变压器最先使用的三年出现的故障为早期故障，其发生率会随着时间的推移而逐渐降低，早期故障的原因主要在变压器设计制造方面的缺陷，比如设计不合理、使用材料不达标、焊接装配不合规格、质量检测粗糙等等[2]。过了早期故障后，变压器进入偶然故障阶段，这些故障时偶然发生的，比如变压器技术参数值超越极限值、运行环境改变、人为因素等。在设备损害阶段，也就是变压器使用末期，损耗性故障发生越来越频繁，其主要原因是由于变压器内部各类零部件出现老化，并发生化学反应、物理反应导致的，进而使得部件疲惫、老化、腐蚀、磨损、抗阻增大等问题。此外人为操作失误也是导致变压器短路的关键原因，很多检修人员并不重视对变压器短路事故后的经验总结，不能排除引起事故的原因，比如电网线路故障、电网漏电、变压器材料老化等，可见电厂变压器检修人员工作失误也是引发变压器故障的主要原因。

2变压器故障处理方法

2.1基于模糊诊断原理故障分析

模糊诊断原理是指采用模糊知识库、模糊推理以及人机界面等形式度持续发展的的以及一些不确定的问题进行预测分析。模糊诊断理论依据与概率理论，是处理不确定信息的主要工具，它能够有效提升至很短系统的稳定性和准确定，并对某些不明原因的故障給出科学解释。针对于十千伏的大型变压器的故障诊断而言，擦用模糊诊断理论能够迅速找出故障发生原因，客观反映故障的不确定性。以十千伏的油浸式变压器为例，采用模糊故障诊断方法可将其分为三个阶段：一是将气体溶解在油中，然后对原始数据进行模糊化分析；二是在模糊集的数据上对存在的相似关系进行计算；三是开展动态分类步骤检测，从而找寻分类结构的最优化结果。模糊原理故障分析法能够有效判断变压器是否存在故障，尤其是针对十千伏变压器、油浸式变压器等类型，这一类变压器故障诊断的单一一句就是产气率，由于故障发生后不能作出全面的提示[3]。传统的故障诊断方法只是参考了气体的注意值，却忽视了产气率。采用模糊诊断方式能够有效提升这一类变压器的故障诊断准确率。

2.2基于DGA的诊断方法

DGA变压器故障检测方法的原理是指，在常规条件下，当变压器的有机绝缘材料在电与热双重影响下出现老化分解现象后，会产生溶解在油中的多种气体，比如氢气、二氧化碳、一氧化碳、乙烯、甲烷等。一旦变压器出现放电故障，气体出现的速率会大大增加，故障会蔓延，故障事故会越来越严重，而气体在油液中产生的气泡扩散和对流现象会越来越强烈。DGA的诊断方法是依据油液中气体含量、种类来判断故障类型的方式。在检查气体时，以CO、C2O的占比最多为正常标准，一旦出现裂解气体为氢气、甲烷，可以判定油质绝缘材料出现局部放电故障。如果油液温度比正常温度药膏，甲烷占比最大，且温度越高，甲烷所占比重越大，而乙烯和乙炔的比重也随之上升，则可判定是电弧故障[4]。

3变压器故障诊断的注意事项

3.1做好变压器监督检修工作

引发变压器故障问题的原因是多种多样的，且绝大部分故障是可以预防的，这需要电厂变压器检修人员平时做好预防工作。首先，为了做好故障诊断和预防工作，国家专门针对变压器这一块做出了预防性试验项目，主要涉及到测量绕组、测量介质损耗、测量电容量、分析绝缘电阻等等，通过这些试验可以诊断出设备是否受潮或存在质量问题。其次，局部放电测量。传统的绝缘试验无法将电流互感器的局部缺陷检测出来，此时可以利用局部放电测量来解决这一问题，该方法具有很大的灵敏性，适用于电力系统进行大修后的故障诊断。变压器短路事故发生还有许多细节问题需要注意，要求检修人员在平时的操作过程不断积累。在变压器检修过程中要对操作人员进行操作程序、安全注意事项进行培训和讲解，严禁违规操作。最后对变压器做好短路实验，做好短路预防工作，加强运行维护，使用安全可靠的短路保护系统。

3.2故障发生后仔细检查变压器构件

首先，检查绕组。变压器短路时，绕组会受到压、拉、弯曲等不同力的影响，进而造成隐蔽性的故障。因此短路事故后要检查变压中绕组的情况。此时可以根据变压器直流电阻值检测绕组直流电阻是否与以往测量值不相等。此外，还可以测量绕组的电容量。因为绕组变形后对地的电容量增大，间隙距离变小，使得电容量变大，而电容量可以直接反映绕组的变形程度。因此，如果是绕组问题，及时更换抗短路能力强的绕组材料。其次，检查铁芯和夹件。观察铁芯上芯片是否出现上下窜动情况，检查芯片螺杆与铁芯绝缘电阻是否受损，观察拉板与拉板连接件是够受损、压板与夹件是否发生位移等。如果是构件发生损坏或位移，要做好构件的更换、调试以及维修工作，检修过程中要保持变压器设备的干燥程度，使用变压器扣罩，也可使用真空泵对变压器进行真空抽离空气。

4结语

在高速发展的社会经济带动下，我国的电网系统规模日益扩大，电网系统覆盖面逐渐扩大，电力线路结构越来越复杂。以上列举的变压器检修方法和线路缺陷的预测方法可以综合使用，最好制定一个综合各项操作方法的变压器检修方案，兼顾电力系统的各个方面，这样才能保障电力系统安全稳定工作。除了做好电力线路检修工作之外，电力企业也应该提升自我管理水平，不断更新技术和设备，运用现代化的智能技术。电力系统运行和管理过程中，常常会遇到各种各樣的输电故障或短路问题，仅仅依靠人工来检测和排查这些设备故障和短路现象是远远不够的，人工排查效率低，往往会延误处理故障的最佳时机，从而导致故障范围扩大。而智能化技术系统能够将电力设备运行数据进行采集和智能分析，总结故障发生原因，并迅速做出故障处理操作，缩短故障反应时间和维修时间，从而提高电力系统的运行效率。

参考文献：

[1]许惠君，王宗耀，苏浩益.基于DGA的反馈云熵模型电力变压器故障诊断方法研究[J]. 电力系统保护与控制，2013，23：115-119.

[2]马宏忠，耿志慧，陈楷.基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法[J].电力系统自动化，2013，08：89-95.

[3]周玉秋.电力变压器故障诊断方法研究[J].黑龙江科技信息，2014，29：100.

[4]张桔.电力变压器故障诊断方法研究[J].机电信息，2015，24：50-51.