变压器故障及其检测、维修方式探讨

摘 要：变压器是电力系统中的重要设备，也是故障发生较高的的电力设备，因此其运行状态的好坏是决定电网运行的基础。做好变压器的运行状态的检测，发现故障及时排查，是电力维修领域的重要工作内容。本文围绕变压器故障及其检测、维修方式展开探讨，期望对于电网运行具有实用价值。

关键词：变压器故障；检测维修；方法研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.037

变压器具有的重要性，表现在变压器的油性能、气体机理以及故障产生的特征等。针对变压器状态的评估，可以发现变压器的故障隐患，利于对变压器的诊断，找到故障的原因和故障的部位，通过决策树和贝叶斯的变压器综合故障诊断法，提高变压器的故障精度。

1 变压器故障诊断

变压器的类型包含了油浸式变压器等，在电力工业系统中被广泛应用，主要构造包括了油箱、冷却装置等，由于结构较为复杂，因此出现故障的概率较大，一旦发生故障，可以通过对声音、气味和检测实验数据进行维修方式的判别。

（1）油浸式变压器的故障，可以分为主体结构的故障（绕组、铁芯、油质、附件）、回路故障（电路、磁路、油路）等。其中铁芯、分接开关、绕组等故障属于一般常见故障。变压器的内部故障还可以按照出现的原因分为电气回路缺陷，绝缘损伤等潜伏性故障。变压器的最危险，故障率也最高的当属变压器的出口短路的故障，一旦发生会出现变压器的渗漏、保护误动等。

不同类型的故障，产生的危害也不同，有的是过热，有的是渗漏，有的是放电。

（2）出口短路故障位于变压器的出口部位，受到短路故障的影响，变压器的热量导致绝缘的发热损害。受到短路冲击的时候，由于电流过小，保护技术动作带来了绕组的变形，变压器如果继续运行，就会发生故障和事故。

绕组故障位于变压器的核心部位，变压器的输入和输出，带来了电气回路的故障模式，如绝缘老化、绕组受潮，短路、短路的情况发生，绕组的松动和变形发生，相间的变形短路情况的发生等等。变压器的绕组发生了松动和变形，导致了绝缘在损伤的情况下，虽然还能够运行，但是实质上却已经出现出现了内部的损伤，导线被损伤，抗短路的冲击能力被降低。

铁芯的故障，主要是铁芯的质量的问题造成的。故障的模式包括铁芯的多点接地，接地不良、芯片的短路等等，故障发生的原因主要是由于铁质的夹件发生了松动，铁芯被碰接，出现了松动后，接地不良，绝缘老化，安装不正等，最终导致铁芯发热，损伤增大。铁芯故障以短路和多点接地为主，在多点接地中，铁芯的局部会发热，过热导致了铁芯接地引线的烧断，强磁场中形成的涡流使得铁芯的局部过热，呈现介质损坏和超标的情况，局部的过热烧坏了铁芯的绝缘，出现铁芯的故障。

分接头开关的故障是绝缘的距离不足导致的材料上堆积了油泥受潮引起的。触头的接触不良使得电阻增大，带来过电压下的相间短路，使得绝缘支架的紧固金属出现了悬浮放电的故障。

由于油浸式变压器的内部结构较为复杂，因此当故障出现的时候，因密封不严导致的绝缘性能降低，使得电阻在切换的时候容易出现击穿或者烧断的情况，因为滚轮卡死造成过渡位置短路的情况更是时有发生。

绝缘故障一般发生在大型的强迫油循环冷却的大型变压器中，由于变压器经过油泵的加速传递到冷却油道，在油与固体的绝缘界面形成了静电电荷的分离，积累起正负电荷，电荷在积累到一定的场强的时候，会发生放电，导致固体的绝缘受到损伤。

2 变压器故障维修

以油浸式变压器内部的故障模式及维修为例，可以分为机械、热、和电三种形式。机械式的表现方式一般是热故障和电故障，过热故障表现为高能放电、火花放电等。在热和电的作用下，各种气体被分解出来。

2.1 油浸式变压器故障诊断方法

由于气体的产气速率较为重要，在故障开始的时候往往以低能量的潜伏性开始，但是如果总量超过注意值，则会考虑使用产气的速率进行故障的判断。另外还有故障的消耗能量、故障部位以及故障点的温度，同时分析故障的部位以及故障的温度等。

通过对设备的类型、符合的情况以及故障的类型进行综合的分析后，将设备的状态进行判断，得到气体的逸散作用等分析结果。

2.2 比值诊断法的分析

不同性质的故障产生在溶解油中，可以作为对故障类型进行判断的依据。热性故障的气体包括CH4、C2H4，电性故障主要包括C2H2，故障点的温度越高，C2H4的比例就越高，火花放电的故障主要产生在C2H2，其次是C2H4，局部放电可以根据放电故障的类型进行气体的色谱分析法进行判断。

2.3 IEC三比值法

针对气体中的溶解度和扩散系数进行相近的气体组成系数相近的气体，组成三对比值，不同的编码可以显示为不同的故障类型，经过改良后的三比值法进行溶解的气体分析和判断。

三比值法设施对变压器的故障进行判断的较为简单方便的方法，目前被广泛使用，但是也有不足，就是达到各组分进行有理由判断的

话，会存在故障的问题，但是如果停气后，成分的比值会发生变化，不宜使用三比值法。另外由于故障本身存在模糊性，因此在不同程度上进行多种故障状态的显示，容易引起误判。

2.4 无编码比值故障诊断方法

由于三比值法存在盲点故障的缺陷，因此判斷方法上相对复杂。采用无编码比值法进行判断，在一定程度上克服了三比值法的编码缺失，采用盲点故障的去电进行故障类型判断。

3 基于贝叶斯决策树对变压器故障进行诊断的方法

利用该方法进行变压器的状态的评估，会发现变压器存在的隐患往往可以作为变压器故障诊断分析的依据。例如变压器油中的组分含量以及高度非线性的映射关系，可以通过模型算法的数据样本的建立来进行变压器的故障诊断过程。根据监测的数据进行在线或者离线的历史数据以及背景资料的计算，应用人工智能算法，将故障的性质、程度以及类别加以分析，得到明确的故障原因和系统关系，为运行人员提出维修计划提供参考。

决策树的方法具有速度快、精度高的优势，尤其是大型的电气设备，部件之间存在错综复杂的耦合关系，不确定因素充斥其间，故障原因可以分为多故障、关联故障等复杂形势。采用贝叶斯和决策树作为故障诊断的方法，可以对故障原因和故障部位进行推理和计算。

所谓决策树采用的分类和预测的方法，代表一种逻辑判断，每个逻辑判断的分支结果都有属性。所有类别均可表示为叶节点的分析和取得。决策树分为分类树和回归树。

对用于变压器故障诊断的决策树模型进行优化，将贝叶斯网络算法引入到决策树算法中，在变压器故障诊断领域中，经常会由于主观或客观、内部或外部原因，判断变压器故障类型的分类和故障部分，发挥贝叶斯与决策树算法各自的优势，提高诊断结果的准确度，防止试验数据的缺失或者出现坏数据，提高分类的准确率和鲁棒性，证明了该方法的可行性和有效性。

4 结语

本文对变压器故障类型和诊断方法进行了分析和论证，目前来说变压器的故障判断已经有了一定的经验积累，进入完善阶段，故障性质分析也渐渐成熟，但是在整体故障定位功能方面还存在不足，还不够完善，今后在诊断的准确度的提高，故障信息的获取方面，还需进一步的研究和完善。

作者简介：罗建英（1971-），女，山西阳高人，讲师，研究方向：机电专业教育教学。