電力變壓器絕緣故障的分析與診斷

孫保磊 冶海平

摘 要：我國電力系統的規模是非常大的，在進行電能供應的時候要解決的問題也是非常多的，電力系統在發展過程中在不斷的解決各地電能需求的問題。在電力系統中，電力變壓器是非常重要的設備，同時對電網運行的穩定性和安全性也是有很大的影響的。電力變壓器在使用中是會出現絕緣故障，為了更好的保證電力系統運行的穩定性對出現的問題要進行及時的分析，這樣能夠避免出現更大的事故。

關鍵詞：電力變壓器；絕緣故障；故障診斷

電力系統運行過程中保證安全性和穩定性是非常重要的，因此，對電力系統中的電力設備狀態要進行保證。電力變壓器的安全穩定運行，對整個電力系統的運行是有很大影響的，因此，對電力變壓器存在的絕緣故障要進行更好的分析，這樣能夠更好的進行故障的診斷。電力變壓器在長時間使用過程中是非常容易出現材料老化情況的，這樣就會導致故障的出現，對故障進行診斷的時候要不斷提高水平，這樣能更好的保證電力系統的運行質量。

1 變壓器故障診斷概述

在經濟和社會不斷發展的過程中，電力系統承擔的電力輸送量也在不斷增多，這樣就使得電力系統在運行過程中，在輸電電壓等級方面也出現了不斷提高的情況，這樣就使得變壓器在使用過程中出現了容量和電壓等級要相應升高的情況，這樣就使得變壓器的可靠性要不斷提高。為了更好的保證可靠性，對變壓器的故障診斷是非常重要的，變壓器出現故障的時候在很多的情況下都是絕緣故障，因此，通過變壓器的絕緣故障診斷要能夠對其中存在的問題及時發現，這樣能夠避免出現安全事故，同時也是對電力系統的運行安全進行保證。

2 電力變壓器故障診斷的意義

電力系統在運行過程中電壓等級在不斷升高，這樣是為了更好的實現電網自動化運行和大電網的建設。為了更好的保證經濟和社會的正常運行，電力系統在不斷進行改造和升級，電力企業在電力系統中應用的電氣設備也是非常多的。為了對電力系統的運行情況進行保證，一定要對電力系統中的各項狀態進行監測，在進行監測的時候對電氣設備進行絕緣診斷也是非常重要的。在電力系統中，發電機的單機容量也出現了不斷增大的情況，同時，變壓器的電壓等級也在不斷提高，這樣對可靠性也提出了更高的要求。電力設備中，變壓器是非常重要的組成部分，同時也是對電力系統運行影響非常大的設備，在使用過程中也會經常出現事故，對電力系統的安全運行有很大的影響。電力變壓器在使用過程中，一旦出現故障就會導致電網出現停電的情況，在這種情況下進行恢復供電要經過漫長的時間。現在，我國的很多變電站在運行年限方面都是非常長的，這樣就使得很多的變電站已經達到了使用年限，出于經濟方面的考慮，這些變電站還在使用中，這樣就導致這些變電站在使用過程中經常會出現一些問題，在運行過程中很多電氣設備的性能出現了非常差的情況，同時在承受故障方面能力也在逐漸下降，這樣就使得對變壓器進行故障診斷成為了非常重要的事情。

3 電力變壓器絕緣故障產生的原因

對電力系統運行經驗進行總結，能夠更好的對電力變壓器出現故障的原因進行分析，主要表現在以下幾個方面。在進行電力變壓器設計的時候，通常使用的是薄絕緣，在油道方面也是非常小的，這樣就使得變壓器在使用的時候會出現使用時間過短的情況，導致電力系統在運行過程中很快就出現故障。電力變壓器在使用的時候對內部的清潔程度要求是非常高的，但是在實際運行過程中，變壓器的內部經常會出現一些很少量的金屬物質，對變壓器的爬電距離是會產生一定的影響的，在運行過程中非常容易出現局部放電的情況，這樣對變壓器的使用會產生很大的影響。電力變壓器在使用的時候都在各相之間要保證足夠的絕緣裕度，不然非常容易出現相間短路的情況。因此，在變電器中可以加入絕緣板，這樣能夠更好的保證使用過程中不出現內部短路的情況。在進行變壓器絕緣成型件制造的時候要對表面和內部的導電質進行很好的設計，這樣在使用過程中才能避免出現局部放電的情況，同時也能保證絕緣作用不失去效果。在設計變壓器的時候，對油道設計要非常重視，一旦出現設計不合理的情況，是會導致絕緣油流速過快的，這樣非常容易出現流油帶電的問題。變電器在使用過程中要避免出現絕緣油污染的情況，這樣不但會對變壓器的絕緣性能產生很大的影響，同時對整個電力系統也會產生很大的影響。

4 電力變壓器絕緣故障診斷技術

4.1 絕緣油硫腐蝕的故障診斷

近年來，有很多記載案件表明，變壓器的故障是由于油硫腐蝕引起的，在長時間投入運行后，變壓器的線圈材料會受到硫腐蝕的作用，這一問題也逐漸引起了相關研究人員的注意，該故障表現出的特征有：在高壓、大容量的變壓器上出現的較為頻繁，同時，它常出現在高壓繞組上，在裸銅線與絕緣紙接觸的部位表現得最為明顯，據此，可以分析得到，這一腐蝕現象與變壓器運行時溫度的分布有密切關系；受到腐蝕的高壓繞組上會出現淺灰色或藍紫色的物質，經過化學驗證，該物質為硫化亞銅，導電，大大降低了絕緣強度。

4.2 絕緣油中溶解氣體診斷

電力變壓器在運行過程中，會受到空氣中氧氣和水分滲入的影響，這些因素會引起絕緣材料的性能下降。在老化作用下，變壓器中的絕緣油和絕緣紙在物理和化學性能上都會發生很大變化，故障時，變壓器內部的烴類物質通過鍵斷裂的形式產生大量的一氧化碳、二氧化碳等物質，隨著故障的持續，這些氣體會形成大量氣泡，不斷溶解于油中，因此，對油質進行分析，能夠判斷出變壓器絕緣老化以及故障的程度。相關研究表明，通過對變壓器中絕緣油溶解氣體的氣相色譜分析，可以分析出變壓器存在的潛在故障。

4.3 人工智能在線變壓器故障診斷

通過對電力變壓器油中溶解氣體的分析，可以判斷出故障類型，從而準確診斷出變壓器的故障是目前行之有效的方法，但這些溶解氣體的形成過程復雜，加上產生故障的因素往往不是單一的，而是多種因素相互耦合而存在，這就需要工作人員具有豐富的工作經驗，需要花費大量的時間和精力，為了解決這一瓶頸，國內外開始研發各種在線監測系統，由此出現了各種人工智能診斷技術。人工智能技術，顧名思義，它能夠模仿人類的思維方式，能夠從電力變壓器絕緣油中溶解的氣體數據分析規律，找出故障，并解決各種故障之間的復雜關系，同時，它能夠隨著環境的變化自動調整判斷依據，大大減少了工作人員的工作量。人工智能診斷技術一經出現，就得到了人們的廣泛關注，目前形成的方法主要有：神經網絡、模糊數學、專家診斷等，其中，神經網絡模型在電力變壓器絕緣故障診斷中的應用被認為是最有前景的一種方法。

5 結束語

對電力系統運行過程中使用的電氣設備進行狀態監測是為了更好保證電力系統運行的穩定性，同時也是為了更好的保證其運行安全性。對電力變壓器故障進行診斷是非常重要的，對出現的絕緣老化情況要進行及時的處理，同時在診斷技術方面也要進行提高，這樣能夠更好的保證電力系統的供電質量。在實際運行中，電力變壓器的內部故障往往不是由某單一因素引起的，而是一個復雜的過程，因此，試圖用單一的數學模型來對電力變壓器的老化過程進行描述是不合理的，有必要進行多特征參數的分析，在橫向和縱向上開展研究。

參考文獻

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