電力變壓器絕緣故障的分析與診斷

范志欽

摘 要：在經濟不斷發展過程中，能源的消耗量也出現了不但增長的情況，在這種情況下，我國的電力系統正在實施著大范圍輸電的任務，在電能調度過程中，電力變壓器是非常重要的電力設備，同時也是保證電網安全穩定運行的重要設備。電力變壓器中主要的絕緣材料是絕緣油和絕緣紙，在長時間使用的情況下會出現老化情況，這樣就非常容易出現電力變壓器運行故障，導致更大的電力事故發生。為了避免電力變壓器故障對絕緣事故的出現原因要進行必要的分析，這樣能夠更好的找到解決的措施。

關鍵詞：電力變壓器；絕緣故障；故障診斷

在經濟不斷發展的情況下，電能的消耗量出現了越來越大的情況，在這種情況下，輸電的電壓等級也出現了不斷提高的情況，變壓器的容量和電壓等級也要進行相應的升高，這樣才能更好的保證變壓器的可靠運行。為了更好的確保變壓器的安全運行，對變壓器的故障進行診斷是非常重要的，這樣能夠及時的對出現的潛在問題進行解決，避免出現更大的安全事故，保證電力系統的安全穩定運行。

1 電力變壓器故障診斷的意義

近年來，我國的電力系統在經濟不斷發展的情況下，電壓等級也在不斷的提高，實現了大電網和電網自動化的發展情況，為了更好的保證電能的供應，我國新建了很多的變電站，電力工業的快速發展使得越來越多的電氣設備投入使用，這樣能夠更好的保證電力系統的運行安全性和穩定性，同時也能對電力系統運行過程中的各個狀態進行監測，對電氣設備的故障診斷也要進行重視。發電機的單機容量出現了不斷增加的情況，電力變壓器在等級方面也要進行不斷的增大，這樣才能更好的保證電力系統的運行可靠性。在電氣設備中，電力變壓器是非常重要的組成部分，也是經常容易出現事故的部分，對電力系統的運行有非常大的影響，因此，對電力變壓器出現事故的原因要進行更好的分析，這樣能夠保證電力系統的運行安全。電力變壓器在使用過程中一旦出現不正常運行的情況會導致電網出現停電情況，在這種情況下對電力設備進行修復是非常困難的。我國的很多變電站在建設年限上都是比較久遠的，這樣就使得很多的電力變壓器在使用的時候已經出現了報廢使用的情況，在報廢的情況下繼續使用，會導致電力變壓器的絕緣性能出現下降，同時，在故障承受方面也非常薄弱，因此，對電力變壓器進行故障診斷是非常重要的。

2 電力變壓器絕緣故障產生的原因

不同的變壓器在絕緣材料組成方面也有一定的不同，因此，在變壓器運行的過程中受到的影響因素也存在著不同，變壓器在使用過程中會受到環境以及機械設備使用產生的熱量影響，因此，在絕緣材料出現不斷惡化的情況下，變壓器也會出現故障，很多的變壓器出現故障都是由于絕緣系統引起的。絕緣材料的性能對變壓器的使用壽命有很大影響，變壓器的絕緣系統出現故障，主要和以下幾個方面有很大的關系。電力變壓器在進行設計的時候存在著一些問題，通常在設計的時候采用薄絕緣材料，這樣是會導致出現油道較小情況的，這樣變壓器在投入使用以后經常會出現工作壽命過短的情況，在電力系統運行過程中，變壓器很快會出現故障。電力變壓器在進行使用的時候對內部的清潔度有很高的要求，在其運行過程中一旦內部出現少量的金屬雜質會出現局部放電情況，這樣會導致更多的問題。電力變壓器在各相之間存在著一定的絕緣裕度，這樣才能避免出現相間短路的情況，在變壓器中的各個相間之間加入絕緣板，這樣會導致短路故障，同時也能引起相間電場強度出現改變，出現更加復雜的情況。在進行變壓器生產制作的過程中，要避免絕緣成型件在制造的時候受到內部導電質的影響，這樣在電壓器使用的時候非常容易出現局部放電情況，而且，絕緣效果也不會得到發揮。在對電力變壓器進行設計的時候，油道的設計非常重要，在進行設計的時候一旦出現不合理的情況就會導致絕緣油流動過快，會導致出現帶電的情況。變壓器在進行使用的時候經常會受到絕緣油的污染，在這種情況下，對整個變壓器的絕緣強度都是會帶來很大影響的，變壓器在進行設計的時候油箱的設計通常都是局部密封的，但是，在這種情況下一旦出現密封失效的情況會導致變壓器的內部絕緣強度受到很大的影響，這樣在長時間運行的情況下會出現更大的問題，在情況比較嚴重的時候會導致整個電網處于停電的狀態。

3 電力變壓器絕緣故障診斷技術

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

4 結束語

對電力變壓器的故障進行診斷具有非常重大的意義，對變壓器出現的絕緣老化情況也能進行更好的診斷。電力變壓器在使用的過程中出現故障并不是單一的因素引起的，是一個非常復雜的過程導致的，因此，在對電力變壓器出現故障的情況進行更好的分析才能找到解決問題的措施。利用各種手段，提高變壓器故障的識別效率能夠保證電力系統的運行安全，同時也能避免出現更大的事故，電力系統的安全穩定運行具有非常的意義。

參考文獻

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