電力變壓器絕緣故障的分析與診斷

【摘 要】我國的電力系統規模較大，為國民經濟的發展提供了能源保障，為人民的生產生活提供了穩定的電能資源。但在電網的日常運行中，存在很多不安全因素，其中電力變壓器的絕緣故障是較為常見的安全問題。本文對電力變壓器絕緣故障進行分析，重點闡述了相關的故障診斷技術。

【關鍵詞】電力變壓器；絕緣故障；故障診斷

0.引言

經濟的不斷發展，各行各業對于電能的需求量越來越大，對于電力系統設備安全性能和穩定性能是重大的考驗。電力變壓器是電力系統的核心設備，是電力系統運行的重要保證，在電能輸出量增大的同時，必須保證變壓器的電壓等級和容量隨之有一定程度的增大，才能保證變壓器設備正常運行。絕緣故障是電力變壓器運行中常見的故障之一，變壓器由于長時間高速運轉，沒有定期維護，很容易出現設備內部零件老化，降低設備的絕緣性能，導致故障的出現。

1.電力變壓器工作原理

電力變壓器作為一種靜態電力設備，主要是利用一次側和二次側電磁感應，將某一數值交流電壓轉化成頻率相同、數值不同的交流電壓。其主要功能是進行電能傳輸。額定容量是其主要特征值。電力變壓器不僅能夠提升電壓、輸送電能，而且還能夠降低電壓，使得電壓能夠滿足用戶實際要求。

2.變壓器故障診斷概述

電能需求量的不斷增大，輸電電壓逐漸增大，電力變壓器的電壓等級和容量有了一定程度的提高，因此，電壓器設備運行過程的安全性和穩定性成了熱議的話題。實現電力變壓器運行過程的穩定，必須加強對設備故障的分析和研究，提高對事故的分析能力和解決、預防能力。變壓器的絕緣故障發生較為頻繁，很多重大的電力事故也是由于變壓器的絕緣物質性能降低，達不到運行標準，而造成嚴重的經濟損失，影響了電力系統的正常運行。

3.電力變壓器故障診斷的意義

我國的電力系統電能的輸出量日益增大，所承擔的任務越來越重，必須加緊實現電網的自動化和智能化控制，提高對故障診斷和預防的能力，降低電力系統的運行風險。經濟技術的不斷發展，為電力行業提供了良好的技術支持和資金保障，近些年，各種新型的電力設備相繼投入使用，提高了電力系統的運行安全，但同時，設備發生故障的頻率和次數也較多，必須重視對設備的實時監測，尤其是設備絕緣性能的診斷。

眾所周知，電力變壓器是電力系統重要的設備之一，如果電力變壓器出現故障，很容易造成電力系統的癱瘓，影響電力系統的正常供電，對各行各業造成嚴重的經濟影響，并且，也增加了電力系統的維修成本和負擔。另外，我國很多電網中的變壓器已經超過了使用年限，零件老化，絕緣性能已經不能滿足高速運轉的電力設備，為電力系統的運行埋下了安全隱患。因此，及時對電力變壓器的絕緣性能進行分析和診斷，對國民經濟的發展具有重要的意義。

4.電力變壓器絕緣故障產生的原因

研究表明，電力變壓器絕緣故障產生的原因主要包括以下幾個方面：①設備設計不科學，忽略了變壓器絕緣性能的重要性，絕緣紙較薄，油道設計過窄，絕緣油的流動受到阻礙，在實際運行中，難以適應高負荷的電網速度，從而降低了零件的使用壽命，提高了發生故障的機率；②缺乏對電力變壓器日常的維護工作，電力系統運行過程對于電力變壓器內部設備環境的清潔度要求較高，如果設備內部存在細微的金屬雜質，都會引起設備的運行安全，造成設備癱瘓，甚至是影響整個線路的安全。③電力變壓器的各相之間需要具有足夠的絕緣裕度， 否則很容易造成相間短路，此時，如果將絕緣隔板加入到各相間，短路故障將引起相間電場強度的改變，最終導致隔板產生樹狀放電；④在變壓器內部絕緣部件的制造過程中，缺乏對導電質的隔離，如果變壓器零配件發生導電質污染情況，很容易使設備內部產生放電現象，從而降低絕緣效果，影響電網運行；⑤油道設置不科學，如果設備內部的油道設置過寬會導致絕緣油流速過快，導致絕緣油帶電現象，如果油道設置過窄，會阻礙絕緣油的流動性，降低絕緣性能；同時，如果絕緣油出現污染嚴重的現象，也會降低其絕緣性能，影響電力變壓器的正常運行；⑥油箱密封不牢固，很容易導致變壓器內部進水，嚴重影響各個零件的正常運行，降低變壓器的絕緣性能，嚴重還會引起設備損毀，影響線路運行；⑦電力變壓器的運行負荷較大，絕緣油在長期運行過程中，溫度過高，如果忽略定期對絕緣油的更換工作，很容易導致絕緣油老化，降低絕緣性能。

5.電力變壓器絕緣故障診斷技術

5.1絕緣油硫腐蝕的故障診斷

絕緣油硫腐蝕是引起變壓器故障的重要原因之一，由于變壓器長期處于高速運行的狀態，產生的溫度較高，尤其是大容量、電壓等級較高的變壓器，線圈密封部位和銅線與絕緣紙相交的部位最容易受到硫腐蝕的侵害，降低設備的絕緣性能，引起設備故障。通過分析研究得出，絕緣油硫腐蝕故障的產生與變壓器運行時的溫度分布情況有直接的聯系，被硫腐蝕過的部分會產生硫化亞銅，這種物質具有較強的導電性，并且在高溫條件下較為穩定，很大程度上降低了變壓器的絕緣性能，造成安全隱患。

5.2絕緣油中溶解氣體診斷

在電網運行中，電力變壓器很容易受到外界環境的影響，尤其是氧氣和水分，這些因素都會在很大程度上影響變壓器的絕緣性能，大大降低了變壓器設備的安全性和穩定性。并且，經過長時間的運行，變壓器的絕緣油和絕緣紙會出現嚴重的老化現象，并且在故障發生時，會產生大量的一氧化碳和二氧化碳等氣體，與絕緣油相互作用，影響絕緣質量和絕緣效果。因此，必須加強對絕緣油的性能分析，提高絕緣油的絕緣質量，降低故障發生的機率，保證電力系統穩定安全的運行。

5.3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，對電力變壓器內部故障的類型和問題進行分析和診斷，能夠較大程度上降低變壓器故障的出現。但是對于絕緣油中的溶解氣體很難進行實時監控，并且變壓器內絕緣故障產生的因素較多，較為復雜，必須有豐富經驗的電力工作人員通過研究和診斷才能夠排除故障。但是，這樣既浪費了大量的人力物力，同時又降低了工作效率，影響電力系統的正常運行，對國民經濟的發展也及其不利，因此，國內外的學者開發研究出了技術先進的人工智能診斷技術，實現了實時在線監測。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，并且，人工智能診斷技術能夠通過外界環境的不斷變化進行判斷并作出適當的調整，降低了電力系統人員的工作量，提高了工作效率，通過近幾年的發展和實踐應用，神經網絡診斷、專家診斷、模糊數學診斷等方法已經較為完善，并且廣泛應用在電力行業，為電力行業的健康發展和安全運行提供了良好的技術支持和安全保障。

6.總結

人們的日常生活和各個生產領域對于電能的需求量日益增大，對其依賴程度也越來越高，必須保證電力系統的安全運行，為國民經濟的發展提供能源支持。電力變壓器是電力系統中重要的設備，必須加強對電力變壓器故障的診斷，利用人工智能技術提高變壓器故障診斷的科學性，并且重視日常的維護和巡檢工作，保證變壓器內部絕緣性能達到設備運行標準，提高電力系統的運行質量。 [科]

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