探討故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的應用

劉　艷

國網河南西華供電公司

探討故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的應用

劉艷

國網河南西華供電公司

針對故障樹分析方法，對故障樹分析方法在大型電力變壓器故障研究中的具體應用策略進行分析。先介紹了故障樹分析法的相關內容，并對其基本原理、構建故障樹的基本內容進行研究；再結合大型電力變壓器故障，對故障樹分析法的具體應用策略進行分析，以強化相關人員對電力變壓器故障的處理能力，為實現電網平穩運行奠定基礎。

故障樹分析法；大型電力變壓器故障；應用

隨著我國社會經濟進一步發展，典型電力變壓器故障逐漸受到人們重視，這就要求相關人員需要加強對大型電力變壓器故障問題的分析，尋找變壓器故障特性，為實現電網平穩運行奠定基礎。故障樹分析法是一種常見的變壓器運行狀態平復方法，通過深層次分析變壓器故障發生的原因與影響，強化相關人員對變壓器故障的認識，避免故障問題再次發生。由此可見，做好故障樹分析法在大型電力變電器故障研究中的應用具有實際意義。

1.故障樹分析法研究

1.1基本原理

故障樹分析法簡稱為FTA，是一種評價復雜系統可靠性、安全性的有效方法。在具體操作中，故障樹分析法將系統不希望發生的失效狀態作為分析目標，并圍繞該目標在故障樹分析中定義為“項事件”，并圍繞“項事件”尋找導致這一失效現象發生的直接原因與間接原因，這些原因在故障樹分析法中又被稱為“中間事件”。之后，相關人員就可以根據每個中間事件的發生原因，循序漸進的問題本質，直到發現基本原因。最終避免故障問題發生。

1.2構建故障樹

故障樹是一種表示系統故障因果關系的模型，以系統最不希望發生的故障為“頂事件”，繼而尋找出這一故障狀態發生的所有可能原因，再通過不斷的查找，直到無需分解的原因?？傮w而言，故障樹一種以邏輯或等符號來表達各事件關系、具有倒樹結構的邏輯圖。

一般認為，在構建電力變壓系統這種復雜系統故障樹時，相關人員需要系統、全面的做好資料調研與初步分析，避免因為忽略某些小元件而導致“小故障”發生，最終發展為能影響變壓系統穩定性的嚴重故障。

而本文在綜合考慮方便分析的要求后，對變壓器故障樹提出模塊強化的要求，即通過模塊化分解法，將故障樹分解為若干個子樹，再對子樹進行合并，最終解決該問題。假定變壓器故障由6個基本事件組成，其頂事件為T，8個基本部分多對應的地時間為A、B、C、X、Y、Z，建立相應的故障樹（圖1所示）。假設地時間ei的分布函數表達方式為：Fi（t）=1-exp（-λit），其中λi代表故障率。

圖1　變壓器故障樹結構圖

2.故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的具體應用策略

2.1基本研究思路

在對變壓器進行評估過程中，需要根據現場記錄、收集的資料獲取變壓器的基本信息，并統計各種事件的基本數據。隨后，將頂事件列為變壓器運行的主要狀態，二級事件（中間事故）則屬于影響變壓器故障主要部件的故障。最后，再逐步對上述故障內容進行分析，尋找故障發生的原因，也就是故障樹的底事件。但需要注意的是，有些底事件是已知的，也能通過現場資料分析獲取。隨機選取表1中的相關內容，對其底事件進行分析：套管故障的底事件主要包括套管的機械損傷、套管密封不良、套管過熱引起的熱應力損失等；而鐵芯故障的底事件包括鐵芯多點接地、鐵芯局部過熱等。之后，相關人員就可以根據所選底事件的內容，制定出相應的解決方法，就能有效控制大型電力變壓器故障問題，保證設備運行質量。

2.2定性分析

在應用故障樹分析法時開展定性分析，有助于尋找到頂事件發生所有可能的底事件組合形式，進一步加深相關人員對電力變壓器故障內容的認識。在具體操作中，相關人員首先需要根據布爾代數，按照函數的形式將頂事件表現出來，再通過分別規律，等價變換結構函數，最終表示成最小割集之和的形式。

2.3實例分析

通過對A變電工區配電網同電壓等級配電變壓器故障資料進行與整理，得到A變電去的各種事件的原始資料數據如表1所示。

表1　變壓器基本事件原始數據統計表

在獲取表2資料后，采用二級事件運行狀態概率計算公式：

在上述公式中，P（N）代表各二級事件的故障狀態概率；NN代表各個基本事件整體設備元件總量；RNi代表各個基本事件權系數；n代表事件個數；Ni代表事件元件處于不良狀態的個數。

根據上述公式，確定P（X）=0.09504；P（Y）=0.053376；P（Z）= 0.02591；P（A）=0.011938；P（B）=0.07517；P（C）=0.06233。

根據上述參數，確定設備運行故障（Ps）為0.0652；同時，考慮到設備運行可靠度Rs的計算公式為1-Ps=1-0.0652=0.09348。該結果說明，該城區變電呀的故障概率較高，應該在故障維修中予以重視，尤其是針對引線故障、油道故障等，需要通過加強維修與檢修，以保證變壓器整體運行質量。

結束語

主要研究了故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中應用的相關內容，并對其具體應用策略進行研究?？傮w而言，為保證故障樹分析方法的可操作性，相關人員在開展工作時需要綜合考慮以下幾點內容：（1）重視對基礎資料能收集，能充分收集電力變壓器運行的基本資料，保證能獲取一手的故障資料信息。（2）在數據處理中，為保證數據資料的科學性，可以適當增加數據資料的運算頻次，以保證數據質量。總體而言，故障樹分析法能有效滿足大型電力變壓器故障研究的需要，有助于相關人員更好的認識變電器故障形式，為保證變壓器設備平穩運行奠定基礎，應該在更多地區進行推廣。

［1］陳彥交，羅曉慶.基于故障樹分析法的電力變壓器故障診斷專家系統［J］.陜西電力，2012，12：55-59+74.

［2］姚琪，郭汶昇.基于故障樹法的電力變壓器可靠性及失效分析［J］.電氣自動化，2015，03：84-86+89.

［3］嚴瑩，陳向民，王云，王何舟.基于BP神經網絡的電力變壓器故障樹分析［J］.供用電，2009，01：49-51+54.