變壓器在線試驗與故障診斷技術(shù)研究

吳凱平

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院北海分院 廣西 北海 536000）

【摘要】變壓器是電力系統(tǒng)中一個重要的元件，它對于正常穩(wěn)定供電有著深遠(yuǎn)的影響。而隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會發(fā)展和人們生活對于用電的需求都在不斷增長，電力系統(tǒng)承受的壓力更高，為了保證人們的正常用電，我們必須研究分析使供電有效穩(wěn)定的措施，而對于變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測試驗就是其中一種。本文主要對變壓器的在線試驗進(jìn)行了分析，并對變壓器的故障診斷技術(shù)進(jìn)行了研究，為電力系統(tǒng)提供防護(hù)。

【關(guān)鍵詞】變壓器 在線試驗 故障診斷

社會的發(fā)展離不開電的大量應(yīng)用，而在社會發(fā)展越來越深入的狀況下，人們對于用電的需求增大，對于用電安全和供電穩(wěn)定性的要求也有所提升，這就對新時代的電力系統(tǒng)提出了更高的要求，而電力系統(tǒng)要想完成穩(wěn)定安全供電的任務(wù)，保證變壓器正常運(yùn)行時必不可少的一項措施。大量資料表明，變壓器事故的主要原因是其絕緣性能劣化，影響變壓球的絕緣性能主要有兩方面，一是局部放電使油紙由老化逐漸發(fā)展到被擊穿，而是變壓球在運(yùn)行過程中遭受突然事故，但其表現(xiàn)形式也是局部放電，所以局部放電視變壓球絕緣性能劣化的主要表現(xiàn)形式，因而對變壓器進(jìn)行局部放電檢測是對變壓球檢測的有效方法。

一、變壓器的故障部位

鐵芯是變壓球的主要部件，它起著轉(zhuǎn)變電壓的作用，但相比于其他部件，它也是最容易出現(xiàn)故障的一個部件。它會在長時間的工作中發(fā)生松動并與接地鐵芯相接觸，兩者之間會產(chǎn)生局部電流，從而使變壓球絕緣性能受到破壞；繞組變形也是變壓器的主要故障表現(xiàn)形式，它通常是先由繞組匝間的故障引起，繼而使繞組的絕緣老化直至被擊穿，繞組也會短路；分解開關(guān)的故障主要是無載，它出現(xiàn)在變壓球停止工作的時間，并能改變繞組的匝數(shù)，通過影響匝數(shù)來影響變壓器的輸出電壓；油是變壓器中的絕緣介質(zhì)，但在變壓器的長期運(yùn)行中，會使油發(fā)生氧化反應(yīng)從而影響油的絕緣性能，變壓器散熱不良，也會使得老化速度加快。

二、變壓器在線試驗研究

（一）電磁對變壓器在線試驗的分析和抑制

無論是從國內(nèi)還是國外的變壓器在線監(jiān)測試驗來看，電磁干擾都是一道繞不過去的坎，它在試驗中普遍存在，對檢測的靈敏度和可靠性造成影響。干擾一方面來自于監(jiān)控系統(tǒng)本身，因為設(shè)計或制造不完善使得監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲等干擾，影響著在線監(jiān)測試驗，可以通過從設(shè)計、結(jié)構(gòu)方面等入手來解決；另一方面來自于電站中的干擾源，諸如通信設(shè)備、整流設(shè)備都在此列，通過電源、地線等方式進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，對這些干擾既可以通過增強(qiáng)屏蔽等手段減小干擾，也可以在干擾產(chǎn)生前后進(jìn)行處理。

（二）國內(nèi)外局部放電監(jiān)測技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

國外的局部放電監(jiān)測技術(shù)發(fā)展較早，在上世紀(jì)中期就已經(jīng)有成熟產(chǎn)品問世，加拿大的差動平衡檢測系統(tǒng)是其代表，它利用高頻電流傳感器取信號并在其上產(chǎn)生兩個方向相反的信號，這兩個信號在經(jīng)過調(diào)整以后就是差動系統(tǒng)，可以用來提高信噪比，增強(qiáng)放電信號。近期國外的在線監(jiān)測技術(shù)正在研究用特寬帶或者特高頻來進(jìn)行局部放電的檢測，可以大幅排除干擾，提高檢測靈敏度和可靠性。我國的局部放電在線監(jiān)測技術(shù)起源于上世紀(jì)八十年代，并且相繼研究出了許多類型的監(jiān)測裝置，如脈沖方向法、多端調(diào)節(jié)法、數(shù)字信號處理法，但均存在一定局限性，不能得到大范圍的推廣。

（三）在線監(jiān)測技術(shù)分類

對變壓器的內(nèi)部進(jìn)行局部放電檢測有許多方法，最常用的就是超聲檢測法，其原理為局部放電產(chǎn)生超聲波，將其用傳感器轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行度量，此外還有光測法、紅外熱像法等，顧名思義，即分別用光和紅外輻射進(jìn)行局部放電信號的檢測，分別通過不同形式表現(xiàn)出來；對繞組變形的監(jiān)測目前主要采用短路電抗法和頻響分析法等，在用這些方法時變壓器要處于停止?fàn)顟B(tài)；對接地鐵芯則有專門的回路電流檢測裝置，保護(hù)工作人員的人身安全和設(shè)備安全；對變壓器可以安裝傳感器來獲取其振動加速度，通過其加速度的變化來確定其繞組狀態(tài)；對絕緣電阻的檢測可以對變壓器施加以適當(dāng)?shù)碾妷海ㄟ^對其輸出電壓的判斷來確定其絕緣劣化情況。

三、變壓器故障診斷技術(shù)

變壓器的故障是一個存在著諸多變化的表現(xiàn)形式，它會根據(jù)變壓器的制造工藝、運(yùn)行環(huán)境等有所不同，從而在表現(xiàn)出來的故障形式上也不同，即使它們發(fā)生故障的原因相同，所以要對變壓器的故障進(jìn)行診斷，就要明確其故障模式和表現(xiàn)之間的關(guān)系，以此來確定診斷方法。目前最常用的診斷方法是信息融合技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)在于將故障數(shù)據(jù)和其余信息進(jìn)行融合，找出對于診斷故障最有用的部分，來使診斷結(jié)果更為準(zhǔn)確。對于信息融合技術(shù)的使用要先從對于原始數(shù)據(jù)的分析處理開始，為了保證傳感器與數(shù)據(jù)之間的密切關(guān)系，不對傳感器做任何處理，然后再從信息源中提取出故障特征數(shù)據(jù)，特征數(shù)據(jù)在一定程度上能夠代表整體數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)量進(jìn)行了壓縮，使數(shù)據(jù)處理取來更為方便；最后用傳感器對檢測目標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行特征數(shù)據(jù)的提取并識別，根據(jù)提取數(shù)據(jù)與故障標(biāo)準(zhǔn)的比對來確定故障部位和類型。對于變壓器的故障診斷而言，要想發(fā)展，就要軟硬件結(jié)合，對監(jiān)測和診斷技術(shù)的功能和參數(shù)進(jìn)行提升，并能夠有一套完整的分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)，更好地對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將監(jiān)測及診斷過程變得更加簡便。

四、結(jié)語

本文對變壓器的在線試驗進(jìn)行了簡單分析，指出變壓器故障的原因及抑制以及在線監(jiān)測的國內(nèi)外發(fā)展情況，并對變壓器故障診斷技術(shù)進(jìn)行了分析，為推動變壓器的發(fā)展及其故障診斷提供參考。

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