干式變壓器狀態檢修及故障診斷方法研究

李衛星

摘要：隨著社會經濟的不斷進步，國家經濟水平以及居民生活質量在不斷地提高，國家的電力輸出也在逐漸增加，導致變壓器出現故障的次數原來越多，及早發現變壓器中的故障并確實有效的解決變壓器的故障問題，可以有效的保證變壓器的使用壽命，增加供電安全以及輸電性能，節約國家資源。

關鍵詞：干式變壓器；故障；檢修

1干式變壓器故障分析

1.1干式變壓器故障類型

根據干式變壓器出現故障的位置可以將干式變壓器的故障類型分為兩類，一種是繞組故障，另一種是鐵芯故障，下面分別介紹一下繞組故障和鐵芯故障。

（1）繞組故障。繞組故障有可以分為繞組層間短路、匝間短路、局部繞組過熱、繞組斷路、繞組松動、繞組變形等幾種故障，這幾種故障的具體表現形式為，干式變壓器中繞組線圈在變壓器工作中長期處于高壓狀態下，如果繞組在浸漆時不合格，就會導致繞組層間短路；繞組在干式變壓器中會受到電動力的作用，繞組之間的絕緣體會產生摩擦等一系列的運動，導致絕緣層的破壞，從而造成繞組短路；繞組松動和絕緣層變薄時干式變壓器可以繼續工作，但是由于絕緣層的變薄，絕緣性能降低，出現絕緣層繼續破壞，造成局部放電的可能性增加；干式變壓器的散熱系統為箱式散熱，且自然降溫，線路中有電流經過時，會導致線路出現電解反應消耗線路中的鐵和銅，從而產生溫度，散熱不及時就會造成局部高溫，使絕緣層遭到破壞，使絕緣層快速老化；從干式變壓器中拉出的引線由于沒有絕緣層的保護，會與繞組產生放電的現象；繞組表面局部有凸起、毛刺，使其表面電場集中，產生局部放電，形成放電通道造成層間絕緣損壞；變壓器繞組短路時內部可能出現局部髙溫或局部髙能量放電現象，如不及時處理會導致變壓器繞組損壞[1] 。

（2）鐵芯故障可以分為三種。第一種是鐵芯多點接地，第二種是鐵芯接地不良，第三種是鐵芯片間短路，具體的表現形式為：表面存在毛刺，表面粗糙部位容易導致絕緣漆失效，造成片間短路；特別是在惡劣環境下運行，更容易造成運行故障，例如：在井下潮濕環境下運行的隔爆變，防爆外殼內部凝水造成硅鋼片剪口斷面受潮、表面誘蝕；45?接縫錯位或對接不良，造成鐵芯發熱增大；鐵芯有多點接地；鐵芯鋼片間絕緣破壞，發熱量增大；由于過電壓等原因，鐵芯出現異常噪音等。

1.2干式變壓器故障的原因

（1）過電壓的影響。變壓器作為電力輸電線路中最重要的一環，不僅要長期承受很高的工作電壓，還要承受外界可能帶來的過電壓，而過電壓對變壓器的絕緣有很大的影響，過電壓又可以分為三種，暫態過電壓、雷電過電壓以及操作過電壓等。

（2）過電流的影響。電流是電子的運動過程，會導致變壓器發熱，當電流過大時，就會造成過載電流從而導致變壓器過熱，使變壓器的絕緣性降低。

（3）高溫。絕緣材料的老化程度決定了干式變壓器的使用壽命，在電流經過干式變壓器時，就會產生高溫，高溫會加速絕緣材料老化，降低干式變壓器的使用壽命。

（4）鐵芯多點接地。電力變壓器正常運行時，鐵芯必須有一點可靠接地。若沒有接地，則鐵芯對地的懸浮電壓，會造成鐵芯對地斷續性擊穿放電，鐵芯一點接地后消除了形成鐵芯懸浮電位的可能。但當鐵芯出現兩點以上接地時，鐵芯間的不均勻電位就會在接地點之間形成環流，并造成鐵芯多點接地發熱故障。變壓器的鐵芯接地故障會造成鐵芯局部過熱，會導致局部鐵芯燒熔，燒熔的局部鐵芯形成鐵芯片間的短路故障，使鐵損變大，嚴重影響變壓器的性能和正常工作，以至必須更換鐵芯硅鋼片加以修復。所以變壓器不允許多點接地只能有且只有一點接地。

（5）局部放電。在干式變壓器中，絕緣的材料是固體類型的，一但遭到破壞是無法修復的，局部放電就是指在電極之間發生局部橋接造成的放電現象，局部放電會產生高溫加速絕緣材料的老化[2] 。

2故障診斷方法

2.1干式變壓器故障樹診斷法

故障樹屬于邏輯思維關系圖，存在因果關系，故障樹可以精確的判斷干式變壓器出現的故障問題，故障樹也是一種算法模型，故障樹是建立在專業的知識和設備故障記錄基礎之上的[4] ，故障樹的建立為干式變壓器的故障檢測提供了可靠的依據和基礎。故障樹的建立一次可以分為四種，分別是干式變壓器故障樹、繞組故障樹、鐵芯故障樹、以及局部放電故障樹，如圖1、2、3、4所示。

干式變壓器故障樹，主要是用于整體檢測變壓器出線故障的原因，首次檢測完成之后，判斷出現的故障是繞組故障還是鐵芯故障，再根據不同的故障樹具體判斷故障的類型。

2.2模糊理論診斷法

（1）模糊理論的原理。在進行故障診斷的時候，初期具有模糊性，例如變壓器中，絕緣體受潮這一故障的診斷，很難有確切的數值進行表述，導致很難進行判斷，大于多少數值為絕緣體受潮，判斷受潮的數據是很模糊的。在對變壓器設備進行故障診斷時，故障特征以及嚴重性的概念以及參數都比較模糊，系統存在一定的迷糊性。根據模糊理論的原理可以了解到診斷規則之間的關系，在利用系統對設備的故障進行診斷時，會遇到很多不確定的情況，例如數據不完善的情況，將模糊理論與故障樹（專家系統）相結合，該檢測系統不僅可以將診斷信息的模糊性進行定量，還能縮小信息在獲取時、表達時、推理判斷時的范圍。首先解決的信息獲取時的模糊性，主要的解決辦法是利用專家的學時，設置一個可以進行模糊數值處理的隸屬函數，設置隸屬函數的基礎是模糊數學，然后在進行診斷時，對數值進行處理，計算出收集到參數的隸屬度，從而確定故障的類型。其次是解決知識表達的模糊性，利用隸屬函數計算出來的隸屬度，設定為模糊程度的反映值，簡單的模糊知識的表現形式，是故障從系統能夠快速靈活進行故障診斷的保障之一。最后是解決故障診斷推理過程的模糊性，模糊推理可以將上傳數據以及診斷系統庫中存在的知識，和隸屬函數計算出來的隸屬度相結合，進行數值和特征的匹配，直到得到最終的診斷結果為止[5] 。

（2）經過上述對干式變壓器的故障的診斷，可以從中了解到故障的判斷存在一定的復雜性，從而得出故障的特性：首先是故障的特性有復雜性，一種故障類型的出現可能是多種因素造成的，一種因素也可造成多種故障的產生，例如絕緣體的老化問題，引起原因可能是過電壓，也可能是過電流；其次是干式變壓器故障問題存在時間性，變壓器設備的運行系統是一個動態的過程，故障的產生與時間也存在聯系，一般是積少成多的；再次是具有相關性，一個組件出現故障可能造成多個組件出現相同的故障；然后是具有模糊性，變壓器的判斷系統具有模糊性性，判斷參數不確定；最后是具有相對性，變壓器所處的環境一般都很惡劣，環境因素也是影響變壓器故障的原因之一。

3結論

變壓器是輸電線路中重要的組成部件，變壓器故障也是輸電線路故障中最主要的故障之一，干式變壓器在目前的應用中較為廣泛，但是該類變壓器也存在和多故障問題，解決干式變壓器的故障問題，可以有效的增加輸電線路的安全性，增加變壓器的使用壽命，降低由于變壓器故障檢修產生的額外費用和人力的浪費，為企業以及國家節約資源。

參考文獻：

[1] 劉倩.電力變壓器狀態檢修及故障診斷方法[J].化工管理，2019（17）：152-153.

[2] 李兆豐.電力變壓器狀態檢修及故障診斷方法研究[J].中國設備工程，2019（11）：50-51.

[3] 繆曉梅.談電力變壓器狀態檢修及故障診斷方法研究[J].職大學報，2018（04）：75-77.

[4] 李敏.電力變壓器狀態檢修及故障診斷方法[J].電子技術與軟件工程，2016（23）：238.

[5] 朱晶晶.礦用干式變壓器運行狀態與絕緣壽命評估方法研究[D].太原理工大學，2016.

（作者單位：廣州西門子變壓器有限公司）