變壓器故障分析及診斷方式

楊建麗

摘 要：大型電力變壓器是電力系統的重要組成部分，其運行狀態直接關系到電力系統的正常運行。因此，電力企業需要加強對電力變壓器的分析，明確其常見的故障問題，從而制定解決措施，加強對電力變壓器的維護和管理，促進其穩定運行。

關鍵詞：變壓器;故障分析;診斷方式;處理方法

引言

隨著電網發展，電力變壓器的重要性愈加凸顯，而受各類內外因素的影響，仍有較多變壓器故障發生，嚴重危害設備及供電安全。而變壓器故障原因多樣化，故障表象復雜，常規的DGA診斷方法，在變壓故障識別方面仍有較大不足，迫切需要智能診斷方法的研發與應用。神經網絡、智能計算方法、專家系統等變壓器故障智能識別方法的應用，在故障識別精度及效率上有很大提升，也是未來變壓器故障診斷領域的重要研究內容。

1變壓器運行中的常見故障及原因

1.1聲音異常

變壓器運行中，正常情況下，應當有均勻的“嗡嗡”聲，其大小與變壓器中的電流、電壓大小成正相關。當變壓器出現一些特定故障時，變壓器的聲音也會發生相應改變。因此，變壓器的聲音異常可以提示變壓器的故障。比如變壓器的聲音均勻增大，可能是因為電網中出現單相接地過電壓，或者變壓器負荷過大，導致鐵芯硅鋼片振幅增大，發出較大音量，此時變電站電壓表讀數也會增大。又如變壓器運行中產生“沙沙”“叮當”等雜音，可能是元器件松動，或者變壓器外殼碰撞其他元件。再如變壓器運行中的放電聲，在內部提示接觸不良放電;在外部則可能是套管表面嚴重污染，導致瓷質電暈放電，這種情況可以在黑暗中觀察到藍色火花，或者末屏部位壓緊螺絲松動，導致末屏接地電阻、懸浮電位增高。有時，變壓器內發出水沸聲，“咕嚕咕嚕”，可能是線圈繞組嚴重故障，比如匝間短路，或者磁漏、長時間超負荷運行、散熱裝置失效等，導致局部發熱，出現發熱油化現象。

1.2油溫異常

變壓器中的油俗稱方棚油，是一種淺黃色的、透明的液體。變壓器中，油的作用主要有絕緣、散熱、消弧3類。其中，變壓器油的散熱作用保障著變壓器的正常運行。變壓器的油一旦溫度異常升高，超過一定的標準，就不能起到良好的散熱作用。因此，變壓器內部的油溫不應當超過85℃。變壓器運行時的環境溫度、變壓器的負荷大小、變壓器中散熱器的通風狀況、冷卻器的異常情況，都會導致變壓器的油溫異常。

2電力變壓器故障智能診斷方法

2.1基于專家系統的故障識別方法

在電力變壓器故障識別中，該方法的應用主要是通過積累故障診斷經驗及知識，逐步建立起完善的用于變壓器故障分析與診斷的數據庫，也就是專家系統，能夠根據變壓器故障象征及相關測量數據，有效解決變壓器故障診斷難題。而且專家系統在應用中，還能夠與其他智能算法相結合，進而建立起更加可靠的故障識別系統模型。該方法具有靈活透明的特點，其數據庫的建設最為關鍵，要具備豐富的變壓器故障識別經驗，還要體現出交互性的特點，即使所獲取的故障信息不全面，也能夠基本保證復雜變壓器故障的有效識別。同時，該技術也有缺陷，較為依賴專家系統知識庫，對于復雜、多變的變壓器故障情形，存在推斷失誤的可能，這也是專家系統有待改進的地方。

2.2基于模糊推理的故障識別方法

對于不明確且復雜化的數值問題來說，常規方法很難有效處理，而模糊算法的提出，在該類問題處理上有顯著的優勢。變壓器的故障數據信息具有這一特點，為此，基于模糊推理的智能診斷方法，能夠有效識別變壓器故障的類型及原因。研究發現，模糊推理在故障識別中的實際應用具體可分為基于模糊聚類、模糊關系以及邊界值模糊化處理等3種方式，通過優化組合各類智能識別算法，在所采集變壓器故障信息的基礎上，能夠達到較高的故障分類識別精度。

2.3神經網絡智能識別方法

由于電力變壓器故障診斷難度大，存在許多非線性的問題，故障模型建立有很大難度，而神經網絡智能識別方法，通過組建大量的神經元網絡，在故障識別方面表現出較佳的自適應以及自組織的性能優勢，而且還具有較好的泛化能力。在變壓器故障識別中，神經網絡算法有較好的應用前景。經實際故障識別應用中，人工神經元網絡在電力變壓器故障診斷模型搭建方面大體有兩種應用方式：單一神經網絡模型和混合診斷模型。后者在變壓器故障識別上，能夠吸收不同識別算法的優勢，神經元的訓練更加高效，有效縮短診斷模型的學習時間。

2.4基于智能計算的故障識別方法

目前，在變壓器故障診斷中，遺傳算法、粒子群算法等智能算法得到較多應用，在智能識別理論中有著重要的地位。智能計算方法的應用，有著堅實的理論基礎，并且具有較好的魯棒性，在并行處理方面有較大優勢，在故障識別上能達到較高效率。同時，智能算法經過優化，能夠達到更高的收斂速度，并且能夠實現變壓器故障診斷準確度的提升。基于其在全局優化中的優勢以及智能算法的自學習的特點，智能算法的應用也得到了較大發展。

3電力變壓器常見故障及處理方法

3.1電力變壓器內部故障

3.1.1繞組故障及處理方法

繞組是變壓器的電路部分，其在運行過程中出現的故障主要包括匝間和相間等短路故障。發生短路時，繞組電流將會達到額定電流的數十倍甚至更高，會導致繞組溫度快速上升，將會加速絕緣老化。繞組受到較大電磁力的作用會發生松動和變形，會對其性能和使用造成不良影響。處理繞組故障時，應合理處理繞組松動、變形以及位移等各種缺陷情況。需及時做好相應的加固，更換相應的撐條和繞組;及時修復絕緣故障，當修復無法解決問題時，則應及時更換損壞的部件。對于電力變壓器在使用過程中出現的匝間短路和繞組斷路等故障，則應當做好繞組修復或更換操作。

3.1.2鐵心故障及處理方法

鐵心是變壓器的磁路部分，故障主要包括鐵心多點接地、接地不良以及鐵心片間短路等，最常見的故障為鐵心多點接地。鐵心多點接地時，多個接地點間會形成閉路產生環流，從而導致局部出現過熱現象。鐵心故障多數是由鐵心柱的穿心螺桿等部件損壞引起的。在處理過程中采用吊芯檢查法，合理測量各相繞組的直流電阻，檢查鐵心外觀，并測量片間絕緣電阻。處理多點接地故障時，可在鐵心和油箱間加直流電壓，利用大電流進行短時間沖擊，燒掉鐵心多余接地點，從而合理處理鐵心多余接地點。

3.2電力變壓器外部故障

3.2.1油箱故障及處理方法

變壓器油箱故障時會出現滲油現象，一方面帶來較大的經濟損失，造成了嚴重的環境污染，另一方面會影響變壓器運行的安全性，情況嚴重時可能會引起停運，甚至損壞變壓器。針對焊接處出現的滲油問題，可通過直接帶油焊接的方式進行處理。高壓套管滲油現象大多是由膠墊安裝不合理造成的，可通過更換密封膠墊進行處理。低壓側套管出現的滲漏情況通常是由低壓側外部連接引線偏短造成的，因此應在母線拉伸時依據相應的規定利用軟銅線連接母線。

3.2.2引線故障及處理方法

引線出現故障主要是由接頭連接質量差、引線絕緣損壞以及螺栓松動等原因造成的。處理時需要詳細檢查焊接點和部件連接點的具體情況。如果焊接點出現了脫落情況，則應當重新對其進行焊接，完成相應的焊接作業后清洗焊接表面，保證其表面干凈。發現存在接觸不良情況，要及時緊固螺栓。

結束語

電力系統中變壓器是重要的設備之一，其運行的安全和穩定受到了高度的重視，但是在實際應用中經常會出現故障。因此，為了提高火電廠的效益，針對這些故障要加強設備的檢查和維護，還必須對變壓器的常見故障有全面的了解，使故障能夠及時判斷和處理，以確保整個電力系統能夠正常運行。

參考文獻：

[1]李慧.變壓器的故障與對策分析[J].集成電路應用，2019，36（11）：72-73.

（國網四川省電力公司鹽邊縣供電分公司，四川 攀枝花 617100）