孟慶凱

(廣州供電局有限公司變電管理一所,廣東廣州 510180)

變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷研究

孟慶凱

(廣州供電局有限公司變電管理一所,廣東廣州 510180)

隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,作為電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備變壓器,對其狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷進(jìn)行研究,具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本文首先介紹了變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的意義,其次介紹了變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的現(xiàn)狀分發(fā)展趨勢,最后介紹了變壓器故障類型和種類。

變壓器 狀態(tài)監(jiān)測 故障診斷

1 引言

在電力行業(yè)中，其變壓器的作用越來越重要，也是其關(guān)鍵設(shè)備。因此，變壓器的可靠性和安全性，直接影響著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷進(jìn)行研究和運(yùn)用，不僅有利于變壓器可靠、安全、高效的運(yùn)行，而且有利于變壓器的理論研究和應(yīng)用。

2 變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的意義

在整個電力系統(tǒng)中，其功用包括發(fā)電、變電、輸送以及運(yùn)用等環(huán)節(jié)中，變壓器是整個系統(tǒng)中最重要和昂貴的設(shè)備。變壓器的安全性和可靠性直接影響著整個電力系統(tǒng)的安全、順利的運(yùn)行。變壓器的工作狀態(tài)直接關(guān)系著企業(yè)、用戶以及群眾的生活。因此，對變壓器狀態(tài)檢測和故障診斷相關(guān)技術(shù)的研究，不僅有利于變壓器的安全、可靠運(yùn)行，而且有利于保證變電輸送的安全性。對于變電站的研究不僅要考慮局部經(jīng)濟(jì)問題，而且對社會公眾問題具有重要的影響，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對變電站的研究也越來越受到關(guān)注。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民對電力的需要越來越高，隨著大型和特大型的變電站投入電力系統(tǒng)中的運(yùn)用，因此，與上述變電站相對應(yīng)的配套設(shè)備需要及時(shí)更新?lián)Q代；同時(shí)，在我國的電網(wǎng)系統(tǒng)中，存在一些老舊的變壓器，甚至包括30年以上，這些設(shè)備面臨著更新和淘汰。考慮到變壓器在電網(wǎng)中的地位，必須做好變壓器故障的早起預(yù)警，從而有利于對變壓器進(jìn)行維護(hù)和采取適當(dāng)?shù)臋z修措施等等，盡可能的避免發(fā)生故障，減小故障的發(fā)生率，從而保障變壓器惡性事故的出現(xiàn)。在我國的電力系統(tǒng)中，其內(nèi)部設(shè)備面臨著生產(chǎn)力降低和工作設(shè)備不斷老化的現(xiàn)象，因此，在對變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的研究，具有廣闊的發(fā)展空間。

3 變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的現(xiàn)狀與發(fā)展

在對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷研究中，主要面對的困難如下所述：在針對放電試驗(yàn)中，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷對電力的正常運(yùn)行具有干擾作用；在DGA方法中，對于狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中，其故障的準(zhǔn)確判斷。對壓器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)中，不但要了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)和機(jī)理，而且要充分的運(yùn)用互感器以及微電子等電子技術(shù)，還需要運(yùn)用相應(yīng)的故障理論和特征，通過上述，可以了解到對于變壓器的研究是一門綜合性新學(xué)科，對本學(xué)科的研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義，同時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖1 故障分類歸納

對于發(fā)生在變壓器上的故障比較復(fù)雜，在事故的發(fā)生過程中，存在很多不定性因素，正式由于這些不定性因素，導(dǎo)致了變壓器故障的復(fù)雜性和模糊性，因此運(yùn)用數(shù)學(xué)模型很難運(yùn)用于變壓器故障的研究，因此，很難通過確定性方法對故障進(jìn)行分析，因此，在各種變壓器理論診斷中很難發(fā)揮作用?；贐P算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，在變電站的研究中具有非常重要的地位。

4 變壓器故障類型和分類

在整個電力系統(tǒng)中，由于變壓器的結(jié)構(gòu)、工況以及外界等因素的影響，同時(shí)，在變壓器中流通的超高壓電流、磁場等共同作用，在變壓器內(nèi)部的物理、化學(xué)作用等因素，在上述原因的情況下，表現(xiàn)在變壓器中，其故障越來越復(fù)雜。根據(jù)故障原因來劃分故障分類，其中包括：熱性和電性故障；如果根據(jù)不同的處理方式，可以將故障分為在線和離線方式兩種。根據(jù)故障的處理方式進(jìn)行分類，具體歸納如下圖1所述：

下面對變壓器中出現(xiàn)的故障進(jìn)行如下說明：(1)油中關(guān)鍵氣體在線監(jiān)測：當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備中會出現(xiàn)特定的氣體成分或者導(dǎo)致氣體溶解度的不斷增加，上述所述的氣體就是所謂的關(guān)鍵氣體。通過對上述氣體進(jìn)行分析判斷，從而可以對變壓器的故障種類進(jìn)行有效的判斷。對上述的關(guān)鍵氣體，通過軟件對檢測和極限的運(yùn)用，可以方便掌控變壓器的運(yùn)行信息。(2)局部放電監(jiān)測和定位：在變壓器的制造過程中，經(jīng)常出現(xiàn)不良缺陷，比如不良接觸等。由于制造缺陷，局部放電現(xiàn)象會出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部，與此同時(shí)，局部放電也會由于油中出現(xiàn)氣泡而發(fā)生。低能量火花放電和高能量電弧放電是局部放電的兩大分類。(3)變壓器繞組變形監(jiān)測：在電力系統(tǒng)中，其變壓器的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。比如，當(dāng)變壓器在發(fā)生短路時(shí)，變壓器承受著高負(fù)荷電流，線圈的內(nèi)部承受強(qiáng)大的電流，從而導(dǎo)致繞組的變形，變壓器上出現(xiàn)的故障可以通過繞組的變形來分析。(4)在線監(jiān)測變壓器鐵芯接地電流：在電力系統(tǒng)中，變壓器在運(yùn)行系統(tǒng)中，使用一點(diǎn)接地的方式。如果出現(xiàn)多點(diǎn)接地的問題，會出現(xiàn)環(huán)流現(xiàn)象，從而導(dǎo)致變壓器油溫的增高。(5)測量漏電流和電容量：在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，由于電壓器是磁電共生系統(tǒng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的平衡。工作人員可以通過變壓器上測量的泄漏電流和電容量的數(shù)據(jù)，從而判斷出變壓器出現(xiàn)的故障。(6)介質(zhì)損耗測量：通過對介質(zhì)耗損因數(shù)的測定，在大多數(shù)的電容性設(shè)備的介質(zhì)，其因數(shù)在0.01到0.02之間。

5 結(jié)語

綜上所述，電力系統(tǒng)關(guān)系到我國社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，對變電站的狀態(tài)檢測和故障診斷研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。上述研究是保證我國電網(wǎng)系統(tǒng)的強(qiáng)大。隨著我國對變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的研究，從而促進(jìn)了我國工作人員對變壓器的研究和學(xué)習(xí)，這是我國電力系統(tǒng)健康、順利發(fā)展的關(guān)鍵。

[1]王國利,郝艷棒．電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]．電工電能新技術(shù),2012,20(2):52—57.

[2]李玉玲.電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目市場調(diào)研報(bào)告[J].洛陽工商高等學(xué)院學(xué)報(bào),Vol.12(4),2012,11.

[3]龔李偉.電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測與智能化故障診斷研究[M].北京:華中科技大學(xué),2008．