皇雅斌 冶軍 袁偉新

摘要：目前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展帶動(dòng)電力事業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。與此同時(shí)，電網(wǎng)規(guī)模與裝機(jī)容量也日益增加，民眾對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行可靠性的要求更加嚴(yán)格。在電力設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)過(guò)程中，電力變壓器是導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障最多的設(shè)備之一。一旦電力變壓器出現(xiàn)故障將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)及廣大用戶產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，分析電力變壓器常見(jiàn)故障及故障在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力變壓器中存在的潛在故障并及時(shí)處理，對(duì)于確保電力變壓器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);變壓器;在線監(jiān)測(cè);技術(shù)

電力變壓器作為電網(wǎng)運(yùn)行的重要設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障將會(huì)嚴(yán)重影響到其正常運(yùn)行，甚至還會(huì)損壞到儀器自身，導(dǎo)致無(wú)法正常供電，由此對(duì)社會(huì)及電力企業(yè)造成的損失巨大。因此針對(duì)電力變壓器的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，以確保電力變壓器的正常運(yùn)行。

一、電力變壓器的結(jié)構(gòu)

電力變壓器主要包括閉合磁路及其周邊的原邊電路及副邊電路。就變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，電力變壓器通常包括了鐵心、繞組、器身、引線、總裝及郵箱等六大部分。

二、電力變壓器的常見(jiàn)故障

電力變壓器在日常運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生一些故障，對(duì)變壓器的日常運(yùn)行產(chǎn)生不同程度的影響，因此必須分析故障原因并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行清除，使變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.短路故障

變壓器通常會(huì)在出口電路位置處發(fā)生短路故障。一旦發(fā)生短路故障將會(huì)導(dǎo)致短路電路遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，使變壓器繞組產(chǎn)生大量的熱量，進(jìn)而導(dǎo)致繞組發(fā)生變形或者損壞絕緣，同時(shí)還會(huì)對(duì)變壓器套管、壓緊裝置及郵箱等產(chǎn)生不同程度的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至還有可能引發(fā)火災(zāi)。

2.放電故障

放電故障是變壓器運(yùn)行過(guò)程中的常見(jiàn)故障之一。發(fā)生故障的位置不同將會(huì)導(dǎo)致其放電類型存在著一定的差異，絕緣層內(nèi)部的氣隙與油膜發(fā)生的放電現(xiàn)象屬于局部放電?；鸹ǚ烹姶蠖鄶?shù)是由于油中摻人雜質(zhì)引起的。擊穿繞組匝間層的絕緣之后極易引發(fā)電弧放電現(xiàn)象。

3.絕緣故障

電力變壓器內(nèi)絕緣是一種復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，主要由紙、油、紙板等絕緣材料組成，在電力、熱力、機(jī)械等應(yīng)力作用下將會(huì)不斷老化。特別是當(dāng)變壓器使用期接近完結(jié)時(shí)，在水及空氣的作用下，變壓器絕緣材料將會(huì)加速老化，嚴(yán)重影響到變壓器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。另外，受到局部過(guò)熱、進(jìn)水受潮等外部環(huán)境的影響將會(huì)對(duì)絕緣材料構(gòu)成.定程度的損壞。

4.鐵心多點(diǎn)接地故障

電力變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，若其內(nèi)部鐵心有兩點(diǎn)以上出現(xiàn)接地將會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生故障，進(jìn)而對(duì)變壓器構(gòu)成一定的損壞。因此一旦發(fā)現(xiàn)多點(diǎn)接地現(xiàn)象要及時(shí)運(yùn)用開(kāi)箱檢測(cè)方法或直流電流沖擊等方法進(jìn)行處理。

三、電力變壓器故障在線監(jiān)測(cè)

1.電力變壓器在線監(jiān)測(cè)的意義

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的使用，能夠及時(shí)地對(duì)影響變壓器壽命的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)記錄，并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化處理進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，以實(shí)現(xiàn)其基本的狀態(tài)維護(hù)。國(guó)內(nèi)外在線監(jiān)測(cè)方法與裝置被相繼應(yīng)用于電網(wǎng)及變電站，并從中吸取了很多在線監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，使在線監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷趨于成熟。變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠及時(shí)獲取早期故障的先兆信息，既能夠預(yù)防故障向著更嚴(yán)重的程度發(fā)展，還能夠最大程度地降低故障產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。整體而言，變壓器在線監(jiān)測(cè)對(duì)于延緩變壓器維護(hù)費(fèi)用的投入、延長(zhǎng)變壓器使用壽命及檢修周期、提高變壓器運(yùn)行可靠性等都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.電力變壓器故障在線監(jiān)測(cè)與診斷方法

（1）基于解析模型的方法。就非線性系統(tǒng)故障而言，在建立數(shù)學(xué)模型方面存在著一定的難度。相對(duì)比而言，參數(shù)估計(jì)方法更適宜非線性系統(tǒng)，主要是由于非線性系統(tǒng)很難對(duì)狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，一旦建立數(shù)學(xué)模型有困難時(shí)可以選用基于信號(hào)處理的方法，這一方法能夠有效避開(kāi)數(shù)學(xué)模型上的難點(diǎn)問(wèn)題，直接使用信號(hào)模型，在非線性系統(tǒng)及線性系統(tǒng)中都比較適應(yīng)。

（2）基于知識(shí)處理的方法。這一方法也不需要系統(tǒng)的對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量分析，與信號(hào)處理方法比較類似。知識(shí)處理方法有關(guān)診斷對(duì)象引入了更多信息，尤其是能夠?qū)＜以\斷知識(shí)進(jìn)行充分利用，具有較好的發(fā)展前景。基于知識(shí)處理的方法包括了基于定性模型的方法及基于癥狀的方法。前者包括了定性仿真、定性觀測(cè)器、知識(shí)觀測(cè)器等，后者包括了模式識(shí)別方法、專家系統(tǒng)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法及模糊推理方法等。

（3）信息融合技術(shù)。信息融合技術(shù)具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①互補(bǔ)性：每一個(gè)診斷方法不僅僅要提供故障征兆信息的共性反映，還能夠反映與本身相關(guān)的特性。因此使用這一方法能夠使不同診斷方法之間的信息實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，不僅僅能夠減少系統(tǒng)診斷的不確定性，還能夠使信息利用率得到顯著提高。②容錯(cuò)性：當(dāng)單個(gè)診斷方法出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)仍處于正常工作狀態(tài)。③實(shí)時(shí)性：能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲取較多的信息，使系統(tǒng)識(shí)別效率大大提高。依據(jù)數(shù)據(jù)抽象的三個(gè)層次可以將故障監(jiān)測(cè)、報(bào)警與診斷系統(tǒng)及數(shù)據(jù)融合級(jí)別劃分為數(shù)據(jù)層、特征層及決策層。

就數(shù)據(jù)層而言，其獲取的信息將與故障檢測(cè)傳感器系統(tǒng)中獲取的信息一起存人到數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其進(jìn)行處理與融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障的監(jiān)測(cè)及報(bào)警等功能。而特征層融合需要變壓器診斷知識(shí)的融合結(jié)果及檢測(cè)層的融合結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)診斷功能。決策層融合的信息主要來(lái)源于對(duì)策知識(shí)融合結(jié)果及特征層數(shù)據(jù)融合結(jié)果。以決策層數(shù)據(jù)融合結(jié)果為依據(jù)，采取切實(shí)可行的故障隔離策略，對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)與診斷。

四、結(jié)語(yǔ)

電力變壓器作為電力系統(tǒng)領(lǐng)域的重要設(shè)備之一，及早對(duì)電力變壓器故障進(jìn)行查找對(duì)于確保電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行極為關(guān)鍵。本文著重針對(duì)電力變壓器故障在線監(jiān)測(cè)與診斷方法進(jìn)行分析，以期能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)相關(guān)問(wèn)題提供一定的參考，進(jìn)而促進(jìn)當(dāng)前電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、可靠、持續(xù)發(fā)展。

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