電力變壓器故障診斷綜述
發(fā)布時間：2015-02-09 09:00 來源：華電國威
變壓器易發(fā)生的故障基本可分兩大類：①電性故障；②熱性故障。電力變壓器故障，從發(fā)展過程上可分兩大類，即突發(fā)性故障和潛伏性故障，突發(fā)性故障發(fā)展過程很快，瞬間就會造成嚴(yán)重后果，如雷擊、誤操作、負(fù)荷突變等，突發(fā)性故障具有偶然性，只能通過避雷器、繼電保護(hù)等手段，使突發(fā)性故障限制在最小的范圍內(nèi)。潛伏性故障一般有三種，即變壓器內(nèi)部局部放電，局部過熱和變壓器絕緣的老化。故障診斷主要是針對這些潛伏性故障的診斷預(yù)測。
變壓器運(yùn)行狀態(tài)的主要測試與監(jiān)測手段
當(dāng)前我國變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測在相當(dāng)程度上主要依據(jù)傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)的，包括：電氣試驗(yàn)和油務(wù)試驗(yàn)。
1、電氣試驗(yàn)
（1）直流電阻的測量：直流電阻雖然是一個測試方法比較簡單的實(shí)驗(yàn)，但它比較直觀地確認(rèn)繞組、引線、調(diào)壓開關(guān)等導(dǎo)電回路是否正常，能發(fā)現(xiàn)繞組導(dǎo)線的焊接質(zhì)量，引線接頭是否擰緊接觸是否良好，調(diào)壓開關(guān)觸頭接觸是否良好等等。目前我司研發(fā)生產(chǎn)的GWZRC系列直流電阻測試儀就是針對直流電阻的測試。
（2）絕緣性能測試：通過絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、介損、電容量（包括電容套管）、泄漏測試等實(shí)驗(yàn)可掌握變壓器的繞組絕緣水平和鐵心對地絕緣。客戶可以參考我司的絕緣電阻測試儀系列產(chǎn)品。
（3）有載調(diào)壓開關(guān)特性測試：通過有載調(diào)壓開關(guān)切換時間、周期、切換的波形測量可以掌握變壓器的的有載調(diào)壓開關(guān)的性能是否良好。主要選型是我司的GWKC-2000變壓器有載開關(guān)特性測試儀。
（4）繞組變形測試和低電壓短路阻抗的測試。可以掌握變壓器出口短路后變壓器繞組有否變形和移位。目前主要研發(fā)生產(chǎn)的是GWRB-II變壓器繞組變形測試儀。
（5）鐵心接地電流測試。可判斷變壓器是否多點(diǎn)接地。
（6）遠(yuǎn)紅外測溫：通過紅外線測溫可以隨時掌握各出線引線接觸是否良好。
2、油務(wù)試驗(yàn)
定期對變壓器充油設(shè)備的油采樣進(jìn)行油色譜分析，通過油色譜分析判斷變壓器內(nèi)部是否存在著過熱性故障（導(dǎo)電回路、鐵芯多點(diǎn)接地引起過熱等）、嚴(yán)重的局部放電、電弧放電故障等，它是綜合性判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)的重要手段之 一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國電網(wǎng)中有 50％以上的故障變壓器是通過該試驗(yàn)結(jié)果檢出的。由于這一檢測技術(shù)能夠在無須停電的情況下進(jìn)行，不受外界電場和磁場因素的影響，因此可以在線對變壓器內(nèi)部絕緣狀況進(jìn)行診斷，有利于狀態(tài)維修的發(fā)展。
基于油色譜分析方法的變壓器故障診斷技術(shù)
變壓器運(yùn)行進(jìn)出現(xiàn)內(nèi)部故障原因往往不是單一的，一般存在熱點(diǎn)的同時還有局部放電，而且故障往往在不斷發(fā)展變化。在判斷設(shè)備有無故障及其嚴(yán)重程度時，要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的歷史記錄和設(shè)備特點(diǎn)以及外部環(huán)境等因素進(jìn)行綜合判斷。
2.1、油色譜分析的現(xiàn)狀
變壓器的絕緣材料主要是絕緣油和紙。變壓器故障時會產(chǎn)生多種氣體，主要來源于油和紙熱裂解。絕緣油是由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等碳?xì)浠衔锝M成的混合物。絕緣紙的成分是纖維素，主要是由糖或多糖類構(gòu)成的高分子碳水化合物。絕緣油熱分解時，因分子鏈的的斷裂反應(yīng)產(chǎn)生低分子烴類氣體。有水分存在時，還會產(chǎn)生氫氣。變壓器運(yùn)行時出現(xiàn)內(nèi)部故障產(chǎn)氣與正常產(chǎn)氣在技術(shù)上是不可分辨的。經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體材料老化時，一般 CO 2 /CO大于7；當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時，CO 2 /CO可能小于3；當(dāng)懷疑紙或紙板過度老化進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)測試油中糠醛含量，或測試紙樣聚合度。有載調(diào)壓操作產(chǎn)生氣體與低能量放電相符，當(dāng)主油箱C 2 H 2 /H 2 大于2-3時，可能是有載調(diào)壓污染主油箱，可利用比較主油箱、有載調(diào)壓油箱和儲油罐油中溶解氣體分析來確定，或通過油柱靜壓試驗(yàn)法和氣體試漏法來檢漏。對變壓器故障部位的準(zhǔn)確判斷，有賴于對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)的全面掌握，并結(jié)合歷年色譜數(shù)據(jù)和其它試驗(yàn)（直流電阻、絕緣、變比、泄漏、空載等）進(jìn)行比較，色譜分析與判斷的技術(shù)應(yīng)借鑒新方法并結(jié)合使用。三比值法是一種比較簡便易行的判斷方法，但精確度不是很高。
2.2、以油務(wù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合分析的方法
2.2.1、基于專家系統(tǒng)的故障診斷方法
人工智能的出現(xiàn)為變壓器故障診斷提供了良好的新途徑。判斷故障的類型、故障點(diǎn)、故障狀況需要大量的經(jīng)驗(yàn)，而專家系統(tǒng)恰恰解決這個問題。該領(lǐng)域最早使用專家系統(tǒng)的是 Rieser的TOGA系統(tǒng)。國內(nèi)也有根據(jù)油色譜分析和電氣試驗(yàn)作為主要檢測數(shù)據(jù)來源的一套電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)，如河南省中分儀器有限公司長期致力于該領(lǐng)域的研究，并取得豐碩成果，在國內(nèi)有廣泛的用戶。還有很多這方面的采用正反向混合推理的研究及應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例。但是，專家系統(tǒng)所采用的判斷規(guī)則和專家?guī)熘薪?jīng)驗(yàn)的準(zhǔn)確度卻成為專家系統(tǒng)的“瓶頸”，即專家?guī)煨枰粩嗟匦拚蛿U(kuò)充。
2.2.2、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有自組織、自學(xué)習(xí)的能力，它不包括具體的診斷規(guī)則，而是將診斷規(guī)則隱含于權(quán)值矩陣中，通過對故障樣本的自學(xué)習(xí)來自動修正和擴(kuò)充對故障的判斷能力。目前，變壓器故障診斷中最多的是 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中具有單隱層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類效果最優(yōu)，它具有最小運(yùn)算量，同時完全滿足故障現(xiàn)象和故障原因之間的非線性映射。但是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易收斂到局部最優(yōu)解，為了解決這個問題，提出了幾種結(jié)合其它方法的學(xué)習(xí)方法。其中有結(jié)合遺傳算法的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的初識權(quán)值是全解空間中的最優(yōu)解。而另一種在學(xué)習(xí)算法中加入隨機(jī)擾動的方法也取得較好的效果。
2.2.3、 其它的故障診斷方法
基于油色譜分析進(jìn)行故障診斷，還有很多其它的方法。灰關(guān)聯(lián)度分析、模糊聚類分析、概率推理和模糊數(shù)學(xué)結(jié)合分析等變壓器故障診斷方法是比較有效的幾種故障診斷方法。
目前我司已經(jīng)研制出多款變壓器油色譜分析儀，客戶根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，靈活選擇便攜式和臺式的。
引用:
GB/T 17623-1998《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》
GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》
DL/T 722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》
