摘要：变压器在输配电系统中有着举足轻重的作用，其运行的可靠性严重影响着电力系统的安全与经济运行。变压器运行中，由于各种单复因素的影响，容易出现的故障多样。随着新的大容量变压器的投入使用，能及时地、准确地判断故障类型及部位就显得尤为重要。
关键词：电力系统；变压器；故障诊断
引言
运行中的变压器，发生外部故障时，我们可以观察到，但其内部发生故障、病变，就很难监控，但变压器内部的油，是可以采集到的。绝缘油老化、变质会分解出一氧化碳CO、二氧化碳CO2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、氢气H2等，通过对变压器的绝缘油进行定期取样、分析，并与历年的分析数据进行对比，在变压器正常供电的情况下，判别变压器的运行状况，有助于及早发现和消除存在的安全隐患，确保变压器的安全运行。
1变压器在线监测的意义
变压器是电力系统中重要的设备之一,它的安全运行对整个电力系统具有重要意义。大型变压器的运行可靠性在很大程度上取决于其绝缘的可靠性。有大量资料表明,导致设备失效的主要原因是其绝缘性能的劣化。例如,我国1984—1986年,110kV及以上等级电力变压器事故的统计分析表明,由于绝缘劣化引起事故占事故总台次的68%和事故总容量的74%,而1990年的统计分别为76%和65%。国外的统计结果也类似。例如,日本日新公司对故障变压器统计的结果中,绝缘故障占45%。影响变压器绝缘的因素有许多,主要从以下两方面分析:一是变压器的内绝缘结构是油纸绝缘,变压器在工作电压下的局部放电是使油纸绝缘老化并发展到击穿的重要原因。油纸绝缘中的局部放电往往是从气泡中开始发生的。导致变压器绝缘中产生气泡的因素有:变压器绝缘结构和制造工艺上的缺陷;变压器在长期运行过程中绝缘材料的老化、劣化,如绝缘受潮,其中的水分在过热点转化成气泡,或水分在高压作用下电解产生气泡。二是变压器在运行过程中会遇到突发性的事故,比如,由于系统短路过电流和故障电流产生的机械应力,由局部过热、过载电流和漏磁通所造成的热应力,以及由系统过电压、瞬时过冲、绕组内部谐振而产生的电应力。这些应力都会导致绝缘劣化,最终形成局部放电。由此可见,局部放电是绝缘损坏的主要原因和表现形式。对局部放电进行检测,根据其发生发展的规律即可有效地发现变压器内部绝缘的固有缺陷和长期运行使绝缘老化而产生的局部隐患。因此,国内外普遍认为,对局部放电的检测是变压器在线监测研究最有力的手段。目前,运行部门是将电力变压器的局部放电测量安排在绝缘预防性试验中进行。实践证明,通过定期停电,在离线的情况下对电力变压器进行局部放电测量和对变压器油的气相色谱分析结果进行综合诊断,对于防止变压器的绝缘事故起到了一定的作用。
2变压器常见故障及成因分析
（1）铁芯故障分析。铁芯是变压器重要的基础元件之一，也是变压器设备中最容易发生故障的部件。通常情况下，变压器铁芯故障是由于铁芯元件发生松动，脱离原有位置与接地铁芯发生直接接触，进而发热、产生外放电现象，破坏变压器自身绝缘性能导致的。（2）绕组故障分析。绕组缠绕在铁芯上，与铁芯一同完成交流电压的改变，同样也是变压器设备重要的基础元件。绕组故障主要变现为绕组变形故障，这种故障主要是由于绕组绝缘层发生老化或绕组中存在过多的水分，致使绕组短路导致的。（3）分接开关故障分析。一般来说，分解开关故障分为有载故障和无载故障两种。其中无载分接开关对应的作用时间以变压器停止作业的时间为主，此时变压器不动作，即不存在激磁，如分接开关发生故障，就容易改变绕组的实际匝数，进而导致变压器输出电压改变等一系列问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3变压器在线试验中的安全规定
3.1 前期安全筹备
根据变压器试验的规定与标准，必须全方位进行前期的安全筹备，切实根据相关的规定、规程等来检查、鉴定各项设备的安全标准、质量等级，编制一个科学合理的实验流程、方案，具体涵盖实验的先后顺序、自实验工序到实验成品的步骤与方法，同时也要对所适用的电压、接线、仪表等做出科学的选配，实际实验过程中必须积极控制不合理操作，特别是一些模糊性问题必须得以明确，例如产品结构等。
3.2掌握安全技术措施
实际实验过程中必须在试验场地空间内制定安全制度、规范等，而且要将一切安全标识、信号、信息等配置于试验区域内。要事先备好安全防火设备与设施，例如灭火器、灭火设备等，当现场出现意外火灾时则能够借助这些设备来进行安全救援。科学安排试验站内的线路，采取科学有效的手段对其进行接地处理，而且要加强安全教育与宣传，使更多的人认识到安全防火工作的重要性，从而在试验过程中能够自行采取安全措施来防范火灾，全面提高安全责任意识，自觉配合安全防火工作，试验工作人员必须确保及时找到故障问题成因，从而及时采取安全对策。
4故障检测与诊断方法
作为电力系统重要设备的变压器，如若发生故障，将对电网造成很大损害。为了防止和减少这类事故，变压器的故障检测和诊断也就显得尤为重要。变压器故障检测与诊断就是对变压器运行状态和异常做出实施监测与判断。变压器故障检测与诊断的方法可分为基于观察、试验的传统方法，基于数学模型理论诊断法（也可归为人工智能法）和基于计算机人工智能的智能方法。
4.1传统故障诊断法传统方法包括：直接观察法、特征气体判别法、变压器预防性电气试验、变比测量法等。（1）直接观察法。观察法主要是通过人们的感觉器官，用眼看油颜色是否变浑浊，套管是否破裂或者碳化，油箱是否渗油，用耳听声音是否正常，有无放电声，用鼻子闻是否有异常气味，用手摸变压器是否严重发热，但这种方法必须要求工作人员具有丰富的实践经验，一旦发现有这些情况，及时进行维护处理。（2）特征气体判别法。特征气体判别法是判断变压器故障类型的重要方法。变压器产生故障时，可能引起故障点周围油的热裂解，产生和某种故障相关的如H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H4、CO等气体，这些气体会部分或全部溶解在绝缘油中。因此，可根据油中气体的类型和含量来判断故障的类型。这种方法有利于发现变压器的早期潜伏性故障且针对性强，具有比较直观、方便的特点，但在气体含量很小的情况下这种方法无法做出的判断。
4.2人工神经网络
人工神经网络是一种模拟大脑行为和活动过程的非线性动力学网络系统的智能分析方法。它具有大规模并行处理信息的能力，还具有极强的容错性及自学习功能，能映射高度非线性，可有效处理不完全和不精确的信息。目前，该技术在各类大型发输配电气设备上广泛应用。BP神经网络作为一种人工神经网络的前馈网络，能够建立任意的非线性模型，对输入和输出之间实现非线性映射，可实时全工况地对电气参数进行动态计算，其有明显，但单一的神经网络方法仍然有缺陷，其极易陷于局部收敛和收敛速度慢的弊端。
结语
综上所述，变压器作为电力系统重要的基础设备，在电力系统运行中发挥着重要电压改变作用。因此，相关电力运维人员需全面提高对变压器故障检测工作的重视，加强现代在线监测技术和故障诊断技术的应用，综合提高变压器的故障检测和维修效率，进而促进我国电力事业的进一步发展。
参考文献:
[1]高兰香,李兵.变压器在线监测与故障诊断新技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2015(18).
[2]庞靖宇.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[J].中国新技术新产品,2015(06).
论文作者:杨萍,颜晓东,冯卫军,王明,阿迪力•玉素
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/4
标签：变压器论文; 故障论文; 绕组论文; 在线论文; 局部论文; 设备论文; 发生论文; 《电力设备》2019年第2期论文;