摘要：当今社会进入互联网时代，同样电力系统也在逐渐构建智能化供电系统。在整个供电系统中，电力变压器对智能化互联电网建设运行有着举足轻重的作用电力变压器作为电力系统的关键设备之一，其工作状况会影响整个智能化电网供电的可靠性和连续性。所以，新时期探讨研究电力变压器的故障诊断方法对于电力系统安全性的提高来说意义非凡。
关键词：变压器；电厂；故障诊断；安全
根据我国电网互联目标的逐年实施和深入,保证当今庞大智能化互联电网能够在复杂的变电、输电、配电环境中安全稳定运行就显得尤为重要。其中,核心电气设备电力变压器对智能化互联电网建设运行有着举足轻重的作用。电力变压器作为电力系统的关键设备之一，其工作状况会影响整个智能化电网供电的可靠性和连续性。因此，探讨研究电力变压器的故障诊断方法对于电力系统安全性的提高来说意义非凡。通过对变压器的异常运行情况、常见故障分析的经验总结，应用各种诊断技术将有利于及时、准确判断故障原因、性质，及时采取有效措施，确保设备的安全运行。
一、发电厂变压器常见故障分析
（1）接头过热
接头过热是电厂变压器比较常见的故障。此种故障是主要是由于载流接头没有连接好而造成的，一旦发生接头过热现象，如果处理不及时还有可能导致烧断情况的发生，会对变压器的正常工作产生严重影响。电厂变压器中接头大致有两种类型：普通链接、铜铝连接；相应的故障类型有两种：普通链接过热想象比较常见，主要是因为杂质及其接触问题造成，处理起来比较简单；铜铝连接过热主要是因为在一些潮湿的场所中，会有一定量的含盐水分渗入到连接面中，这样，在电藕的作用下，就会发生电解反应，接头就会被逐渐腐蚀而被破坏，从而发生过热现象。
（2）绕组故障
发电厂变压器绕组的匝间绝缘以及主绝缘是特别容易发生故障的部位。一方面由于长期过负荷运行，另一方面随着使用年限的增长导致变压器绕组绝缘老化，这就大大降低了绝缘性能。如果变压器此时再遭受短路冲击，很可能会发生受力变形，从而发生绝缘轻线。如果有电压波动，此时绝缘很可能会被击穿，从而造成短路现象，对变压器的正常运行影响很大。另外，如果变压器油中混进了水分，也会极大降低其绝缘强度，最终导致绝缘击穿。
（3）铁芯故障
正常情况下，变压器铁芯只有一处接地，但是如果铁芯柱的穿心螺杆损坏绝缘时就会导致铁芯故障发生，此时，会连锁导致铁芯叠片以及穿心螺杆出现两点甚至多点接地现象，这样就会产生环流，从而引起局部发热现象，更有甚者会导致铁芯局部熔毁。另一方面，还可能导致叠片绝缘层损坏使变压器空载损失增大绝缘油劣化。
（4）变压器渗油
变压器渗油不仅仅会造成环境污染，还将造成极大的浪费，更重要的是会给电厂带来一定的安全隐患。变压器渗油主要有防爆管渗油、低压侧套管渗漏等。防爆管作为避免变压器油箱破裂的安全措施，对于维护变压器的正常运转起到重要作用。但是由于变压器在运行时有一定的震动，这很容易导致防爆管的玻璃膜破裂，如果没有及时更换，长时间潮气就会进入油箱，使绝缘油受潮，绝缘水平降低，危及设备的安全。低压侧套管渗漏主要是是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短引起的。
二、变压器故障诊断的常用方法
由于电厂变压器的故障原因各异，所以，对故障的诊断也不能墨守成规，必须实事求是，灵活运用各种方法，才能进行有效的诊断，从而达到预防的目的。
（1）电气预防性试验方法
由于变压器故障类型多，原因复杂，且故障类型还可以互相转换。因此定期或在发现有异常现象时，应进行电气预防试验来综合分析，以确定故障的部位和性质。
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（2）三比值法
三比值法在变压器故障诊断中发挥了重要作用，它是IEC推荐的一种方法，实际上是罗杰斯比值法的一种改进。根据己知的编码规则和分类方法，查表确定故障性质，但是应用三比值法也有不足的地方，例如，只有到达各组分含量的注意值或者产气速率的注意值，才有理由判断可能存在的故障，才能进一步根据三比值法判断故障性质，对于气体含量正常的情况，其比值是没有意义的。
（3）油中气体色谱检测
用油中气体分析诊断变压器故障的原理是：变压器中的绝缘材料是绝缘油和纸，这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体，而变压器内部故障都伴随着局部过热或放电的现象，是油或纸或油和纸分解产生CH4（甲烷）、乙烷、乙烯、乙炔、氢、一氧化碳、二氧化碳等气体。当故障不太严重时，产气量较少，所产生的气体大部分溶解于绝缘油中。此外，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度也不相同，据此可检测出变压器内部故障的性质。
（4）特征气体法
所谓的特征气体法是根据不同气体的具体指数来判断故障性质，例如CO和CO2是纤维绝缘材料分解产生的特征气体,当故障涉及到固体绝缘时会引起含量明显的增长。但这两个指标分散性很大很难划出严格界限,因此《导则》只对开放式变压器作了规定。另外也可以通过测量CH4和H2的比例来诊断变压器的运行情况，一般情况下，热源处绝缘分解时CH4和H2两者之和会占总烃的八成以上，并且当温度继续升高时，这个数据还会发生变化。如果H2占氢烃总量的30%以下就说明变压器的高中温过热，并且温度越高，H2的绝对含量就越高。但其所占比例却相对下降。一般过热的故障特征气体的表现为总烃较高一般会C2H2小于5，严重过热的故障其气体描述则为总烃高，C2H2大于5，但是C2H2未构成总烃主要成分，H2含量比较高。此外还有火花放电、电弧放电时候的特征气体总烃高，H2含量也比较高，C2H2大于10，局部放电时候特征气体总烃不高，CH4是总烃的主要成分，H2的成分也要大于100。这些都是通过特征气体的指数来判断故障的方法。
（5）基于模糊理论的故障诊断
较专家系统结构而言，模糊系统有很多相似之处，其组成部分主要包括模糊知识库、模糊推理机以及人机界面等。在电力变压器的故障诊断过程中，除了要考虑一些固定的影响因素，还要考虑一些不确定的影响因素，而这些不确定的因素又以模糊性、随机性的形式出现，这也反应出电力变压器故障的不确定性，具体表现为边界的不确定性、人为主观解释的不确定性。而这种不确定性在实际的操作中都是存在的，所以传统的变压器故障诊断规则不能很好的适应这种不确定性，从而导致故障诊断一直存在瑕疵，更不能准确的发现电力变压器的故障所在。而模糊诊断能很好的解决这个问题；模糊诊断最基本的流程分为三个阶段：将气体溶解到油里面，对原始数据进行分析并实施模糊化处理；针对模糊集上面存在的相似关系开展计算工作；实施动态分类步骤，以找寻分类结构的最优化。如大型的油浸式变压器，其故障诊断的单一依据是产气率，它并不能对故障的发生作出全面的提示，而以往的故障诊断技术方法仅考虑了气体的注意值，因此我们应当将产气率纳入到故障诊断系统进行考虑，综合分析特征气体及其产气率，以尽量提升油浸式电力变压器的故障诊断精度。故障的诊断和辨别主要是对电力变压器产生故障的情况进行判断，并分析出故障发生的类型。
随着传感器、计算机等技术的不断发展，国内外在积极研究和推广使用有关变压器故障的在线连续自动检测装置，以实现对运行中的变压器进行在线监测与故障诊断，同时还具有微机分析、打印、报警等功能，这比停电后加电压试验更加真实可靠。
参考文献：
[1] 黄志忠.变压器故障分析与诊断技术[J].大众科技，2015（06）
[2] 高伟.电力变压器状态评估及故障诊断方法研究[J]，科技创新与应用,2014（19）
[3] 董其国.《电力变压器故障与诊断》[M]，中国电力出版社，2010
作者简介：
琚琪（1989.10～），男，汉族，山西高平人，大学本科学历，浙江大唐国际绍兴江滨热电助理工程师，研究方向：项目管理。
论文作者:琚琪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/16
标签：变压器论文; 故障论文; 气体论文; 故障诊断论文; 电力变压器论文; 发生论文; 比值论文; 《电力设备》2017年第20期论文;