变压器的状态监测和故障诊断研究

孟庆凯

(广州供电局有限公司变电管理一所,广东广州 510180)

变压器的状态监测和故障诊断研究

孟庆凯

(广州供电局有限公司变电管理一所,广东广州 510180)

随着我国电力系统的不断发展,作为电力系统中最关键的设备变压器,对其状态监测和故障诊断进行研究,具有非常现实的意义。本文首先介绍了变压器状态监测和故障诊断的意义,其次介绍了变压器状态监测和故障诊断的现状分发展趋势,最后介绍了变压器故障类型和种类。

变压器 状态监测 故障诊断

1 引言

在电力行业中，其变压器的作用越来越重要，也是其关键设备。因此，变压器的可靠性和安全性，直接影响着我国经济的发展和人民生活水平的提高。对变压器的状态监测和故障诊断进行研究和运用，不仅有利于变压器可靠、安全、高效的运行，而且有利于变压器的理论研究和应用。

2 变压器状态监测与故障诊断的意义

在整个电力系统中，其功用包括发电、变电、输送以及运用等环节中，变压器是整个系统中最重要和昂贵的设备。变压器的安全性和可靠性直接影响着整个电力系统的安全、顺利的运行。变压器的工作状态直接关系着企业、用户以及群众的生活。因此，对变压器状态检测和故障诊断相关技术的研究，不仅有利于变压器的安全、可靠运行，而且有利于保证变电输送的安全性。对于变电站的研究不仅要考虑局部经济问题，而且对社会公众问题具有重要的影响，学术界和产业界对变电站的研究也越来越受到关注。

随着我国社会经济的快速发展，人民对电力的需要越来越高，随着大型和特大型的变电站投入电力系统中的运用，因此，与上述变电站相对应的配套设备需要及时更新换代；同时，在我国的电网系统中，存在一些老旧的变压器，甚至包括30年以上，这些设备面临着更新和淘汰。考虑到变压器在电网中的地位，必须做好变压器故障的早起预警，从而有利于对变压器进行维护和采取适当的检修措施等等，尽可能的避免发生故障，减小故障的发生率，从而保障变压器恶性事故的出现。在我国的电力系统中，其内部设备面临着生产力降低和工作设备不断老化的现象，因此，在对变压器状态监测和故障诊断的研究，具有广阔的发展空间。

3 变压器状态监测与故障诊断的现状与发展

在对变压器的状态监测和故障诊断研究中，主要面对的困难如下所述：在针对放电试验中，状态监测和故障诊断对电力的正常运行具有干扰作用；在DGA方法中，对于状态监测和故障诊断技术中，其故障的准确判断。对压器的状态监测和故障诊断技术中，不但要了解设备的结构和机理，而且要充分的运用互感器以及微电子等电子技术，还需要运用相应的故障理论和特征，通过上述，可以了解到对于变压器的研究是一门综合性新学科，对本学科的研究，具有重要的学术意义，同时具有较高的经济价值。

图1 故障分类归纳

对于发生在变压器上的故障比较复杂，在事故的发生过程中，存在很多不定性因素，正式由于这些不定性因素，导致了变压器故障的复杂性和模糊性，因此运用数学模型很难运用于变压器故障的研究，因此，很难通过确定性方法对故障进行分析，因此，在各种变压器理论诊断中很难发挥作用。基于BP算法的神经网络方法，在变电站的研究中具有非常重要的地位。

4 变压器故障类型和分类

在整个电力系统中，由于变压器的结构、工况以及外界等因素的影响，同时，在变压器中流通的超高压电流、磁场等共同作用，在变压器内部的物理、化学作用等因素，在上述原因的情况下，表现在变压器中，其故障越来越复杂。根据故障原因来划分故障分类，其中包括：热性和电性故障；如果根据不同的处理方式，可以将故障分为在线和离线方式两种。根据故障的处理方式进行分类，具体归纳如下图1所述：

下面对变压器中出现的故障进行如下说明：(1)油中关键气体在线监测：当变压器出现故障时，设备中会出现特定的气体成分或者导致气体溶解度的不断增加，上述所述的气体就是所谓的关键气体。通过对上述气体进行分析判断，从而可以对变压器的故障种类进行有效的判断。对上述的关键气体，通过软件对检测和极限的运用，可以方便掌控变压器的运行信息。(2)局部放电监测和定位：在变压器的制造过程中，经常出现不良缺陷，比如不良接触等。由于制造缺陷，局部放电现象会出现在变压器内部，与此同时，局部放电也会由于油中出现气泡而发生。低能量火花放电和高能量电弧放电是局部放电的两大分类。(3)变压器绕组变形监测：在电力系统中，其变压器的运行环境比较恶劣。比如，当变压器在发生短路时，变压器承受着高负荷电流，线圈的内部承受强大的电流，从而导致绕组的变形，变压器上出现的故障可以通过绕组的变形来分析。(4)在线监测变压器铁芯接地电流：在电力系统中，变压器在运行系统中，使用一点接地的方式。如果出现多点接地的问题，会出现环流现象，从而导致变压器油温的增高。(5)测量漏电流和电容量：在正常的运行状态下，由于电压器是磁电共生系统，从而导致系统的平衡。工作人员可以通过变压器上测量的泄漏电流和电容量的数据，从而判断出变压器出现的故障。(6)介质损耗测量：通过对介质耗损因数的测定，在大多数的电容性设备的介质，其因数在0.01到0.02之间。

5 结语

综上所述，电力系统关系到我国社会经济的健康发展，对变电站的状态检测和故障诊断研究具有非常重要的现实意义。上述研究是保证我国电网系统的强大。随着我国对变压器状态监测和故障诊断技术现状和发展趋势的研究，从而促进了我国工作人员对变压器的研究和学习，这是我国电力系统健康、顺利发展的关键。

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