电力变压器绝缘故障的分析与诊断探讨

王泓沅

大庆油田电力集团电力营销公司让胡路营业所

电力变压器绝缘故障的分析与诊断探讨

王泓沅

大庆油田电力集团电力营销公司让胡路营业所

文章首先阐述了变压器故障诊断对电力系统运营的促进作用，并对促使变压器产生绝缘故障的因素加以分析。其次重点介绍了绝缘故障的诊断技术，明确故障引发原因后可有针对性的开展诊断检修，帮助解决运用中发生的问题，为电力系统安全使用提供有力保障。

电路变压器；绝缘故障；故障诊断

一、电力变压器故障诊断的意义

电力系统在运转过程中要满足供电区域的使用需求，变压器在其中发挥着重要作用，其运转情况关系到整个供电系统的稳定性。大多数电力故障的引发原因都是由于变压器失去功能，输送电压在瞬间增大时超出了各终端的额定电压，此时故障造成的经济损失巨大，并且在短时间内很难完成维修工作。技术人员可将现场采集到的数据变化整理到计算机中，由信息系统分析隐患因素产生的原因。诊断报告还可作为设备监管工作开展的有力依据，帮助技术人员明确电力系统中薄弱的环节，作为重点检修中的重点。

二、电力变压器绝缘故障产生的原因

绝缘故障引发原因众多，现根据使用情况将引发问题的原因总结如下，并在技术上加以分析。

1、设计不科学

在对变压器进行安装设计时要充分考虑绝缘层与功率之间的关系。大型供电厂输送电压高，并且设备运转时间会增长，绝缘层厚度与材质的设计却存在不合理情况。绝缘层厚度达不到使用要求，导通状态下温度会逐渐升高，容易引发火灾事故。安装阶段并没有根据绝缘层的情况来设定使用时间，当绝缘故障发生后，供电系统也会停止工作，造成的连带损失巨大。

2、变压器内部含有杂质

变压器的输送导线由纯度极高的金属材料制作而成，并且使用过程中设备内部不可出现粉尘杂质。现实中清洁状况往往被忽略，当杂质混入到其中后，变压器通电状态下，杂质也具有一定的导电性能。最终会造成设备异常放电，绝缘层被烧坏，产生严重的安全隐患。绝缘层在此阶段发生故障的可能性最大，也是较难避免的，工作人员要特别注意这部分设备的日常检修。

3、相间短路故障

造成绝缘层烧毁损坏的原因有很多，短路在其中占有的比重最大。变压器内部某线路发生短路后，电流的流通受到阻碍，导线的温度急剧升高，到达绝缘层承受的极限时绝缘材质会逐渐融化。短路设备在暴露出还容易产生电弧，也就是常说的打火，电弧接触到周边的绝缘层时很容易引发用电设备起火，也是绝缘故障发生的主要原因。变压器内部各线路之间要有足够大的绝缘空间。若宽度达不到规定要求，会发生相间短路。短路过程中释放的电流便是引法故障的原因。

4、绝缘结构制作过程中受到污染

变压器的内部绝缘部件在制作时出现问题会影响到使用性能。例如导电质的污染。在制作过程中，若绝缘材料中混入其他物质，并且具有导电性能，使用时会影响到电流的正常走向。导线中流经的电流会有一部分存在于绝缘层中，设备之间的绝缘层相互接触到电流就会流通。此时的变压器内部线路混乱，原本独立的零件也被串联起来，因此变压功能也随之丧失，绝缘故障便产生了。

5、油道设计不合理

油道是为变压设备输送结缘液体的重要通道，其设计位置之间关系到使用性能。广泛存在的问题便是设计不合理，绝缘油并不能被输送使用位置。或者油流动的速度超出规定值，快速运动后会带有电流，由此可见并没有起到绝缘的作用。这些问题都是由设计不足导致的。

6、油箱封闭不紧密

为保障使用安全，承装绝缘油的油箱会在安装阶段密封，但实际密封工作并不彻底，存在很多漏洞。使用过程中便出现了缝隙，并不能起到绝缘效果。

三、电力变压器绝缘故障诊断技术

1、绝缘油硫腐蚀的故障诊断

变压器保护层被发生氧化或者被腐蚀也会引发使用故障。为保障运营安全，技术人员会在变压器外部涂抹绝缘油，一些产品化学性质呈酸性，腐蚀反应虽然发生时间漫长，但终影响到使用安全。该故障表现出的特征有：在高压、大容量的变压器上出现的较为频繁，同时，它常出现在高压绕组上，在裸铜线与绝缘纸接触的部位表现得最为明显，据此，可以分析得到，这一腐蚀现象与变压器运行时温度的分布有密切关系；受到腐蚀的高压绕组上会出现浅灰色或蓝紫色的物质，经过化学验证，该物质为硫化亚铜，导电，大大降低了绝缘强度。

2、绝缘油中溶解气体诊断

电力变压器在运行过程中，会受到空气中氧气和水分渗入的影响，这些因素会引起绝缘材料的性能下降。在老化作用下，变压器中的绝缘油和绝缘纸在物理和化学性能上都会发生很大变化，故障时，变压器内部的烃类物质通过键断裂的形式产生大量的一氧化碳、二氧化碳等物质，随着故障的持续，这些气体会形成大量气泡，不断溶解于油中，因此，对油质进行分析，能够判断出变压器绝缘老化以及故障的程度。相关研究表明，通过对变压器中绝缘油溶解气体的气相色谱分析，可以分析出变压器存在的潜在故障。

3、人工智能在线变压器故障诊断

通过对电力变压器油中溶解气体的分析，可以判断出故障类型，从而准确诊断出变压器的故障是目前行之有效的方法，但这些溶解气体的形成过程复杂，加上产生故障的因素往往不是单一的，而是多种因素相互耦合而存在，这就需要工作人员具有丰富的工作经验，需要花费大量的时间和精力，为了解决这一瓶颈，国内外开始研发各种在线监测系统，由此出现了各种人工智能诊断技术。人工智能技术，顾名思义，它能够模仿人类的思维方式，能够从电力变压器绝缘油中溶解的气体数据分析规律，找出故障，并解决各种故障之间的复杂关系，同时，它能够随着环境的变化自动调整判断依据，大大减少了工作人员的工作量。人工智能诊断技术一经出现，就得到了人们的广泛关注，目前形成的方法主要有：神经网络、模糊数学、专家诊断等，其中，神经网络模型在电力变压器绝缘故障诊断中的应用被认为是最有前景的一种方法。

小结

对电力系统运行过程中使用的电气设备进行状态监测是为了更好保证电力系统运行的稳定性，同时也是为了更好的保证其运行安全性。对电力变压器故障进行诊断是非常重要的，对出现的绝缘老化情况要进行及时的处理，同时在诊断技术方面也要进行提高，这样能够更好的保证电力系统的供电质量。在实际运行中，电力变压器的内部故障往往不是由某单一因素引起的，而是一个复杂的过程，因此，试图用单一的数学模型来对电力变压器的老化过程进行描述是不合理的，有必要进行多特征参数的分析，在横向和纵向上开展研究。

[1]孙保磊,冶海平.电力变压器绝缘故障的分析与诊断[J].科技创新与应用,2014(02).

[2]刁维晓,王玉喜,孙良志.电力变压器绝缘故障的分析与诊断[J].科技致富向导,2014(12).