干式变压器状态检修及故障诊断方法研究

李卫星

摘要：随着社会经济的不断进步，国家经济水平以及居民生活质量在不断地提高，国家的电力输出也在逐渐增加，导致变压器出现故障的次数原来越多，及早发现变压器中的故障并确实有效的解决变压器的故障问题，可以有效的保证变压器的使用寿命，增加供电安全以及输电性能，节约国家资源。

关键词：干式变压器；故障；检修

1干式变压器故障分析

1.1干式变压器故障类型

根据干式变压器出现故障的位置可以将干式变压器的故障类型分为两类，一种是绕组故障，另一种是铁芯故障，下面分别介绍一下绕组故障和铁芯故障。

（1）绕组故障。绕组故障有可以分为绕组层间短路、匝间短路、局部绕组过热、绕组断路、绕组松动、绕组变形等几种故障，这几种故障的具体表现形式为，干式变压器中绕组线圈在变压器工作中长期处于高压状态下，如果绕组在浸漆时不合格，就会导致绕组层间短路；绕组在干式变压器中会受到电动力的作用，绕组之间的绝缘体会产生摩擦等一系列的运动，导致绝缘层的破坏，从而造成绕组短路；绕组松动和绝缘层变薄时干式变压器可以继续工作，但是由于绝缘层的变薄，绝缘性能降低，出现绝缘层继续破坏，造成局部放电的可能性增加；干式变压器的散热系统为箱式散热，且自然降温，线路中有电流经过时，会导致线路出现电解反应消耗线路中的铁和铜，从而产生温度，散热不及时就会造成局部高温，使绝缘层遭到破坏，使绝缘层快速老化；从干式变压器中拉出的引线由于没有绝缘层的保护，会与绕组产生放电的现象；绕组表面局部有凸起、毛刺，使其表面电场集中，产生局部放电，形成放电通道造成层间绝缘损坏；变压器绕组短路时内部可能出现局部髙温或局部髙能量放电现象，如不及时处理会导致变压器绕组损坏[1] 。

（2）铁芯故障可以分为三种。第一种是铁芯多点接地，第二种是铁芯接地不良，第三种是铁芯片间短路，具体的表现形式为：表面存在毛刺，表面粗糙部位容易导致绝缘漆失效，造成片间短路；特别是在恶劣环境下运行，更容易造成运行故障，例如：在井下潮湿环境下运行的隔爆变，防爆外壳内部凝水造成硅钢片剪口断面受潮、表面诱蚀；45?接缝错位或对接不良，造成铁芯发热增大；铁芯有多点接地；铁芯钢片间绝缘破坏，发热量增大；由于过电压等原因，铁芯出现异常噪音等。

1.2干式变压器故障的原因

（1）过电压的影响。变压器作为电力输电线路中最重要的一环，不仅要长期承受很高的工作电压，还要承受外界可能带来的过电压，而过电压对变压器的绝缘有很大的影响，过电压又可以分为三种，暂态过电压、雷电过电压以及操作过电压等。

（2）过电流的影响。电流是电子的运动过程，会导致变压器发热，当电流过大时，就会造成过载電流从而导致变压器过热，使变压器的绝缘性降低。

（3）高温。绝缘材料的老化程度决定了干式变压器的使用寿命，在电流经过干式变压器时，就会产生高温，高温会加速绝缘材料老化，降低干式变压器的使用寿命。

（4）铁芯多点接地。电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能。但当铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁芯多点接地发热故障。变压器的铁芯接地故障会造成铁芯局部过热，会导致局部铁芯烧熔，烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。所以变压器不允许多点接地只能有且只有一点接地。

（5）局部放电。在干式变压器中，绝缘的材料是固体类型的，一但遭到破坏是无法修复的，局部放电就是指在电极之间发生局部桥接造成的放电现象，局部放电会产生高温加速绝缘材料的老化[2] 。

2故障诊断方法

2.1干式变压器故障树诊断法

故障树属于逻辑思维关系图，存在因果关系，故障树可以精确的判断干式变压器出现的故障问题，故障树也是一种算法模型，故障树是建立在专业的知识和设备故障记录基础之上的[4] ，故障树的建立为干式变压器的故障检测提供了可靠的依据和基础。故障树的建立一次可以分为四种，分别是干式变压器故障树、绕组故障树、铁芯故障树、以及局部放电故障树，如图1、2、3、4所示。

干式变压器故障树，主要是用于整体检测变压器出线故障的原因，首次检测完成之后，判断出现的故障是绕组故障还是铁芯故障，再根据不同的故障树具体判断故障的类型。

2.2模糊理论诊断法

（1）模糊理论的原理。在进行故障诊断的时候，初期具有模糊性，例如变压器中，绝缘体受潮这一故障的诊断，很难有确切的数值进行表述，导致很难进行判断，大于多少数值为绝缘体受潮，判断受潮的数据是很模糊的。在对变压器设备进行故障诊断时，故障特征以及严重性的概念以及参数都比较模糊，系统存在一定的迷糊性。根据模糊理论的原理可以了解到诊断规则之间的关系，在利用系统对设备的故障进行诊断时，会遇到很多不确定的情况，例如数据不完善的情况，将模糊理论与故障树（专家系统）相结合，该检测系统不仅可以将诊断信息的模糊性进行定量，还能缩小信息在获取时、表达时、推理判断时的范围。首先解决的信息获取时的模糊性，主要的解决办法是利用专家的学时，设置一个可以进行模糊数值处理的隶属函数，设置隶属函数的基础是模糊数学，然后在进行诊断时，对数值进行处理，计算出收集到参数的隶属度，从而确定故障的类型。其次是解决知识表达的模糊性，利用隶属函数计算出来的隶属度，设定为模糊程度的反映值，简单的模糊知识的表现形式，是故障从系统能够快速灵活进行故障诊断的保障之一。最后是解决故障诊断推理过程的模糊性，模糊推理可以将上传数据以及诊断系统库中存在的知识，和隶属函数计算出来的隶属度相结合，进行数值和特征的匹配，直到得到最终的诊断结果为止[5] 。

（2）经过上述对干式变压器的故障的诊断，可以从中了解到故障的判断存在一定的复杂性，从而得出故障的特性：首先是故障的特性有复杂性，一种故障类型的出现可能是多种因素造成的，一种因素也可造成多种故障的产生，例如绝缘体的老化问题，引起原因可能是过电压，也可能是过电流；其次是干式变压器故障问题存在时间性，变压器设备的运行系统是一个动态的过程，故障的产生与时间也存在联系，一般是积少成多的；再次是具有相关性，一个组件出现故障可能造成多个组件出现相同的故障；然后是具有模糊性，变压器的判断系统具有模糊性性，判断参数不确定；最后是具有相对性，变压器所处的环境一般都很恶劣，环境因素也是影响变压器故障的原因之一。

3结论

变压器是输电线路中重要的组成部件，变压器故障也是输电线路故障中最主要的故障之一，干式变压器在目前的应用中较为广泛，但是该类变压器也存在和多故障问题，解决干式变压器的故障问题，可以有效的增加输电线路的安全性，增加变压器的使用寿命，降低由于变压器故障检修产生的额外费用和人力的浪费，为企业以及国家节约资源。

参考文献：

[1] 刘倩.电力变压器状态检修及故障诊断方法[J].化工管理，2019（17）：152-153.

[2] 李兆丰.电力变压器状态检修及故障诊断方法研究[J].中国设备工程，2019（11）：50-51.

[3] 缪晓梅.谈电力变压器状态检修及故障诊断方法研究[J].职大学报，2018（04）：75-77.

[4] 李敏.电力变压器状态检修及故障诊断方法[J].电子技术与软件工程，2016（23）：238.

[5] 朱晶晶.矿用干式变压器运行状态与绝缘寿命评估方法研究[D].太原理工大学，2016.

（作者单位：广州西门子变压器有限公司）