基于故障樹的變壓器狀態評價

蔣俊，羅鐘，金鑫

（國網湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

基于故障樹的變壓器狀態評價

蔣俊，羅鐘，金鑫

（國網湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

隨著狀態檢修不斷發展，一些優質的新型變壓器逐漸投入使用，使得原先的變壓器檢修依據及策略無法適應新的狀況和要求。為此，本文提出一種故障樹的變壓器狀態評價方法，該方法的提出是基于專家經驗的方式對變壓器可能存在的故障情況進行梳理，從而形成對應的故障樹。在此基礎上根據變壓器運行的實際情況和特征，對變壓器的狀態進行有效的評價，從而為變壓器的運行狀態判斷和狀態檢修提供有力的基礎條件。

故障樹；變壓器；狀態評估

隨著狀態檢修不斷發展，一些優質的新型變壓器逐漸投入使用，隨之而來便是原先的變壓器檢修依據及策略無法適應新的狀況和要求。例如，根據以往對電力系統長期運行維護的經驗進行觀察，如果溫度計、油位計指示出現錯誤則需要進行檢修。除此之外，一個常見的做法是，當臨時發現缺陷后還需要進行一系列的臨時檢修。如果出現了類似于統計數據不合格的問題，那么僅能通過長期所推行的周期性檢修來解決問題。由于這種周期性的檢修是建立在長期的運行經驗基礎之上，所以會產生一定的隨機性。采取此類方法，就使得對變壓器及其附屬設備的檢修次數變多，同時還伴隨著因檢修所遺留的隱患。所以，就目前的狀態檢修過程來看，急需找到變壓器的故障及規律，深入探究狀態檢修的整體措施，以此進一步獲得維護檢修的最佳時段以及維護檢修的重點內容。

1 基于故障樹法的變壓器風險源分析

故障樹法（FTA，Fauth Tree Analysis）是一種遵循系統發展先后順序，探究事件之間的因果關系，在系統的運行過程中導致事件發生原因以及事故可能導致的后果之間的關系的一種分析方法。故障樹法主要遵循結果到原因對所發生事故進行內在邏輯分析，采用樹形結構圖對潛在風險及其相關的影響因素進行深入解析。在具體分析過程中，故障樹法可以較為清晰的明確事件的內在關系，這種方法主要借助故障樹圖對初始事件到結果事件進行一系列的描述分析，以此繪制出整體的故障樹圖，通常來說，建立故障樹可具體分為四個步驟。

（1）選擇并確定頂事件，將最不愿意發生的事件作為頂事件。

（2）確立頂事件之后，下一步就是剖析頂事件發生的內在原因，輸出事件作為頂事件，輸入事件則是造成頂事件發生的直接原因，在此基礎上，根據事件之間的內在關聯邏輯進行系統分析。

（3）分析引起頂事件的每一個輸入事件，并對輸入事件進行進一步的分解，然后采取上述步驟將輸入事件作為下一級的輸出事件，以此類推，逐步分析其發生的原因。

（4）重復以上各個環節，一直到輸入事件無法分解的時候，就可以繪制出一棵倒置的故障樹圖。

由于采用故障樹法有利于反映出變壓器的風險狀況及其影響因素之間的內在聯系，所以本文在參考變壓器歷年資料以及信息的基礎上，運用故障樹法對電力變壓器的風險源進行解析，從而深入了解變壓器的運行狀態和風險規律。本文將變壓器故障作為頂事件，則中間事件為致使變壓器發生故障的原因，然后將引起中間事件發生的基本事件作為底事件（包括繞組、鐵芯、分接開關、引線風險、冷卻風險、絕緣風險、絕緣套管等），即此時的底事件也是間接導致頂事件發生的主要原因，通過以上分析，本文繪制出了電力變壓器故障樹結構圖，見圖1。

圖1 變壓器故障樹

2 變壓器風險評價指標體系

風險指標體系具有一系列基本原則，最為主要的就是在其設計過程中，指標應能反映出研究對象的某一特征，這就要求指標體系的建立應該能夠準確識別研究對象的具體特性，并從各方面獲取一些有價值的信息。除此之外，指標體系還需要在反映出研究對象具體特征的基礎上，能夠進一步的對其進行量化，用數值大小反映出該研究對象特征的影響大小及內在含義。一般情況下，指標主要通過一些量化的指標組成，且該指標將有助于揭示研究對象的一些具體特征，從而有助于對研究對象進行系統而全面的評價。指標的選擇不能帶有隨意性和盲目性，需要遵循一定的構建原則，除了充分考慮實際操作性和運用性，還要避免對研究對象的重復評價及遺漏，在構建指標體系過程中無可避免的受到構建人員的主觀影響或者研究對象某一特征的限制等，使得指標體系呈現較為明顯的多元化特征。

作為電網的重要組成部分，電力變壓器無疑承載著變換電能的特殊任務，由于諸多因素能夠對變壓器正常運行造成影響，加上變壓器結構較為復雜。所以，想要構建一個完善的指標體系其實是比較困難的，必須從各方面對其特征進行考察，通過故障樹法構建一個適宜的指標評價體系。通常來說，在構建一個完備的風險評價指標體系時應遵循以下幾個基本要求。

（1）首先需要確定研究對象的具體特征，并對其內在風險因素進行選擇，在選擇風險因素過程中既不能過于復雜，也不能過于單一。

（2）在確定風險指標時，需要對風險因素進行客觀分析，并確保指標之間不存在交叉重復的情況，這是為了避免在對研究對象進行評估時產生重復性。

（3）所選指標應充分反映評價對象的基本特征，同時保證指標體系的完整性，以避免漏評。

（4）所選指標應充分考慮現實的可行性和可操作性。

通過以上分析，不難看出一個指標體系必須能夠充分反映出評價對象的整體情況，這樣才能更為客觀的對研究對象進行評價，同時，為了確保指標選擇的嚴謹和科學，還是為了防止出現重復評價和漏評的現象，從而進一步提高評價結果的精準性。此外，指標體系的建立還要符合易搜集和可量化的特點，不能因公式較為復雜而無法進行數學計算。最后，所有指標體系還要滿足客觀性的基本要求，這樣才有利于較為客觀的對研究對象進行具體評價。

上文已經通過變壓器故障樹法明晰了造成變壓器運行風險形成的內在邏輯和原因，同時還明確了其與風險因素之間的內在聯系，在此基礎上，本文結合了目前電力變壓器的一些基本特征，嘗試構建了一個相對科學與合理的電力變壓器風險評價指標體系。結合前文分析結果，本文所構建的指標體系總共包含三個一級指標，分別是運行監測狀況（包含油中溶解氣體分析、運行工況、運行環境三個二級指標）、預防性試驗（包含電氣試驗參量、絕緣油試驗參量兩個二級指標）、歷史狀況（包括運行年限、運行及檢修歷史兩個二級指標）。

3 風險等級劃分

由變壓器風險評價指標計算出綜合得分后，便可根據變壓器運行的基本特性，進一步將變壓器運行狀態劃分為優秀、良好、一般、惡化和嚴重五個等級，從而真實的反映出變壓器的整體運行狀況，具體的運行狀態情況劃分如表1所示。

表1 變壓器狀態劃分標準

4 結語

本文提出一種故障樹的變壓器狀態評價方法，該方法的提出是基于專家經驗的方式對變壓器可能存在的故障情況進行梳理，從而形成對應的故障樹。而后在此基礎上根據變壓器運行的實際情況和特征，對變壓器的狀態進行有效的評價，從而為變壓器的運行狀態判斷和狀態檢修提供有力的基礎條件。

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TM41

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1671-0711（2017）07（上）-0218-02