分析電力變壓器故障的在線監測

皇雅斌 冶軍 袁偉新

摘要：目前，社會經濟的迅速發展帶動電力事業實現快速發展。與此同時，電網規模與裝機容量也日益增加，民眾對電力系統中設備運行可靠性的要求更加嚴格。在電力設備運行及維護過程中，電力變壓器是導致電力系統故障最多的設備之一。一旦電力變壓器出現故障將會對電力系統及廣大用戶產生嚴重影響。因此，分析電力變壓器常見故障及故障在線監測技術，及時發現電力變壓器中存在的潛在故障并及時處理，對于確保電力變壓器的安全、穩定運行具有重要的現實意義。

關鍵詞：電力系統;變壓器;在線監測;技術

電力變壓器作為電網運行的重要設備，一旦出現故障將會嚴重影響到其正常運行，甚至還會損壞到儀器自身，導致無法正常供電，由此對社會及電力企業造成的損失巨大。因此針對電力變壓器的常見故障進行分析，并加強在線監測技術，以確保電力變壓器的正常運行。

一、電力變壓器的結構

電力變壓器主要包括閉合磁路及其周邊的原邊電路及副邊電路。就變壓器結構設計而言，電力變壓器通常包括了鐵心、繞組、器身、引線、總裝及郵箱等六大部分。

二、電力變壓器的常見故障

電力變壓器在日常運行過程中往往會發生一些故障，對變壓器的日常運行產生不同程度的影響，因此必須分析故障原因并及時對其進行清除，使變壓器恢復正常運行。

1.短路故障

變壓器通常會在出口電路位置處發生短路故障。一旦發生短路故障將會導致短路電路遠遠大于額定電流，使變壓器繞組產生大量的熱量，進而導致繞組發生變形或者損壞絕緣，同時還會對變壓器套管、壓緊裝置及郵箱等產生不同程度的影響，嚴重時甚至還有可能引發火災。

2.放電故障

放電故障是變壓器運行過程中的常見故障之一。發生故障的位置不同將會導致其放電類型存在著一定的差異，絕緣層內部的氣隙與油膜發生的放電現象屬于局部放電?；鸹ǚ烹姶蠖鄶凳怯捎谟椭袚饺穗s質引起的。擊穿繞組匝間層的絕緣之后極易引發電弧放電現象。

3.絕緣故障

電力變壓器內絕緣是一種復合絕緣結構，主要由紙、油、紙板等絕緣材料組成，在電力、熱力、機械等應力作用下將會不斷老化。特別是當變壓器使用期接近完結時，在水及空氣的作用下，變壓器絕緣材料將會加速老化，嚴重影響到變壓器的安全、穩定運行。另外，受到局部過熱、進水受潮等外部環境的影響將會對絕緣材料構成.定程度的損壞。

4.鐵心多點接地故障

電力變壓器在實際運行過程中，若其內部鐵心有兩點以上出現接地將會導致其發生故障，進而對變壓器構成一定的損壞。因此一旦發現多點接地現象要及時運用開箱檢測方法或直流電流沖擊等方法進行處理。

三、電力變壓器故障在線監測

1.電力變壓器在線監測的意義

在線監測技術的使用，能夠及時地對影響變壓器壽命的相關數據進行連續記錄，并對其進行自動化處理進而及時發現故障，以實現其基本的狀態維護。國內外在線監測方法與裝置被相繼應用于電網及變電站，并從中吸取了很多在線監測的經驗，使在線監測技術不斷趨于成熟。變壓器在線監測技術能夠及時獲取早期故障的先兆信息，既能夠預防故障向著更嚴重的程度發展，還能夠最大程度地降低故障產生的嚴重后果。整體而言，變壓器在線監測對于延緩變壓器維護費用的投入、延長變壓器使用壽命及檢修周期、提高變壓器運行可靠性等都具有非常重要的現實意義。

2.電力變壓器故障在線監測與診斷方法

（1）基于解析模型的方法。就非線性系統故障而言，在建立數學模型方面存在著一定的難度。相對比而言，參數估計方法更適宜非線性系統，主要是由于非線性系統很難對狀態觀測器進行設計，一旦建立數學模型有困難時可以選用基于信號處理的方法，這一方法能夠有效避開數學模型上的難點問題，直接使用信號模型，在非線性系統及線性系統中都比較適應。

（2）基于知識處理的方法。這一方法也不需要系統的對數學模型進行定量分析，與信號處理方法比較類似。知識處理方法有關診斷對象引入了更多信息，尤其是能夠對專家診斷知識進行充分利用，具有較好的發展前景?；谥R處理的方法包括了基于定性模型的方法及基于癥狀的方法。前者包括了定性仿真、定性觀測器、知識觀測器等，后者包括了模式識別方法、專家系統方法、神經網絡方法及模糊推理方法等。

（3）信息融合技術。信息融合技術具備以下幾個優點：①互補性：每一個診斷方法不僅僅要提供故障征兆信息的共性反映，還能夠反映與本身相關的特性。因此使用這一方法能夠使不同診斷方法之間的信息實現互補，不僅僅能夠減少系統診斷的不確定性，還能夠使信息利用率得到顯著提高。②容錯性：當單個診斷方法出現問題時，系統仍處于正常工作狀態。③實時性：能夠在較短的時間內獲取較多的信息，使系統識別效率大大提高。依據數據抽象的三個層次可以將故障監測、報警與診斷系統及數據融合級別劃分為數據層、特征層及決策層。

就數據層而言，其獲取的信息將與故障檢測傳感器系統中獲取的信息一起存人到數據庫，對其進行處理與融合，進而實現故障的監測及報警等功能。而特征層融合需要變壓器診斷知識的融合結果及檢測層的融合結果，以實現診斷功能。決策層融合的信息主要來源于對策知識融合結果及特征層數據融合結果。以決策層數據融合結果為依據，采取切實可行的故障隔離策略，對故障進行檢測與診斷。

四、結語

電力變壓器作為電力系統領域的重要設備之一，及早對電力變壓器故障進行查找對于確保電力系統安全、可靠運行極為關鍵。本文著重針對電力變壓器故障在線監測與診斷方法進行分析，以期能夠為電力系統相關問題提供一定的參考，進而促進當前電力系統實現安全、可靠、持續發展。

參考文獻：

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