王泓沅

大慶油田電力集團(tuán)電力營銷公司讓胡路營業(yè)所

電力變壓器絕緣故障的分析與診斷探討

王泓沅

大慶油田電力集團(tuán)電力營銷公司讓胡路營業(yè)所

文章首先闡述了變壓器故障診斷對電力系統(tǒng)運(yùn)營的促進(jìn)作用，并對促使變壓器產(chǎn)生絕緣故障的因素加以分析。其次重點(diǎn)介紹了絕緣故障的診斷技術(shù)，明確故障引發(fā)原因后可有針對性的開展診斷檢修，幫助解決運(yùn)用中發(fā)生的問題，為電力系統(tǒng)安全使用提供有力保障。

電路變壓器；絕緣故障；故障診斷

一、電力變壓器故障診斷的意義

電力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中要滿足供電區(qū)域的使用需求，變壓器在其中發(fā)揮著重要作用，其運(yùn)轉(zhuǎn)情況關(guān)系到整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大多數(shù)電力故障的引發(fā)原因都是由于變壓器失去功能，輸送電壓在瞬間增大時(shí)超出了各終端的額定電壓，此時(shí)故障造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，并且在短時(shí)間內(nèi)很難完成維修工作。技術(shù)人員可將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)變化整理到計(jì)算機(jī)中，由信息系統(tǒng)分析隱患因素產(chǎn)生的原因。診斷報(bào)告還可作為設(shè)備監(jiān)管工作開展的有力依據(jù)，幫助技術(shù)人員明確電力系統(tǒng)中薄弱的環(huán)節(jié)，作為重點(diǎn)檢修中的重點(diǎn)。

二、電力變壓器絕緣故障產(chǎn)生的原因

絕緣故障引發(fā)原因眾多，現(xiàn)根據(jù)使用情況將引發(fā)問題的原因總結(jié)如下，并在技術(shù)上加以分析。

1、設(shè)計(jì)不科學(xué)

在對變壓器進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮絕緣層與功率之間的關(guān)系。大型供電廠輸送電壓高，并且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間會增長，絕緣層厚度與材質(zhì)的設(shè)計(jì)卻存在不合理情況。絕緣層厚度達(dá)不到使用要求，導(dǎo)通狀態(tài)下溫度會逐漸升高，容易引發(fā)火災(zāi)事故。安裝階段并沒有根據(jù)絕緣層的情況來設(shè)定使用時(shí)間，當(dāng)絕緣故障發(fā)生后，供電系統(tǒng)也會停止工作，造成的連帶損失巨大。

2、變壓器內(nèi)部含有雜質(zhì)

變壓器的輸送導(dǎo)線由純度極高的金屬材料制作而成，并且使用過程中設(shè)備內(nèi)部不可出現(xiàn)粉塵雜質(zhì)?，F(xiàn)實(shí)中清潔狀況往往被忽略，當(dāng)雜質(zhì)混入到其中后，變壓器通電狀態(tài)下，雜質(zhì)也具有一定的導(dǎo)電性能。最終會造成設(shè)備異常放電，絕緣層被燒壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。絕緣層在此階段發(fā)生故障的可能性最大，也是較難避免的，工作人員要特別注意這部分設(shè)備的日常檢修。

3、相間短路故障

造成絕緣層燒毀損壞的原因有很多，短路在其中占有的比重最大。變壓器內(nèi)部某線路發(fā)生短路后，電流的流通受到阻礙，導(dǎo)線的溫度急劇升高，到達(dá)絕緣層承受的極限時(shí)絕緣材質(zhì)會逐漸融化。短路設(shè)備在暴露出還容易產(chǎn)生電弧，也就是常說的打火，電弧接觸到周邊的絕緣層時(shí)很容易引發(fā)用電設(shè)備起火，也是絕緣故障發(fā)生的主要原因。變壓器內(nèi)部各線路之間要有足夠大的絕緣空間。若寬度達(dá)不到規(guī)定要求，會發(fā)生相間短路。短路過程中釋放的電流便是引法故障的原因。

4、絕緣結(jié)構(gòu)制作過程中受到污染

變壓器的內(nèi)部絕緣部件在制作時(shí)出現(xiàn)問題會影響到使用性能。例如導(dǎo)電質(zhì)的污染。在制作過程中，若絕緣材料中混入其他物質(zhì)，并且具有導(dǎo)電性能，使用時(shí)會影響到電流的正常走向。導(dǎo)線中流經(jīng)的電流會有一部分存在于絕緣層中，設(shè)備之間的絕緣層相互接觸到電流就會流通。此時(shí)的變壓器內(nèi)部線路混亂，原本獨(dú)立的零件也被串聯(lián)起來，因此變壓功能也隨之喪失，絕緣故障便產(chǎn)生了。

5、油道設(shè)計(jì)不合理

油道是為變壓設(shè)備輸送結(jié)緣液體的重要通道，其設(shè)計(jì)位置之間關(guān)系到使用性能。廣泛存在的問題便是設(shè)計(jì)不合理，絕緣油并不能被輸送使用位置?；蛘哂土鲃拥乃俣瘸鲆?guī)定值，快速運(yùn)動后會帶有電流，由此可見并沒有起到絕緣的作用。這些問題都是由設(shè)計(jì)不足導(dǎo)致的。

6、油箱封閉不緊密

為保障使用安全，承裝絕緣油的油箱會在安裝階段密封，但實(shí)際密封工作并不徹底，存在很多漏洞。使用過程中便出現(xiàn)了縫隙，并不能起到絕緣效果。

三、電力變壓器絕緣故障診斷技術(shù)

1、絕緣油硫腐蝕的故障診斷

變壓器保護(hù)層被發(fā)生氧化或者被腐蝕也會引發(fā)使用故障。為保障運(yùn)營安全，技術(shù)人員會在變壓器外部涂抹絕緣油，一些產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)呈酸性，腐蝕反應(yīng)雖然發(fā)生時(shí)間漫長，但終影響到使用安全。該故障表現(xiàn)出的特征有：在高壓、大容量的變壓器上出現(xiàn)的較為頻繁，同時(shí)，它常出現(xiàn)在高壓繞組上，在裸銅線與絕緣紙接觸的部位表現(xiàn)得最為明顯，據(jù)此，可以分析得到，這一腐蝕現(xiàn)象與變壓器運(yùn)行時(shí)溫度的分布有密切關(guān)系；受到腐蝕的高壓繞組上會出現(xiàn)淺灰色或藍(lán)紫色的物質(zhì)，經(jīng)過化學(xué)驗(yàn)證，該物質(zhì)為硫化亞銅，導(dǎo)電，大大降低了絕緣強(qiáng)度。

2、絕緣油中溶解氣體診斷

電力變壓器在運(yùn)行過程中，會受到空氣中氧氣和水分滲入的影響，這些因素會引起絕緣材料的性能下降。在老化作用下，變壓器中的絕緣油和絕緣紙?jiān)谖锢砗突瘜W(xué)性能上都會發(fā)生很大變化，故障時(shí)，變壓器內(nèi)部的烴類物質(zhì)通過鍵斷裂的形式產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化碳等物質(zhì)，隨著故障的持續(xù)，這些氣體會形成大量氣泡，不斷溶解于油中，因此，對油質(zhì)進(jìn)行分析，能夠判斷出變壓器絕緣老化以及故障的程度。相關(guān)研究表明，通過對變壓器中絕緣油溶解氣體的氣相色譜分析，可以分析出變壓器存在的潛在故障。

3、人工智能在線變壓器故障診斷

通過對電力變壓器油中溶解氣體的分析，可以判斷出故障類型，從而準(zhǔn)確診斷出變壓器的故障是目前行之有效的方法，但這些溶解氣體的形成過程復(fù)雜，加上產(chǎn)生故障的因素往往不是單一的，而是多種因素相互耦合而存在，這就需要工作人員具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，為了解決這一瓶頸，國內(nèi)外開始研發(fā)各種在線監(jiān)測系統(tǒng)，由此出現(xiàn)了各種人工智能診斷技術(shù)。人工智能技術(shù)，顧名思義，它能夠模仿人類的思維方式，能夠從電力變壓器絕緣油中溶解的氣體數(shù)據(jù)分析規(guī)律，找出故障，并解決各種故障之間的復(fù)雜關(guān)系，同時(shí)，它能夠隨著環(huán)境的變化自動調(diào)整判斷依據(jù)，大大減少了工作人員的工作量。人工智能診斷技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就得到了人們的廣泛關(guān)注，目前形成的方法主要有：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、專家診斷等，其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在電力變壓器絕緣故障診斷中的應(yīng)用被認(rèn)為是最有前景的一種方法。

小結(jié)

對電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中使用的電氣設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測是為了更好保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時(shí)也是為了更好的保證其運(yùn)行安全性。對電力變壓器故障進(jìn)行診斷是非常重要的，對出現(xiàn)的絕緣老化情況要進(jìn)行及時(shí)的處理，同時(shí)在診斷技術(shù)方面也要進(jìn)行提高，這樣能夠更好的保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。在實(shí)際運(yùn)行中，電力變壓器的內(nèi)部故障往往不是由某單一因素引起的，而是一個復(fù)雜的過程，因此，試圖用單一的數(shù)學(xué)模型來對電力變壓器的老化過程進(jìn)行描述是不合理的，有必要進(jìn)行多特征參數(shù)的分析，在橫向和縱向上開展研究。

[1]孫保磊,冶海平.電力變壓器絕緣故障的分析與診斷[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(02).

[2]刁維曉,王玉喜,孫良志.電力變壓器絕緣故障的分析與診斷[J].科技致富向?qū)?2014(12).