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经验交流 建筑建材装饰 165 变压器的故障诊断技术研究 朱滨 1 张国权 2 （1.身份证号码： 江苏扬州 225100； 2.身份证号码： 江苏扬州 225100） 摘要：对于变压器，其故障主要是绝缘下降造成的。为了充分提高变压器的可靠性，运维人员需要能够利用站内自动化系统， 充分理解各种设备的工作原理，发现变压器的异常现象，预判出设备的潜在缺陷。发生故障时能够迅速判断故障类型及其位置，并 及时处理，尽快恢复设备正常运行。本文介绍了变压器的故障诊断方法，并阐述了故障处理技术。 关键词：变压器；故障诊断；故障处理 中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：16743024（2016）0316502 前言 电力变压器是电力系统中的重要设备，其运行质量对电力 系统的运行质量有直接影响。如果电力变压器在运行过程中出 现运行故障，如设备漏油、接线错误等，这些故障一旦发生， 电力系统的运行安全都会因此受到影响，降低整个系统的供电 质量。因此强调，在电力变压器运行过程中，一定要做好对该 设备的故障防治，切实避免故障发生。 1 故障诊断的原理 变压器中的故障只有在其发展到一定的水平后，才能够被 人们发现，一旦故障发生将会给人们的生命和财产带来不可估 量的损失。故障诊断技术则是通过对变压器运行过程中的运行 参数进行检测，并且将这些参数跟它状态良好情况下的参数进 行对比和分析，获得设备参数的变化趋势，从而对变压器的运 行状态做出相应的判断。 2 变压器的故障诊断方法 2.1 传统故障诊断法 2.1.1 观察法 观察法主要是通过人们的感觉器官，用手摸变压器是否严 重发热，看变压器节硅胶是否变色、套管是否发黑、油箱是否 渗油，闻变压器是否存在异常气味，听变压器是否存在异常声 音等， 这种观察法必须要求维护检修人员具有丰富的实践经验， 一旦发现有这些情况，及时进行维护处理。 2.1.2 油化验 变压器在发生一些潜伏性故障时，大部分可燃性气体可以 溶解在变压器油中，因此变压器故障诊断应仔细检验变压器油 油质，采用气体监测仪，仔细分析气体含量和气体类别，仔细 确定变压器故障情况。 2.1.3 绝缘试验 绝缘试验包括介质损失角、泄漏电流、绝缘电阻等试验， 介质损失角试验可以检查变压器局部严重缺陷、油质老化、绝 缘老化、是否受潮等；绝缘电阻试验是一种非常常见的变压器 绝缘状态检查方法，通过测量线圈绝缘电阻和各个线圈的对地 电阻，分析变压器线圈多次的测量结果，确定变压器线圈绝缘 层是否发生故障。和绝缘电阻试验相比，漏电流试验在某些方 面比较相似，这种试验方法是对变压器施加较高的电压，可以 发现变压器线圈绝缘层的一些特殊缺陷，例如，变压器绝缘材 料发生穿透性缺陷，如果采用绝缘电阻试验，其测量结果和往 常测量结果相比没有什么显著变化， 但是其绝缘电阻不断增大， 通过漏电流试验可以快速发现变压器存在的缺陷。 2.1.4 变比测量 对变压器进行变比测量，可及时发现变压器是否发生匝间 短路故障，检查分接开关运行状态和变压器绕组匝数比等。 2.2 人工神经网络诊断技术 人工神经网络是一种模拟人脑活动的网络结构，其可以快 速并行处理大量信息， 具有较高的自学习能力和较强的鲁棒性、 容错性，可以映射出未知系统的输出、输入关系以及高度非线 性，BP 神经网络是一种人工神经网络的前馈网络，其主要由输 出层、隐含层、输入层这三个节点层组成，每层都包含很多节 点，将每个节点看作一个神经元，同一个节点层上的各个节点 之间是相对独立的，每个层次上的节点形成全互连连接状态， 从输入层到各个层之间通过节点单向传播信息，最后到达神经 网络输出层节点。根据相关研究表明，,BP 神经网络的表达能 力、精度和隐蔽层层数之间没有直接的关系，通常情况下，可 以选用一个隐蔽层。BP 神经网络算法是一种经过训练的非循环 多级网络算法，由反向传播和正向传播构成整个学习过程，经 过隐蔽单元和非线性变换逐层对输入值进行处理，最后传递到 输出层。每层神经元状态会受到上一层神经元状态的影响，若 输出层无法达到期望输出，可以转换到反向传播，修改和校正 各个神经元权值，最大程度地缩小误差信号；其二，工作期， 固定各个连接权值，计算神经网络单元状态，诊断时，结合不 同变压器的状态测试数据，计算神经网络实际输出，将期望值 和这些计算数据进行比较。 2.3 遗传算法故障诊断技术 遗传算法故障诊断技术是一种受到生物进化的启发发展出 来的智能分析法，其包含变异、交叉、选择等阶段，遗传算法 和人工神经网络相比，可以实现全局搜索。同时，采用动态变 异和基因多点交叉方式，选取最优种群，从而构建遗传算法在 线诊断系统，当前很多遗传算法和人工神经网络算法有效结合 起来，通过遗传算法确定人工神经网络初值，有效克服了人工 神经网络收敛速度慢和局部收敛的问题。另外，粗糙集理论和 遗传算法的约简算法，通过全局并行寻优，极大地提高了遗传 算法的执行效率。 2.4 专家系统故障诊断技术 专家系统主要是根据知识库中的相关知识或者专家经验， 通过推力判断，帮助用户进行决策。在变压器故障诊断中应用 专家系统，在知识库中修改、删除或者增加相关专家知识，使 知识库保持有效性和实时性。并且由于变压器类型比较多，常 见故障也是多样化，相关专家知识较少，若专家知识库相关数 据不正确，必然会影响用户决策，因此应实时进行更新，这种 故障诊断技术效率较高。 经验交流 建筑建材装饰 166 3 变压器的故障处理技术 对变压器的故障处理，主要是及时发现异常状况，必要时 停运进行检修。可以利用绕组绝缘测试、三相直流电阻平衡测 试、接地电流测试以及空载损耗测试等方式检查变压器是否处 于正常状态。同时随着技术的发展，利用在线监测技术对变压 器的运行状况进行监测，及时发现变压器异常状态或者出现故 障，并及时进行处理，阻止事态进一步发展，其技术主要包括 以下几个方面。 3.1 在线监测变压器油中气体含量 变压器内部出现故障后内部可能会产生多种特征气体。其 中氢气难溶于变压器油中，在变压器内部容易扩散，因此对氢 气的在线监测较为容易。溶解于变压器油内的气体可以通过专 用在线监测仪器进行检测。 3.2 在线监测油色谱 在线监测油色谱是采集变压器油后经过脱气装置和分析仪 器后得到试验数据，这种方法具有较强周期性，数据可靠性强， 不容易受到外界干扰。其数据连续性强，自动化程度高，能够 通过监测油中气体含量的变化情况，判断出变压器内部故障的 发展趋势，有助于提前发现缺陷。 3.3 在线监测局部放电 变压器内部局部放电会对绝缘造成破坏，容易发展为其他 更加严重的故障，降低变压器的使用寿命。目前常用的在线监 测局部放电的方法主要由脉冲电流法、超声检测法、色谱分析 法等。其中脉冲电流法是最常见的侧量方法，可以通过在变压 器的中性点处安装罗柯夫斯基线圈，或在变压器套管抽头处加 装测量装置对局部放电进行监测。 3.4 在线监测介质损耗 介质损耗是评价绝缘功率损耗的重要指标，能够作为判断 变压器内部绝缘是否存在气隙、是否受潮、油污是否严重等。 介质损耗的指标决定变压器是否长期正常运行，对其进行在线 监测非常必要。介质损耗的在线监测与预防性试验相比多了 1 个电压互感器，测量的值需要与历年值进行比较。即使近期介 质损耗没有出现明显变化， 但如果与历史数据比有较大的差距， 也应当引起重视。通过在线监测介质损耗，能够提前发现故障 隐患，采取控制措施，避免故障发生。 3.5 变压器油中水含量在线监测 变压器内部受潮后会带来一系列不良影响，因此，监测变 压器油中水含量十分必要。目前主要采用的技术为利用特殊电 容器的吸收特性制成的水分传感器进行在线监测。 4 结语 近年来，电力系统的规模和容量不断增大，对于变压器可 靠供电和安全运行要求较高，变压器电力系统配电和输电的重 要设备，一旦变压器发生运行故障，会对电力系统运行状态产 生严重影响。通过采用科学合理的故障诊断方法和先进技术， 快速诊断变压器故障位置和元器件，及时检修和维护，减少停 电损失，推动我国电力系统的可持续发展。 参考文献： 1郑含博.电力变压器状态评估及故障诊断方法研究D. 重庆大学，2012. 2许永建.变压器故障诊断技术研究D.南京理工大学， 2013. 3徐安定.大型变压器状态监测与故障诊断技术D.浙江 大学，2012 （上接第 164 页） 环境的污染。技术人员进行热力系统设计的过程中，可以应用 热力除氧器排气回收系统，与除氧器进行连接，以将水蒸气进 行回收，进而实现水蒸气的二次利用，避免水资源的浪费和环 境污染。 2.4 锅炉废水余热回收技术 发电厂一般采用定期排污和连续排污对锅炉运行中产生的 污水进行排放。在定期排污的过程中，锅炉中的污水在扩容降 压的情况下进行排放，会造成锅炉剩余热量的流失。在对锅炉 进行连续排污的过程中，二次蒸汽不能够被全面回收，直接造 成了蒸汽和污水余热的双重浪费。在进行锅炉排污的过程中， 会对锅炉废水余热产生浪费。同时，一部分蒸汽会随着锅炉废 水的排出而流失。发电厂在日常锅炉的排污过程中，要设置排 污废热回收器对污水的余热进行回收。并采用排污冷却器对污 水进行冷却后进行充分利用。实现能源节约利用的同时，也减 少了锅炉废气和废水对环境和大气的污染。 3 热能动力系统未来展望 环境问题和能源问题是二十一世纪社会和经济发展过程中 亟待解决的两大问题。发电厂锅炉燃烧过程中普遍存在着资源 浪费和能源消耗问题。对热能动力系统进行改造，通过对锅炉 燃烧过程中的废水、废气余热和凝结水进行回收再利用，实现 了能源的充分利用，减少了对水资源和能源的浪费，很大程度 上节约了发电厂的运行成本。政府和相关部门要对热能动力系 统进行不断的改进和节能优化，使其将能源进行充分利用的同 时，减少废水和废气的排放，减轻锅炉燃烧对大气和环境的污 染，满足当今社会背景下的经济发展要求。 4 结语 近年来，随着社会的进步和工业的发展，人们对能源的需 求也越来越大。政府和相关部门要认识到发电厂锅炉燃烧对环 境和大气造成的污染和破坏，对热能动力系统进行节能改造和 优化，实现对锅炉燃烧过程中的废水、废烟和凝结水余热的二 次利用，以实现发电厂运营过程中的社会效益、经济效益和生 态效益。 参考文献： 1王昱程， 陈泽粮.热能动力联产系统的节能优化设计J. 科技创新与应用，2015（17） ：45. 2雷贵祥.发电厂热能动力系统优