电力变压器绝缘故障的分析与诊断

孙保磊 冶海平

摘 要：我国电力系统的规模是非常大的，在进行电能供应的时候要解决的问题也是非常多的，电力系统在发展过程中在不断的解决各地电能需求的问题。在电力系统中，电力变压器是非常重要的设备，同时对电网运行的稳定性和安全性也是有很大的影响的。电力变压器在使用中是会出现绝缘故障，为了更好的保证电力系统运行的稳定性对出现的问题要进行及时的分析，这样能够避免出现更大的事故。

关键词：电力变压器；绝缘故障；故障诊断

电力系统运行过程中保证安全性和稳定性是非常重要的，因此，对电力系统中的电力设备状态要进行保证。电力变压器的安全稳定运行，对整个电力系统的运行是有很大影响的，因此，对电力变压器存在的绝缘故障要进行更好的分析，这样能够更好的进行故障的诊断。电力变压器在长时间使用过程中是非常容易出现材料老化情况的，这样就会导致故障的出现，对故障进行诊断的时候要不断提高水平，这样能更好的保证电力系统的运行质量。

1 变压器故障诊断概述

在经济和社会不断发展的过程中，电力系统承担的电力输送量也在不断增多，这样就使得电力系统在运行过程中，在输电电压等级方面也出现了不断提高的情况，这样就使得变压器在使用过程中出现了容量和电压等级要相应升高的情况，这样就使得变压器的可靠性要不断提高。为了更好的保证可靠性，对变压器的故障诊断是非常重要的，变压器出现故障的时候在很多的情况下都是绝缘故障，因此，通过变压器的绝缘故障诊断要能够对其中存在的问题及时发现，这样能够避免出现安全事故，同时也是对电力系统的运行安全进行保证。

2 电力变压器故障诊断的意义

电力系统在运行过程中电压等级在不断升高，这样是为了更好的实现电网自动化运行和大电网的建设。为了更好的保证经济和社会的正常运行，电力系统在不断进行改造和升级，电力企业在电力系统中应用的电气设备也是非常多的。为了对电力系统的运行情况进行保证，一定要对电力系统中的各项状态进行监测，在进行监测的时候对电气设备进行绝缘诊断也是非常重要的。在电力系统中，发电机的单机容量也出现了不断增大的情况，同时，变压器的电压等级也在不断提高，这样对可靠性也提出了更高的要求。电力设备中，变压器是非常重要的组成部分，同时也是对电力系统运行影响非常大的设备，在使用过程中也会经常出现事故，对电力系统的安全运行有很大的影响。电力变压器在使用过程中，一旦出现故障就会导致电网出现停电的情况，在这种情况下进行恢复供电要经过漫长的时间。现在，我国的很多变电站在运行年限方面都是非常长的，这样就使得很多的变电站已经达到了使用年限，出于经济方面的考虑，这些变电站还在使用中，这样就导致这些变电站在使用过程中经常会出现一些问题，在运行过程中很多电气设备的性能出现了非常差的情况，同时在承受故障方面能力也在逐渐下降，这样就使得对变压器进行故障诊断成为了非常重要的事情。

3 电力变压器绝缘故障产生的原因

对电力系统运行经验进行总结，能够更好的对电力变压器出现故障的原因进行分析，主要表现在以下几个方面。在进行电力变压器设计的时候，通常使用的是薄绝缘，在油道方面也是非常小的，这样就使得变压器在使用的时候会出现使用时间过短的情况，导致电力系统在运行过程中很快就出现故障。电力变压器在使用的时候对内部的清洁程度要求是非常高的，但是在实际运行过程中，变压器的内部经常会出现一些很少量的金属物质，对变压器的爬电距离是会产生一定的影响的，在运行过程中非常容易出现局部放电的情况，这样对变压器的使用会产生很大的影响。电力变压器在使用的时候都在各相之间要保证足够的绝缘裕度，不然非常容易出现相间短路的情况。因此，在变电器中可以加入绝缘板，这样能够更好的保证使用过程中不出现内部短路的情况。在进行变压器绝缘成型件制造的时候要对表面和内部的导电质进行很好的设计，这样在使用过程中才能避免出现局部放电的情况，同时也能保证绝缘作用不失去效果。在设计变压器的时候，对油道设计要非常重视，一旦出现设计不合理的情况，是会导致绝缘油流速过快的，这样非常容易出现流油带电的问题。变电器在使用过程中要避免出现绝缘油污染的情况，这样不但会对变压器的绝缘性能产生很大的影响，同时对整个电力系统也会产生很大的影响。

4 电力变压器绝缘故障诊断技术

4.1 绝缘油硫腐蚀的故障诊断

近年来，有很多记载案件表明，变压器的故障是由于油硫腐蚀引起的，在长时间投入运行后，变压器的线圈材料会受到硫腐蚀的作用，这一问题也逐渐引起了相关研究人员的注意，该故障表现出的特征有：在高压、大容量的变压器上出现的较为频繁，同时，它常出现在高压绕组上，在裸铜线与绝缘纸接触的部位表现得最为明显，据此，可以分析得到，这一腐蚀现象与变压器运行时温度的分布有密切关系；受到腐蚀的高压绕组上会出现浅灰色或蓝紫色的物质，经过化学验证，该物质为硫化亚铜，导电，大大降低了绝缘强度。

4.2 绝缘油中溶解气体诊断

电力变压器在运行过程中，会受到空气中氧气和水分渗入的影响，这些因素会引起绝缘材料的性能下降。在老化作用下，变压器中的绝缘油和绝缘纸在物理和化学性能上都会发生很大变化，故障时，变压器内部的烃类物质通过键断裂的形式产生大量的一氧化碳、二氧化碳等物质，随着故障的持续，这些气体会形成大量气泡，不断溶解于油中，因此，对油质进行分析，能够判断出变压器绝缘老化以及故障的程度。相关研究表明，通过对变压器中绝缘油溶解气体的气相色谱分析，可以分析出变压器存在的潜在故障。

4.3 人工智能在线变压器故障诊断

通过对电力变压器油中溶解气体的分析，可以判断出故障类型，从而准确诊断出变压器的故障是目前行之有效的方法，但这些溶解气体的形成过程复杂，加上产生故障的因素往往不是单一的，而是多种因素相互耦合而存在，这就需要工作人员具有丰富的工作经验，需要花费大量的时间和精力，为了解决这一瓶颈，国内外开始研发各种在线监测系统，由此出现了各种人工智能诊断技术。人工智能技术，顾名思义，它能够模仿人类的思维方式，能够从电力变压器绝缘油中溶解的气体数据分析规律，找出故障，并解决各种故障之间的复杂关系，同时，它能够随着环境的变化自动调整判断依据，大大减少了工作人员的工作量。人工智能诊断技术一经出现，就得到了人们的广泛关注，目前形成的方法主要有：神经网络、模糊数学、专家诊断等，其中，神经网络模型在电力变压器绝缘故障诊断中的应用被认为是最有前景的一种方法。

5 结束语

对电力系统运行过程中使用的电气设备进行状态监测是为了更好保证电力系统运行的稳定性，同时也是为了更好的保证其运行安全性。对电力变压器故障进行诊断是非常重要的，对出现的绝缘老化情况要进行及时的处理，同时在诊断技术方面也要进行提高，这样能够更好的保证电力系统的供电质量。在实际运行中，电力变压器的内部故障往往不是由某单一因素引起的，而是一个复杂的过程，因此，试图用单一的数学模型来对电力变压器的老化过程进行描述是不合理的，有必要进行多特征参数的分析，在横向和纵向上开展研究。

参考文献

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[2]贾辉，李大伟，杨明洙.油浸电力变压器受潮故障分析与处理[J].中国电力.

[3]杨启明.电力变压器的状态维修与在线监测[J].上海电力学院学报，2008.