探讨故障树分析法在大型电力变压器故障研究中的应用

刘　艳

国网河南西华供电公司

探讨故障树分析法在大型电力变压器故障研究中的应用

刘艳

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针对故障树分析方法，对故障树分析方法在大型电力变压器故障研究中的具体应用策略进行分析。先介绍了故障树分析法的相关内容，并对其基本原理、构建故障树的基本内容进行研究；再结合大型电力变压器故障，对故障树分析法的具体应用策略进行分析，以强化相关人员对电力变压器故障的处理能力，为实现电网平稳运行奠定基础。

故障树分析法；大型电力变压器故障；应用

随着我国社会经济进一步发展，典型电力变压器故障逐渐受到人们重视，这就要求相关人员需要加强对大型电力变压器故障问题的分析，寻找变压器故障特性，为实现电网平稳运行奠定基础。故障树分析法是一种常见的变压器运行状态平复方法，通过深层次分析变压器故障发生的原因与影响，强化相关人员对变压器故障的认识，避免故障问题再次发生。由此可见，做好故障树分析法在大型电力变电器故障研究中的应用具有实际意义。

1.故障树分析法研究

1.1基本原理

故障树分析法简称为FTA，是一种评价复杂系统可靠性、安全性的有效方法。在具体操作中，故障树分析法将系统不希望发生的失效状态作为分析目标，并围绕该目标在故障树分析中定义为“项事件”，并围绕“项事件”寻找导致这一失效现象发生的直接原因与间接原因，这些原因在故障树分析法中又被称为“中间事件”。之后，相关人员就可以根据每个中间事件的发生原因，循序渐进的问题本质，直到发现基本原因。最终避免故障问题发生。

1.2构建故障树

故障树是一种表示系统故障因果关系的模型，以系统最不希望发生的故障为“顶事件”，继而寻找出这一故障状态发生的所有可能原因，再通过不断的查找，直到无需分解的原因。总体而言，故障树一种以逻辑或等符号来表达各事件关系、具有倒树结构的逻辑图。

一般认为，在构建电力变压系统这种复杂系统故障树时，相关人员需要系统、全面的做好资料调研与初步分析，避免因为忽略某些小元件而导致“小故障”发生，最终发展为能影响变压系统稳定性的严重故障。

而本文在综合考虑方便分析的要求后，对变压器故障树提出模块强化的要求，即通过模块化分解法，将故障树分解为若干个子树，再对子树进行合并，最终解决该问题。假定变压器故障由6个基本事件组成，其顶事件为T，8个基本部分多对应的地时间为A、B、C、X、Y、Z，建立相应的故障树（图1所示）。假设地时间ei的分布函数表达方式为：Fi（t）=1-exp（-λit），其中λi代表故障率。

图1　变压器故障树结构图

2.故障树分析法在大型电力变压器故障研究中的具体应用策略

2.1基本研究思路

在对变压器进行评估过程中，需要根据现场记录、收集的资料获取变压器的基本信息，并统计各种事件的基本数据。随后，将顶事件列为变压器运行的主要状态，二级事件（中间事故）则属于影响变压器故障主要部件的故障。最后，再逐步对上述故障内容进行分析，寻找故障发生的原因，也就是故障树的底事件。但需要注意的是，有些底事件是已知的，也能通过现场资料分析获取。随机选取表1中的相关内容，对其底事件进行分析：套管故障的底事件主要包括套管的机械损伤、套管密封不良、套管过热引起的热应力损失等；而铁芯故障的底事件包括铁芯多点接地、铁芯局部过热等。之后，相关人员就可以根据所选底事件的内容，制定出相应的解决方法，就能有效控制大型电力变压器故障问题，保证设备运行质量。

2.2定性分析

在应用故障树分析法时开展定性分析，有助于寻找到顶事件发生所有可能的底事件组合形式，进一步加深相关人员对电力变压器故障内容的认识。在具体操作中，相关人员首先需要根据布尔代数，按照函数的形式将顶事件表现出来，再通过分别规律，等价变换结构函数，最终表示成最小割集之和的形式。

2.3实例分析

通过对A变电工区配电网同电压等级配电变压器故障资料进行与整理，得到A变电去的各种事件的原始资料数据如表1所示。

表1　变压器基本事件原始数据统计表

在获取表2资料后，采用二级事件运行状态概率计算公式：

在上述公式中，P（N）代表各二级事件的故障状态概率；NN代表各个基本事件整体设备元件总量；RNi代表各个基本事件权系数；n代表事件个数；Ni代表事件元件处于不良状态的个数。

根据上述公式，确定P（X）=0.09504；P（Y）=0.053376；P（Z）= 0.02591；P（A）=0.011938；P（B）=0.07517；P（C）=0.06233。

根据上述参数，确定设备运行故障（Ps）为0.0652；同时，考虑到设备运行可靠度Rs的计算公式为1-Ps=1-0.0652=0.09348。该结果说明，该城区变电呀的故障概率较高，应该在故障维修中予以重视，尤其是针对引线故障、油道故障等，需要通过加强维修与检修，以保证变压器整体运行质量。

结束语

主要研究了故障树分析法在大型电力变压器故障研究中应用的相关内容，并对其具体应用策略进行研究。总体而言，为保证故障树分析方法的可操作性，相关人员在开展工作时需要综合考虑以下几点内容：（1）重视对基础资料能收集，能充分收集电力变压器运行的基本资料，保证能获取一手的故障资料信息。（2）在数据处理中，为保证数据资料的科学性，可以适当增加数据资料的运算频次，以保证数据质量。总体而言，故障树分析法能有效满足大型电力变压器故障研究的需要，有助于相关人员更好的认识变电器故障形式，为保证变压器设备平稳运行奠定基础，应该在更多地区进行推广。

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