變壓器故障診斷技術研究論文
摘要：變壓器在電力系統中發揮著非常重要的作用，而在變壓器長期的運行過程中，容易受到多種因素的影響導致發生各種運行故障，嚴重影響了電力系統的安全性和穩定性，因此必須高度重視變壓器的故障診斷，結合其故障類型，采取科學合理的故障診斷技術，加強變壓器運行維護，提高變壓器的故障診斷技術水平。文章分析了變壓器常見的故障類型，闡述了變壓器的故障診斷技術，以供參考。
關鍵詞：變壓器；故障；診斷技術
近年來，我國電力系統快速發展，引入的變壓器數量不斷增多。變壓器作為電力系統中的一種重要設備，其承擔著傳輸電能和變換電壓的任務，在實際應用過程中，由于絕緣老化、加工制造質量水平低等原因，變壓器經常發生各種故障，為了準確判斷變壓器的故障位置和故障原因，應加大對變壓器故障診斷技術的研究，采用先進的故障技術，提高變壓器故障診斷效率。
1變壓器常見的.故障類型
1.1短路故障
變壓器短路故障是指相間短路、繞組對地短路、出口短路等，這種出口短路故障對于變壓器的運行影響最為嚴重，這種故障發生頻率較高，一旦變壓器發生出口短路故障，其內部繞組會流過非常大的短路電流，導致變壓器繞組快速發熱，嚴重的甚至導致繞組變形或者擊穿，發生火災，危害工作人員生命安全。
1.2放電故障
根據放電能量密度，變壓器放電故障包括高能量放電、火花放電和局部放電，當變壓器運行過程中，絕緣層中的油膜和氣隙發生放電，變壓器的繞組匝間層絕緣層被擊穿很容易發生高能量放電，若變壓器油質較差易發生火花放電。
1.3絕緣故障
絕緣材料使用壽命在很大程度上決定了整個變壓器的使用壽命，大多數的變壓器故障主要是由于絕緣層發生損壞。絕緣油老化、絕緣材料損壞、變壓器受潮放電、鐵芯疊片絕緣性較差等[1]，很容易造成變壓器絕緣油老化，絕緣材料損壞，而過電壓、濕度、溫度等因素都會影響變壓器的絕緣性能。
1.4鐵芯故障
變壓器運行過程中，鐵芯必須有一點穩定接地，一旦兩點以上發生接地現象，會造成變壓器局部位置過熱，甚至將變壓器燒毀，在實際應用中變壓器的鐵心故障發生率較高。
1.5分接開關故障
分接開關對于變壓器的運行狀態有著重要影響，分接開關故障主要包括無載分接開關故障和有載分接開關故障，其中變壓器的有載分接開關故障比較常見，如固定絕緣桿發生扭曲變形、有載開關油箱滲油、觸頭松動、脫落、燒毀等。
2變壓器的故障診斷技術
2.1傳統故障診斷法
2.1.1觀察法觀察法主要是通過人們的感覺器官，用手摸變壓器是否嚴重發熱，看變壓器節硅膠是否變色、套管是否發黑、油箱是否滲油，聞變壓器是否存在異常氣味，聽變壓器是否存在異常聲音等，這種觀察法必須要求維護檢修人員具有豐富的實踐經驗，一旦發現有這些情況，及時進行維護處理。2.1.2油化驗變壓器在發生一些潛伏性故障時，大部分可燃性氣體可以溶解在變壓器油中，因此變壓器故障診斷應仔細檢驗變壓器油油質，采用氣體監測儀，仔細分析氣體含量和氣體類別，仔細確定變壓器故障情況。2.1.3絕緣試驗絕緣試驗包括介質損失角、泄漏電流、絕緣電阻等試驗，介質損失角試驗可以檢查變壓器局部嚴重缺陷、油質老化、絕緣老化、是否受潮等[2]；絕緣電阻試驗是一種非常常見的變壓器絕緣狀態檢查方法，通過測量線圈絕緣電阻和各個線圈的對地電阻，分析變壓器線圈多次的測量結果，確定變壓器線圈絕緣層是否發生故障。和絕緣電阻試驗相比，漏電流試驗在某些方面比較相似，這種試驗方法是對變壓器施加較高的電壓，可以發現變壓器線圈絕緣層的一些特殊缺陷，例如，變壓器絕緣材料發生穿透性缺陷，如果采用絕緣電阻試驗，其測量結果和往常測量結果相比沒有什么顯著變化，但是其絕緣電阻不斷增大，通過漏電流試驗可以快速發現變壓器存在的缺陷。2.1.4變比測量對變壓器進行變比測量，可及時發現變壓器是否發生匝間短路故障，檢查分接開關運行狀態和變壓器繞組匝數比等。
2.2人工神經網絡診斷技術
人工神經網絡是一種模擬人腦活動的網絡結構，其可以快速并行處理大量信息，具有較高的自學習能力和較強的魯棒性、容錯性，可以映射出未知系統的輸出、輸入關系以及高度非線性，BP神經網絡是一種人工神經網絡的前饋網絡，其主要由輸出層、隱含層、輸入層這三個節點層組成，每層都包含很多節點，將每個節點看作一個神經元，同一個節點層上的各個節點之間是相對獨立的，每個層次上的節點形成全互連連接狀態，從輸入層到各個層之間通過節點單向傳播信息，最后到達神經網絡輸出層節點[3]。根據相關研究表明，BP神經網絡的表達能力、精度和隱蔽層層數之間沒有直接的關系，通常情況下，可以選用一個隱蔽層。BP神經網絡算法是一種經過訓練的非循環多級網絡算法，由反向傳播和正向傳播構成整個學習過程，經過隱蔽單元和非線性變換逐層對輸入值進行處理，最后傳遞到輸出層。每層神經元狀態會受到上一層神經元狀態的影響，若輸出層無法達到期望輸出，可以轉換到反向傳播，修改和校正各個神經元權值，最大程度地縮小誤差信號；其二，工作期，固定各個連接權值，計算神經網絡單元狀態，診斷時，結合不同變壓器的狀態測試數據，計算神經網絡實際輸出，將期望值和這些計算數據進行比較。
2.3遺傳算法故障診斷技術
遺傳算法故障診斷技術是一種受到生物進化的啟發發展出來的智能分析法，其包含變異、交叉、選擇等階段，遺傳算法和人工神經網絡相比，可以實現全局搜索。同時，采用動態變異和基因多點交叉方式，選取最優種群，從而構建遺傳算法在線診斷系統，當前很多遺傳算法和人工神經網絡算法有效結合起來，通過遺傳算法確定人工神經網絡初值，有效克服了人工神經網絡收斂速度慢和局部收斂的問題[4]。另外，粗糙集理論和遺傳算法的約簡算法，通過全局并行尋優，極大地提高了遺傳算法的執行效率。
2.4專家系統故障診斷技術
專家系統主要是根據知識庫中的相關知識或者專家經驗，通過推力判斷，幫助用戶進行決策。在變壓器故障診斷中應用專家系統，在知識庫中修改、刪除或者增加相關專家知識，使知識庫保持有效性和實時性。并且由于變壓器類型比較多，常見故障也是多樣化，相關專家知識較少，若專家知識庫相關數據不正確，必然會影響用戶決策，因此應實時進行更新，這種故障診斷技術效率較高。
3結束語
近年來，電力系統的規模和容量不斷增大，對于變壓器可靠供電和安全運行要求較高，變壓器電力系統配電和輸電的重要設備，一旦變壓器發生運行故障，會對電力系統運行狀態產生嚴重影響。通過采用科學合理的故障診斷方法和先進技術，快速診斷變壓器故障位置和元器件，及時檢修和維護，減少停電損失，推動我國電力系統的可持續發展。
參考文獻
[1]鄭含博.電力變壓器狀態評估及故障診斷方法研究[D].重慶大學，2012.
[2]付強.電力機車主變壓器故障診斷技術研究[D].中南大學，2013.
[3]許永建.變壓器故障診斷技術研究[D].南京理工大學，2010.
[4]徐安定.大型變壓器狀態監測與故障診斷技術[D].浙江大學，2012.
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