變壓器故障診斷技術(shù)研究論文
摘要：變壓器在電力系統中發(fā)揮著(zhù)非常重要的作用，而在變壓器長(cháng)期的運行過(guò)程中，容易受到多種因素的影響導致發(fā)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(lèi)型，采取科學(xué)合理的故障診斷技術(shù)，加強變壓器運行維護，提高變壓器的故障診斷技術(shù)水平。文章分析了變壓器常見(jiàn)的故障類(lèi)型，闡述了變壓器的故障診斷技術(shù)，以供參考。
關(guān)鍵詞：變壓器；故障；診斷技術(shù)
近年來(lái)，我國電力系統快速發(fā)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(zhù)傳輸電能和變換電壓的任務(wù)，在實(shí)際應用過(guò)程中，由于絕緣老化、加工制造質(zhì)量水平低等原因，變壓器經(jīng)常發(fā)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(shù)的研究，采用先進(jìn)的故障技術(shù)，提高變壓器故障診斷效率。
1變壓器常見(jiàn)的.故障類(lèi)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(fā)生頻率較高，一旦變壓器發(fā)生出口短路故障，其內部繞組會(huì )流過(guò)非常大的短路電流，導致變壓器繞組快速發(fā)熱，嚴重的甚至導致繞組變形或者擊穿，發(fā)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(guò)程中，絕緣層中的油膜和氣隙發(fā)生放電，變壓器的繞組匝間層絕緣層被擊穿很容易發(fā)生高能量放電，若變壓器油質(zhì)較差易發(fā)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(gè)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(fā)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(guò)電壓、濕度、溫度等因素都會(huì )影響變壓器的絕緣性能。
1.4鐵芯故障
變壓器運行過(guò)程中，鐵芯必須有一點(diǎn)穩定接地，一旦兩點(diǎn)以上發(fā)生接地現象，會(huì )造成變壓器局部位置過(guò)熱，甚至將變壓器燒毀，在實(shí)際應用中變壓器的鐵心故障發(fā)生率較高。
1.5分接開(kāi)關(guān)故障
分接開(kāi)關(guān)對于變壓器的運行狀態(tài)有著(zhù)重要影響，分接開(kāi)關(guān)故障主要包括無(wú)載分接開(kāi)關(guān)故障和有載分接開(kāi)關(guān)故障，其中變壓器的有載分接開(kāi)關(guān)故障比較常見(jiàn)，如固定絕緣桿發(fā)生扭曲變形、有載開(kāi)關(guān)油箱滲油、觸頭松動(dòng)、脫落、燒毀等。
2變壓器的故障診斷技術(shù)
2.1傳統故障診斷法
2.1.1觀(guān)察法觀(guān)察法主要是通過(guò)人們的感覺(jué)器官，用手摸變壓器是否嚴重發(fā)熱，看變壓器節硅膠是否變色、套管是否發(fā)黑、油箱是否滲油，聞變壓器是否存在異常氣味，聽(tīng)變壓器是否存在異常聲音等，這種觀(guān)察法必須要求維護檢修人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，一旦發(fā)現有這些情況，及時(shí)進(jìn)行維護處理。2.1.2油化驗變壓器在發(fā)生一些潛伏性故障時(shí)，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(zhì)，采用氣體監測儀，仔細分析氣體含量和氣體類(lèi)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(zhì)損失角、泄漏電流、絕緣電阻等試驗，介質(zhì)損失角試驗可以檢查變壓器局部嚴重缺陷、油質(zhì)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(jiàn)的變壓器絕緣狀態(tài)檢查方法，通過(guò)測量線(xiàn)圈絕緣電阻和各個(gè)線(xiàn)圈的對地電阻，分析變壓器線(xiàn)圈多次的測量結果，確定變壓器線(xiàn)圈絕緣層是否發(fā)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(fā)現變壓器線(xiàn)圈絕緣層的一些特殊缺陷，例如，變壓器絕緣材料發(fā)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(méi)有什么顯著(zhù)變化，但是其絕緣電阻不斷增大，通過(guò)漏電流試驗可以快速發(fā)現變壓器存在的缺陷。2.1.4變比測量對變壓器進(jìn)行變比測量，可及時(shí)發(fā)現變壓器是否發(fā)生匝間短路故障，檢查分接開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和變壓器繞組匝數比等。
2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )診斷技術(shù)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )是一種模擬人腦活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )結構，其可以快速并行處理大量信息，具有較高的自學(xué)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(guān)系以及高度非線(xiàn)性，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )是一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的前饋網(wǎng)絡(luò )，其主要由輸出層、隱含層、輸入層這三個(gè)節點(diǎn)層組成，每層都包含很多節點(diǎn)，將每個(gè)節點(diǎn)看作一個(gè)神經(jīng)元，同一個(gè)節點(diǎn)層上的各個(gè)節點(diǎn)之間是相對獨立的，每個(gè)層次上的節點(diǎn)形成全互連連接狀態(tài)，從輸入層到各個(gè)層之間通過(guò)節點(diǎn)單向傳播信息，最后到達神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )輸出層節點(diǎn)[3]。根據相關(guān)研究表明，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的表達能力、精度和隱蔽層層數之間沒(méi)有直接的關(guān)系，通常情況下，可以選用一個(gè)隱蔽層。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法是一種經(jīng)過(guò)訓練的非循環(huán)多級網(wǎng)絡(luò )算法，由反向傳播和正向傳播構成整個(gè)學(xué)習過(guò)程，經(jīng)過(guò)隱蔽單元和非線(xiàn)性變換逐層對輸入值進(jìn)行處理，最后傳遞到輸出層。每層神經(jīng)元狀態(tài)會(huì )受到上一層神經(jīng)元狀態(tài)的影響，若輸出層無(wú)法達到期望輸出，可以轉換到反向傳播，修改和校正各個(gè)神經(jīng)元權值，最大程度地縮小誤差信號；其二，工作期，固定各個(gè)連接權值，計算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )單元狀態(tài)，診斷時(shí)，結合不同變壓器的狀態(tài)測試數據，計算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )實(shí)際輸出，將期望值和這些計算數據進(jìn)行比較。
2.3遺傳算法故障診斷技術(shù)
遺傳算法故障診斷技術(shù)是一種受到生物進(jìn)化的啟發(fā)發(fā)展出來(lái)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(jīng)網(wǎng)絡(luò )相比，可以實(shí)現全局搜索。同時(shí)，采用動(dòng)態(tài)變異和基因多點(diǎn)交叉方式，選取最優(yōu)種群，從而構建遺傳算法在線(xiàn)診斷系統，當前很多遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法有效結合起來(lái)，通過(guò)遺傳算法確定人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )初值，有效克服了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )收斂速度慢和局部收斂的問(wèn)題[4]。另外，粗糙集理論和遺傳算法的約簡(jiǎn)算法，通過(guò)全局并行尋優(yōu)，極大地提高了遺傳算法的執行效率。
2.4專(zhuān)家系統故障診斷技術(shù)
專(zhuān)家系統主要是根據知識庫中的相關(guān)知識或者專(zhuān)家經(jīng)驗，通過(guò)推力判斷，幫助用戶(hù)進(jìn)行決策。在變壓器故障診斷中應用專(zhuān)家系統，在知識庫中修改、刪除或者增加相關(guān)專(zhuān)家知識，使知識庫保持有效性和實(shí)時(shí)性。并且由于變壓器類(lèi)型比較多，常見(jiàn)故障也是多樣化，相關(guān)專(zhuān)家知識較少，若專(zhuān)家知識庫相關(guān)數據不正確，必然會(huì )影響用戶(hù)決策，因此應實(shí)時(shí)進(jìn)行更新，這種故障診斷技術(shù)效率較高。
3結束語(yǔ)
近年來(lái)，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(fā)生運行故障，會(huì )對電力系統運行狀態(tài)產(chǎn)生嚴重影響。通過(guò)采用科學(xué)合理的故障診斷方法和先進(jìn)技術(shù)，快速診斷變壓器故障位置和元器件，及時(shí)檢修和維護，減少停電損失，推動(dòng)我國電力系統的可持續發(fā)展。
參考文獻
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[4]徐安定.大型變壓器狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)[D].浙江大學(xué)，2012.
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