變壓器故障診斷技術研究論文
摘要:變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)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(fā)生各種運行故障,嚴重影響了電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)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(tǒng)快速發(fā)展,引入的變壓器數(shù)量不斷增多。變壓器作為電力系統(tǒng)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(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(fā)生頻率較高,一旦變壓器發(fā)生出口短路故障,其內(nèi)部繞組會流過非常大的短路電流,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(jù)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(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變壓器的使用壽命,大多數(shù)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(wěn)定接地,一旦兩點以上發(fā)生接地現(xiàn)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(fā)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(tài)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(fā)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(tǒng)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(fā)熱,看變壓器節(jié)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(jīng)驗,一旦發(fā)現(xiàn)有這些情況,及時進行維護處理。2.1.2油化驗變壓器在發(fā)生一些潛伏性故障時,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(jiān)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(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的變壓器絕緣狀態(tài)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(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(xiàn)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(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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)變壓器是否發(fā)生匝間短路故障,檢查分接開關運行狀態(tài)和變壓器繞組匝數(shù)比等。
2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷技術
人工神經(jīng)網(wǎng)絡是一種模擬人腦活動的網(wǎng)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(tǒng)的輸出、輸入關系以及高度非線性,BP神經(jīng)網(wǎng)絡是一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡的前饋網(wǎng)絡,其主要由輸出層、隱含層、輸入層這三個節(jié)點層組成,每層都包含很多節(jié)點,將每個節(jié)點看作一個神經(jīng)元,同一個節(jié)點層上的各個節(jié)點之間是相對獨立的,每個層次上的節(jié)點形成全互連連接狀態(tài),從輸入層到各個層之間通過節(jié)點單向傳播信息,最后到達神經(jīng)網(wǎng)絡輸出層節(jié)點[3]。根據(jù)相關研究表明,BP神經(jīng)網(wǎng)絡的表達能力、精度和隱蔽層層數(shù)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(jīng)網(wǎng)絡算法是一種經(jīng)過訓練的非循環(huán)多級網(wǎng)絡算法,由反向傳播和正向傳播構成整個學習過程,經(jīng)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(jīng)元狀態(tài)會受到上一層神經(jīng)元狀態(tài)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(jīng)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(jīng)網(wǎng)絡單元狀態(tài),診斷時,結合不同變壓器的狀態(tài)測試數(shù)據(jù),計算神經(jīng)網(wǎng)絡實際輸出,將期望值和這些計算數(shù)據(jù)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(fā)發(fā)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(jīng)網(wǎng)絡相比,可以實現(xiàn)全局搜索。同時,采用動態(tài)變異和基因多點交叉方式,選取最優(yōu)種群,從而構建遺傳算法在線診斷系統(tǒng),當前很多遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法有效結合起來,通過遺傳算法確定人工神經(jīng)網(wǎng)絡初值,有效克服了人工神經(jīng)網(wǎng)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(yōu),極大地提高了遺傳算法的執(zhí)行效率。
2.4專家系統(tǒng)故障診斷技術
專家系統(tǒng)主要是根據(jù)知識庫中的相關知識或者專家經(jīng)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(tǒng),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(shù)據(jù)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(tǒng)的規(guī)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(tǒng)配電和輸電的重要設備,一旦變壓器發(fā)生運行故障,會對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)產(chǎn)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(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
[1]鄭含博.電力變壓器狀態(tài)評估及故障診斷方法研究[D].重慶大學,2012.
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[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(tài)監(jiān)測與故障診斷技術[D].浙江大學,2012.
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