电力变压器故障信息化分析与诊断探讨

摘 要 电力变压器属于电力系统中比较重要的组成部分，而变压器故障检测技术是实现对电力变压器故障诊断的有效手段。本文将会对电力变压器常见故障进行分析，并提出电力变压器故障的有效诊断方法，确保电力变压器的安全、高效运行。

关键词 电力变压器；故障；诊断

1 电力变压器概述

1.1 电力变压器结构

通常情况下，电力变压器的结构主要是由本体设备和附属设备组成，本体设备部分主要有变压器油、变压器器身、油箱等，而油箱的主要作用是容纳变压器油和变压器器身；变压器油可以实现对器身的防腐、冷却和绝缘。变压器器身主要是由线圈、夹紧装置及铁芯构成。附属设备部分由低压套管、高压套管、呼吸器、散热器、油枕、气体继电器、防爆管、分接开关、净油器、温度计等组成。

1.2 电力变压器分类

根据冷却和绝缘介质的差异可以把电力变压器划分为三大类：①气体绝缘电力变压器。其一般选择人工合成的气体作为绝缘和冷却介质；②油浸式电力变压器。其一般选择矿物油作为绝缘和冷却介质；③干式电力变压器。其一般选择空气作为绝缘和冷却介质[1]。

2 电力变压器常见故障

2.1 短路故障

电力变压器运行过程中，常见的短路故障包括下述两个方面：①短路电流诱发绝缘过热，进而引发出口短路故障，其主要包括单相接地短路、两相短路、三相短路和两相接地短路等。通常情况下，在接地系统中，单相接地短路故障占据的比例为65%，两相短路故障占据的比例为10～15%，三相短路故障占据的比例为5%，两相接地短路故障占据的比例为15～20%。因此，单相短路故障在电力系统中的发生率最高，而三相短路故障所产生的电流值最大，这些都会对电力系统及电力设备造成较大损害。②短路电动诱发的绕组变形故障，图1、图2描述的是受力状态示意图。实际上，绕组中漏磁的出现，将会导致导体受到电动力的作用，一旦发生短路故障时，将会随着短路电流激增而使导体受到的电动力激增。

2.2 绕组故障

在电力系统中，绕组属于电力变压器的内脏，其是电力变压器进行电能传输的电气回路。常见的绕组故障有绕组的断路、短路、松动、变形、位移及烧损。实际上，绕组的断路可以划分为股间短路、匝间短路及层间短路。为了对电力变压器故障的诱发因素进行分析可以发现，变压器绕组的变形是诱发绕组故障的主要因素，如果电力变压器绕组出现比较严重变形后，仍然继续运行时，将会对电力设备造成比较严重的损伤。在对绕组变形诱发因素进行分析时，除了外在因素外，其内在的机械强度不足、绕组工艺粗糙、承受短路电流冲击能力差等也有可能引发绕组变形，进而诱发绕组故障。实际上，变压器绕组变形是内部点动力和外部机械力的共同作用的结果，而内部电动力所产生的影响力最大。通常情况下，变压器出口短路引发的冲击电流产生的电动力将会导致绕组扭曲、变形甚至崩溃。变压器绕组断路诱发的因素包括以下几个方面：①高压侧两相断路；②在高压侧一项断路时，将会使变压器以非全相状态运行，从而诱发低压三相电压、电流及直流电阻失去平衡；③低压侧两相断路，不存在电压和电流，从而导致变压器以单相负载状态进行工作。

2.3 铁芯故障

电力变压器一般是按照物理学的电磁感应原理来研发的，其内部的铁芯作为变压器的磁路，是由导磁性能良好的硅钢片加工而成，由于硅钢片具有良好的导磁性能，以确保磁通能够顺利地穿过铁芯而引发电磁感应。此外，片间短路、铁芯接地不良也会导致铁芯局部过热，从而引发铁芯绝缘烧坏，导致铁芯故障进一步扩大。

2.4 瓦斯保护故障

对于电力变压器而言，瓦斯保护可以对变压器内部大部分故障进行有效监视，其具有比较高的灵敏性和可靠性，以确保电力变压器故障得到有效诊断和处理，确保电力变压器的正常、高效运行。如果瓦斯保护信号动作时，需要在短时间内复归音响信号，并对电力变压器的运行情况给予严密监视。实际上，引发瓦斯保护动作的因素有如下三种：①空气随着变压器滤油或加油而进入变压器内部，未能得到及时排出；②可能由于漏油、温度下降而导致油位下降，引发瓦斯保护误动作；③电力变压器发生穿越性短路或内部故障产生气体而引发的瓦斯保护动作。如果气体可燃，则可以反映出电力变压器内部出现故障，此时需要立刻停止变压器，检测变压器内部的气体，根据检测结果来开展检修工作[2]。

3 电力变压器故障诊断技术

3.1 推理诊断技术

通常情况下，电力变压器故障诱发的部位不同，所采用的诊断技术不同。因此，在电力变压器故障诊断过程中，可以借助推理技术诊断来对其进行诊断，需要对电路图进行分析，以便全面的了解和掌握变压器结构设计图，这样既可以对电力变压器各个零件功能有所了解，而且还可以提高电力变压器故障的诊断效率。在进行电力变压器故障诊断过程中，推理诊断技术主要包括如下三大类：①复杂模式识别诊断。其主要是通过对电力变压器的数据进行分析和处理，并根据数据之间所存在的联系来对电力变压器的工作情况进行判断；②对简单阀值进行对比，其能够有效避免故障诊断绝对化，提高诊断效果；③综合故障诊断方法。其与证据理论等多种诊断方法实现了有效结合，可以完成对复杂电力变压器故障进行诊断和处理，从而提高电力变压器的运行效率。

3.2 红外线诊断技术

在电力变电器日常维护过程中，除了溶解气体技术外，红外线诊断技术也得到了非常广泛的应用。在红外线诊断原理中，被应用到电力设备诊断中的相关技术比较多，从而有效提高电力变压器故障的诊断效率。相关调查与分析发现，在电力变压器故障诊断过程中，应用红外线诊断技术既能够实现对电力变压器故障的有效诊断，以确保故障得到有效解决。实际上，红外线诊断技术主要是借助红外线的波长，来有效探测变压器的整体温度，并根据红外线波长的差异，来完成对变压器温度变化的实时动态监测，而且能够在第一时间内完成对电力变压器故障的有效检修和排查，以保证电力变压器的安全、稳定运行。

3.3 人工智能诊断技术

这里所提及的人工智能诊断技术是将电力变压故障诊断与网络技术有效结合在一起，以确保电力维修中网络技术得到有效发挥。在电力变压器故障诊断过程中，借助网絡技术不仅可以提高故障诊断效率，而且还可以确保电力系统的高效运行。目前，在电力变压器故障诊断过程中，人工智能诊断技术得到了广泛的应用，该技术主要是包括了神经网络、专家系统和遗传算法三种。其中神经网络故障诊断技术针对信息的有效处理，并结合相关数据来构建数学模型，以实现对电压器故障原因的有效诊断；专家系统可以对变压器故障检测知识和经验进行有效的记录，以便为后期电力变压器故障诊断提供借鉴；遗传算法可以实现对电力变压器故障数据的有效处理，通过对故障的诱发因素进行分析，来制定有效的解决措施，从而提高电力变压器故障诊断效果。

4 结束语

综上所述，电力系统在经济社会发展中扮演了十分重要的角色，其能够完成对电能的有效输送。为了提高电能的输送效率，需要对电力变压器故障进行分析，并采取有效的诊断和解决方法，从而提高电力变压器的运行效率，提高电力企业的经济效益。

参考文献

[1] 代霞，吕广辉，程亮.对于电力变压器故障的问题浅析[J].科技创业家，2013，（13）：105.

[2] 付茂雪.关于电力变压器故障及维护方法的思考[J].通讯世界，2015，（6）：164-165.