基于變壓器缺陷數(shù)據(jù)的故障預(yù)測研究_大學(xué)本科畢業(yè)論文

1、大學(xué)本科畢業(yè)論文基于變壓器缺陷數(shù)據(jù)的故障預(yù)測研究BACHELOR'S DEGREE THESISOF WUHAN UNIVERSITYResearch on the predicting of PowerTransformers fault based on defect dataCollege ： Subject ：Name ：Director ：June 2021鄭 重 聲 明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做

2、出奉獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 摘 要電力變壓器是最重要的變電設(shè)備，在電力系統(tǒng)中處于樞紐地位，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、平安性和可靠性。變壓器一旦發(fā)生事故，造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。對電力變壓器的故障進(jìn)行有效的預(yù)測，既可給維護(hù)人員提供必要的參考以防止維修缺乏或過度維修，又可以保證供電的可靠性和用戶的人生平安。因此，對變壓器故障預(yù)測進(jìn)行研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用。本文對電力系統(tǒng)中常用的油浸式變壓器，基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)以及三比值故障判斷法進(jìn)行故障進(jìn)行預(yù)測。由于目前電力系統(tǒng)中主要采取某一天油

3、中氣體進(jìn)行當(dāng)天的故障判斷，而連續(xù)一段時(shí)間的氣體采樣數(shù)據(jù)較少，所以本文選用84年93年的數(shù)據(jù)。另外，所選數(shù)據(jù)大多數(shù)呈現(xiàn)遞增形式，灰色理論對遞增數(shù)列有較好的預(yù)測效果，而且灰色理論具有所需原始數(shù)據(jù)少、計(jì)算方法交單、預(yù)測精度高的特點(diǎn)，所以選擇灰色理論進(jìn)行油中氣體數(shù)據(jù)的預(yù)測。通過建立灰色預(yù)測模型，并結(jié)合三比值故障判斷法，建立基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)的變壓器故障預(yù)測模型。最后將預(yù)測結(jié)果與實(shí)際進(jìn)行比擬，得出設(shè)計(jì)結(jié)果并對缺乏之處提出進(jìn)一步的研究方向。關(guān)鍵詞：變壓器；故障預(yù)測；灰色理論 ABSTRACTAs the most important substation equipment, power transfo

4、rmer plays all important role in the power systemIt's states during operation directly affect the stability, safety and reliability of the whole power systemThe failures of transformers can result in serious issues, such as service disruptions and severe economic lossesTherefore, effective fault

5、 prediction on the power transformer can provide maintenance personnel with the necessary reference to avoid under-maintenance or excessive maintenance，and can guarantee the power supply's reliability and user's safety as well So, it has great theoretical significance and engineering practic

6、al value to research on the prediction of the faults in power transformerIn this paper, we research on the projection of the widely used oil-immersed transformer's fault based on the DGA data and three ratios fault diagnosis method. Since that we mainly use one day's date to diagnosis the tr

7、ansformer's fault nowadays, but continuous period of gas sampling data is less, so I use the data of year 1984 and year 1993. In addition, most forms of the selected data shows an increasing, while the gray theory has better prediction results for increasing numbers than other model, and gray th

8、eory has less raw data needed to calculate pay a single method to predict the characteristics of high precision, so I chose the gray theory to forecast oil gas data.Through the establishment of gray prediction model, and combined with three ratios fault diagnosis method to establish a transformer fa

9、ilure prediction model based on dissolved gas data.Finally, the predicted results are compared with the actual situation, obtained the inadequacies of design results and propose the further research directions.Key words: transformer; fault prediction; grey theory目 錄鄭 重 聲 明I摘 要IIABSTRACTIII第1章 緒論11.1

10、 變壓器故障預(yù)測的研究背景及意義11.2 變壓器故障預(yù)測研究現(xiàn)狀11.3 本文的主要工作5第2章 變壓器故障分析62.1 變壓器介紹62.1.1 變壓器原理62.1.2 變壓器分類62.1.3 變壓器的根本結(jié)構(gòu)62.1.4 變壓器的安裝方式72.2 變壓器故障分析82.3 結(jié)論132.4 本章小結(jié)15第3章 變壓器油中溶解氣體與故障的關(guān)系163.1 變壓器油中溶解氣體的來源163.2 變壓器油中氣體特征163.2.1 過熱故障163.2.2 放電故障173.2.3 受潮173.3 變壓器故障診斷的依據(jù)183.4 變壓器內(nèi)部絕緣故障的三比值法183.5 小結(jié)20第4章 灰色GM(1,1)預(yù)測方法

11、214.1 灰色預(yù)測簡介214.2 GM(1，1)數(shù)據(jù)處理方法214.3 GM(1,1)等時(shí)間間隔序列預(yù)測算法224.4 GM(1,1)非等時(shí)間間隔序列預(yù)測算法244.5 GM(1,1)算法殘差檢驗(yàn)254.6 GM(1,1)非等時(shí)間間隔matlab程序代碼264.7 本章小結(jié)28第5章 變壓器的故障預(yù)測及實(shí)例295.1 變壓器的故障預(yù)測295.2 基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)的變壓器故障預(yù)測295.2.1 實(shí)例1295.2.2 實(shí)例2305.3 誤差檢驗(yàn)305.4 本章小結(jié)31第6章 結(jié)論與展望326.1 結(jié)論326.2 展望33參考文獻(xiàn)34致 謝36第1章 緒論本章在說明變壓器故障預(yù)測的意義的根底上

12、，綜合介紹了一系列常用的預(yù)測方法，并提出論文的主要研究方法及其思路。1.1 變壓器故障預(yù)測的研究背景及意義電力變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它承當(dāng)著電壓變換、電能分配和傳輸?shù)娜蝿?wù)，并提供電力效勞。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速開展，我國的電力建設(shè)已進(jìn)入了超高壓、大電網(wǎng)、大容量、自動(dòng)化的新階段。電力系統(tǒng)規(guī)模和變壓器單機(jī)容量也隨之不斷增大，變壓器故障對國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也愈來愈大，因此必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。長期以來我國對變壓器的檢修策略主要采用以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)的定期維修。定期維修存在“維修過剩和“維修缺乏"的缺陷，造成了維修費(fèi)用的巨大浪費(fèi)和設(shè)備可靠性的下降 1 Pira

13、nha Kinder. Power system stability and control M. McGraws Hill,1994:877884。目前，我國正在積極探索和實(shí)踐狀態(tài)檢修制度。對變壓器進(jìn)行油色譜在線監(jiān)測是變壓器狀態(tài)監(jiān)測的重要根底。但是，由于目前變壓器油色譜在線監(jiān)測離實(shí)現(xiàn)變壓器的全面狀態(tài)檢修尚有差距，不可能隨時(shí)獲得準(zhǔn)確的油中氣體濃度。根據(jù)已有歷史數(shù)據(jù)可對變壓器油中溶解氣體濃度隨時(shí)進(jìn)行估計(jì)，快速而全面地評估變壓器的絕緣狀況，提前對變壓器的絕緣狀況做出診斷，以此為依據(jù)對變壓器進(jìn)行跟蹤和安排檢修等工作，防止和減少事故，保證電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行。開展變壓器故障預(yù)測，對預(yù)測潛伏性故障開展

14、趨勢或何時(shí)開展成故障或可能發(fā)生何種類型故障等進(jìn)行研究，對指導(dǎo)維護(hù)工作具有十分重要的意義。而且對提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和科學(xué)管理水平也具有十分重要的意義2 趙文清.基于數(shù)據(jù)挖掘的變壓器故障診斷和預(yù)測研究D.華北電力大學(xué)河北,2021.。1.2 變壓器故障預(yù)測研究現(xiàn)狀目前所構(gòu)造的變壓器故障診斷系統(tǒng)都是判斷有無故障，或出現(xiàn)故障后診斷是何部位以及何種原因引起的故障3 裴子春.電力變壓器故障預(yù)測方法研究D.西華大學(xué),2021.。但是，對于當(dāng)前沒有出現(xiàn)故障或故障病癥不明顯的變壓器，這些診斷系統(tǒng)卻不能預(yù)測何時(shí)出現(xiàn)故障，出現(xiàn)什么故障。因此，開展變壓器故障預(yù)測，對預(yù)測潛伏性故障開展趨勢，或何時(shí)開展成故障，或可

15、能發(fā)生何種類型故障等進(jìn)行研究，對指導(dǎo)維護(hù)工作具有十分重要的意義4 劉立兵,惠鵬飛.電力變壓器故障預(yù)測與診斷仿真研究J.計(jì)算機(jī)仿真,2021，(12):23-25.。預(yù)測是使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段根據(jù)歷史資料和現(xiàn)實(shí)情況，依據(jù)一定方式、方法，通過定性和定量的主觀估測和科學(xué)計(jì)算，研究某一事物當(dāng)前因素與未來某些可確定因素之間的關(guān)系、尋求事物的開展規(guī)律，推知其未來開展的趨勢，為當(dāng)前制定規(guī)劃、進(jìn)行決策提供依據(jù)。其中選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測方法是保證預(yù)測精度的關(guān)鍵。目前運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域的預(yù)測方法有很多，主要采用的方法有：回歸分析法、時(shí)間序列分析法、灰色預(yù)測模型法、模糊預(yù)測法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、專家系統(tǒng)法、組合預(yù)測法等。很多人

16、就這些預(yù)測方法做了細(xì)致深入的研究并取得了可喜的成績。下面介紹目前在各領(lǐng)域中使用的預(yù)測方法，及其在變壓器故障預(yù)測中的運(yùn)用5 費(fèi)勝巍，孫宇. 融合粗糙集與灰色理論的電力變壓器故障預(yù)測J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2021,(16):45-48.。 基于回歸分析法的預(yù)測技術(shù)回歸預(yù)測根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，尋找自變量與因變量之間的回歸方程式，確定模型參數(shù)，據(jù)此做出預(yù)測。回歸分析法一般適用于中期預(yù)測。其主要特點(diǎn)是：技術(shù)比擬成熟，預(yù)測過程簡單；將預(yù)測對象影響因素分解，考察各因素變化，預(yù)測對象未來的數(shù)量狀態(tài)；回歸模型誤差較大，外推特性差；回歸分析法要求樣本量大且要求樣本有較好的分布規(guī)律。 基于時(shí)間序列分析法的預(yù)測技

17、術(shù)時(shí)間序列分析法，就是把預(yù)測對象的歷史數(shù)據(jù)按一定時(shí)間間隔排列，構(gòu)成隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)序列，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的模型，并將該模型外推到未來進(jìn)行預(yù)測。這種方法對短期預(yù)測效果較好，但不適合于作中長期預(yù)測。一般來說，假設(shè)影響預(yù)測對象變化各因素不發(fā)生突變，利用時(shí)間序列方法能得到較好的預(yù)測結(jié)果；假設(shè)這些因素發(fā)生突變，時(shí)間序列法的預(yù)測結(jié)果將受到一定的影響。 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是由多個(gè)神經(jīng)元連接而成、用以模擬人腦行為的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有自組織、自學(xué)習(xí)的能力，它能通過學(xué)習(xí)獲得適宜的參數(shù)，用來映射任意復(fù)雜的非線性關(guān)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的優(yōu)點(diǎn)是對大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有極強(qiáng)的自適應(yīng)功

18、能，具有信息記憶、自主學(xué)習(xí)、知識(shí)推理和優(yōu)化計(jì)算等特點(diǎn)，一定程度上克服了由于隨機(jī)性和非定量因素而難以用數(shù)學(xué)公式嚴(yán)密表達(dá)的困難。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的缺點(diǎn)是要求有足夠多的歷史數(shù)據(jù)，樣本選擇困難，算法復(fù)雜，需要相當(dāng)長時(shí)間的原始資料積累和模型修正，才能確定歷史數(shù)據(jù)到預(yù)測值間的關(guān)系。且針對某電力變壓器設(shè)計(jì)的性能良好的ANN模型如果直接應(yīng)用于另一臺(tái)電力變壓器，預(yù)測性能就可能很差。 基于模糊理論的預(yù)測技術(shù)模糊理論是用精確的理論方法來處理過去無法用經(jīng)典理論描述的模糊事物，它能夠解決精確理論所不能解決的在人腦中大量存在的非確定性語義及模糊概念的問題。目前，模糊理論在自動(dòng)控制、信息處理、天氣預(yù)報(bào)、地震研究、人工智能等方

19、面得到了廣泛的應(yīng)用，顯示了廣闊的應(yīng)用前景。目前，在電氣工程領(lǐng)域，模糊預(yù)測法主要用于電力負(fù)荷等方面的預(yù)測，模糊數(shù)學(xué)理論主要用于變壓器故障診斷。針對電氣設(shè)備故障診斷中需要處理大量的模糊信息，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論較為有效地解決了某些不確定性問題。 基于專家系統(tǒng)的預(yù)測技術(shù)專家系統(tǒng)是一個(gè)用基于知識(shí)的程序設(shè)計(jì)方法建立起來的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，它擁有某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并能像專家那樣運(yùn)用這些知識(shí)，通過推理，在那個(gè)領(lǐng)域做出智能決策。一個(gè)實(shí)用的預(yù)測專家系統(tǒng)的研制需要較長時(shí)間的原始資料積累和模型修正；另一方面，專家知識(shí)是經(jīng)過大量實(shí)踐而形成的，沒有一個(gè)明確標(biāo)準(zhǔn)，難免會(huì)引入實(shí)際工作中的各種偏差和錯(cuò)誤。電力變壓器油中溶解

20、氣體的濃度變化受負(fù)荷大小、油溫、氣壓、故障性質(zhì)及其開展快慢等因素的影響，電力運(yùn)行部門很難得到較豐富的能夠用于專家預(yù)測系統(tǒng)建模的有效歷史數(shù)據(jù)，因此到目前為止還沒有看到專家系統(tǒng)應(yīng)用于電力變壓器油中溶解氣體濃度預(yù)測的獻(xiàn)或報(bào)道。 基于灰色系統(tǒng)理論的預(yù)測技術(shù)灰色系統(tǒng)理論是中國學(xué)者鄧聚龍教授1982年3月在國際上首先提出來的?；疑到y(tǒng)指的是信息局部，局部未知，即信息不完全的系統(tǒng)?；疑A(yù)測將系統(tǒng)行為特征量的變化過程看作為一個(gè)灰色過程，利用灰色系統(tǒng)理論的微分方程模型進(jìn)行預(yù)測。它將一切隨機(jī)變量看作是在一定范圍內(nèi)變化的灰色變量，利用數(shù)據(jù)處理方法(數(shù)據(jù)生成與復(fù)原)，將雜亂無章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強(qiáng)的生成數(shù)據(jù)來加

21、以研究，。自建立以來，灰色理論在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等領(lǐng)域得到了迅速開展6 王晶.基于灰色理論模型的變壓器故障預(yù)測D.華北電力大學(xué)河北,2007.。近年來，灰色預(yù)測模型尤其是GM(1，1)模型及其改進(jìn)模型在電力變壓器故障預(yù)測方面也了一些研究成果。 優(yōu)化組合預(yù)測技術(shù)在實(shí)際預(yù)測工作中，建立預(yù)測模型受到兩方面的限制：一是不可能將所有在未來起作用的因素全部包含在模型中；另一個(gè)是很難確定眾多參數(shù)之間的精確關(guān)系。任何一種單一預(yù)測方法都只利用了局部有用信息，同時(shí)也拋棄了其它有用的信息；組合預(yù)測將不同預(yù)測模型按一定方式進(jìn)行綜合，可以盡可能利用全部的信息，到達(dá)改善預(yù)測性能的目的。優(yōu)選組合預(yù)測有兩類概念，一是指將幾種

22、預(yù)測方法所得的預(yù)測結(jié)果，選取適當(dāng)?shù)臋?quán)重進(jìn)行加權(quán)平均的一種預(yù)測方法；二是指在幾種預(yù)測方法中進(jìn)行比擬，選擇擬合度最正確或標(biāo)準(zhǔn)離差最小的預(yù)測模型作為最優(yōu)模型進(jìn)行預(yù)測。 遺傳算法遺傳算法最早起源于60年代對自然和人工自適應(yīng)系統(tǒng)的研究，是建立在達(dá)爾文的生物進(jìn)化論和孟德爾的遺傳學(xué)說根底上的算法，它模仿了生物的遺傳、進(jìn)化原理，并引用了隨機(jī)統(tǒng)計(jì)理論，是一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法。遺傳算法的主要特點(diǎn)是群體搜索策略和群體中個(gè)體間的信息交換，搜索不依賴梯度等高階信息，同時(shí)還具有算法簡單、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前已有將遺傳算法應(yīng)用于變壓器故障預(yù)測研究的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。 支持向量機(jī)支持向量機(jī)是數(shù)據(jù)挖掘的一種新方法，能對回

23、歸問題和模式識(shí)別等諸多問題進(jìn)行處理，并可應(yīng)用于預(yù)測和綜合評價(jià)等領(lǐng)域；它有著深厚的理論根底和廣闊的應(yīng)用前景，目前已取得了一定的成績。 混沌理論混沌理論是一種兼具質(zhì)性思考與量化分析的方法，用以探討動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中無法用單一的數(shù)據(jù)關(guān)系，而必須用整體、連續(xù)的數(shù)據(jù)關(guān)系才能加以解釋及預(yù)測的行為。混沌理論還被用于經(jīng)濟(jì)預(yù)測、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、礦產(chǎn)資源預(yù)測等方面。 馬爾可夫預(yù)測法馬爾可夫預(yù)測法是一種特殊的市場預(yù)測方法，主要用于市場占有率的預(yù)測和銷售期望利潤的預(yù)測，是一種預(yù)測事件發(fā)生概率的方法。馬爾可夫預(yù)測法在地理、天氣、市場預(yù)測中被廣泛應(yīng)用。 小結(jié)從上面的闡述能夠知道，目前的預(yù)測方法，并非都適合于變壓器故障預(yù)測，只有

24、較少的幾種預(yù)測方法在變壓器故障預(yù)測中得到了運(yùn)用，而這幾種方法中，每一種方法都有獨(dú)當(dāng)一面的能力，具有美好的應(yīng)用前景；每種方法本身又都有或多或少的缺陷，從而衍生出大量的優(yōu)化改進(jìn)和組合模型，使得這些預(yù)測方法更加的豐富，日趨完善7 王有元，廖瑞金.基于油色譜分析的變壓器故障在線預(yù)測方法J.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,(7):55-57.。1.3 本文的主要工作本文在基于目前大型電力變壓器故障預(yù)測方法總結(jié)分析上，選擇利用灰色理論預(yù)測方法進(jìn)行變壓器故障預(yù)測。本文在對灰色理論預(yù)測原理進(jìn)行分析的根底上，將灰色預(yù)測理論引入到電力變壓器絕緣故障預(yù)測工作中，建立起適用于電力變壓器故障預(yù)測的預(yù)測模型以及編寫

25、相應(yīng)的matlab程序進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測處理；并基于變壓器油中氣體數(shù)據(jù)以及三比值故障診斷法對變壓器故障進(jìn)行預(yù)測8 Guardado J.L., Naredo J.L. Comparative study of neural network efficiency in power transformers diagnosis using dissolved gas analysis J. IEEE Trans. Power Delivery, 2001, 16(4):643647。 本文主要展開以下幾個(gè)方面的研究工作： 總結(jié)并深入學(xué)習(xí)變壓器類型、變壓器各類故障及其診斷技術(shù)相關(guān)知識(shí)； 學(xué)習(xí)變壓器故障預(yù)測

26、技術(shù)； 對灰色系統(tǒng)預(yù)測方法做深入的研究； 建立變壓器故障灰色預(yù)測模型; 用實(shí)例證明本文提出的預(yù)測模型的有效性; 總結(jié)上述研究成果，并提出了進(jìn)一步研究的方向。第2章 變壓器故障分析目前電力系統(tǒng)中運(yùn)用的各種變壓器原理相同，均為電磁感應(yīng)；但因各種需要，它們的結(jié)構(gòu)組成并不完全相同。本章介紹各種變壓器類型以及故障類型，并著重分析目前應(yīng)用最為廣泛的油浸式變壓器的缺陷數(shù)據(jù)及其故障預(yù)測對應(yīng)關(guān)系。2.1 變壓器介紹 變壓器原理變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，將一種交流電壓的電能轉(zhuǎn)換成同一頻率的另一種交流電壓的電能。在電力系統(tǒng)中，為了將大功率的電能運(yùn)送到遠(yuǎn)距離的用戶區(qū)，需要采用升壓變壓器將發(fā)出的電

27、壓逐級升高到220kV500kV，以減少線路損耗；在電能輸送到用戶地區(qū)后，再用降壓變壓器逐級降低到配電電壓，供動(dòng)力設(shè)備、照明使用。在電力傳輸中，變壓器具有極為重要的作用。 變壓器分類變壓器可以按照用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式分別進(jìn)行如下分類。按照用途分類為：電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓變壓器、電抗器、互感器、特殊用途變壓器。按照繞組數(shù)目分類為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器。按照電源輸出相數(shù)分類為：單相變壓器、三相變壓器。按照冷卻方式分類為：以空氣為冷卻介質(zhì)的干式變壓器、以油為冷卻介質(zhì)的油浸式變壓器。按照調(diào)壓方式分類為：無載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓

28、器。按照鐵心結(jié)構(gòu)分類為：芯式變壓器、殼式變壓器。按照中性點(diǎn)絕緣水平分類為：全絕緣變壓器、分級絕緣變壓器。按照導(dǎo)線材料分類為：銅導(dǎo)線變壓器、鋁導(dǎo)線變壓器。按照防潮方式分類為：開啟式變壓器、密封式變壓器、全密封式變壓器。 變壓器的根本結(jié)構(gòu)變壓器的主要構(gòu)件是鐵芯和繞組。鐵芯和繞組通過絕緣組裝和引線組裝組成變壓器的器身，將器身裝在油箱外殼內(nèi), 浸上變壓器用絕緣油, 再配置上各種附件裝置, 就構(gòu)成了油浸電力變壓器。不浸絕緣油的器身, 直接配置附件裝置的變壓器稱為干式變壓器。變壓器附件, 按變壓器容量及電壓等級的不同有不同的設(shè)置,變壓器采用的組配件數(shù)量很多?？砂唇M配件用途分類為六大局部或稱六大裝置, 即散

29、熱裝置、調(diào)壓裝置、引出裝置、保護(hù)裝置、測量裝置和起吊運(yùn)輸裝置。 變壓器的安裝方式正確安裝變壓器是保證變壓器平安運(yùn)行的重要條件之一。變壓器安裝方式有多種。但概括起來可分為室內(nèi)、室外兩大類。室內(nèi)稱為配電室；室外有桿架式、臺(tái)墩式和落地式變臺(tái)。變壓器的室內(nèi)布置室內(nèi)布置就是把變壓器裝設(shè)在室內(nèi)，將高壓線路經(jīng)穿墻套管或用高壓電纜引入，經(jīng)高壓開關(guān)柜接至變壓器，它的低壓側(cè)經(jīng)低壓開關(guān)柜或開關(guān)板送出。需要建筑專用的變壓器室。將變壓器放置在室內(nèi)運(yùn)行，具有清潔、平安等優(yōu)點(diǎn)，但配電室必須到達(dá)1級耐火標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的通風(fēng)條件，門窗耐火，并能防止小動(dòng)物及雨水侵入。室內(nèi)通道應(yīng)寬敞，以滿足安裝上規(guī)定的要求。變壓器的室外布置變壓器

30、的室外布置根據(jù)其容量的大小、裝設(shè)地區(qū)的不同以及吊運(yùn)是否方便.通常有桿架式、臺(tái)墩式和落地式三種安裝方式。變臺(tái)是指變壓器和它的附屬設(shè)備的總稱。桿架式，桿架式變臺(tái)又分為單桿變臺(tái)、雙桿變臺(tái)和三桿變臺(tái)三種。單桿變臺(tái)是將變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在一根電桿上。適用于安裝50kVA及以下變壓器。結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、用料和占地都比擬少。雙桿變臺(tái)是在離地 2.53m 的兩根桿上安裝，在臺(tái)架上方2m 處裝設(shè)母線架，高壓引線接在母線架上，桿上還裝橫擔(dān)并安裝室外跌落熔斷器、避雷器和引線。三桿變臺(tái)由高壓線電桿和另外兩根電桿組成。高壓線電桿上只裝設(shè)高壓跌落式熔斷器，與另兩根電桿組成的臺(tái)架供安裝變壓器使用。臺(tái)墩

31、式，地臺(tái)式變臺(tái)用磚石砌成高 1.72m 的臺(tái)墩，把變壓器安放在上面。其特點(diǎn)是高壓線的終端桿可兼作低壓線路的始端桿、結(jié)構(gòu)簡單、根底牢固、造價(jià)較低。落地式，落地式變臺(tái)是把變壓器安置在地面矮臺(tái)上，適合于500kVA以上大容量的變壓器。這種變臺(tái)占地多，但拆裝、運(yùn)輸方便。為防水浸，變壓器底部基座要高出最大洪水的高度。2.2 變壓器故障分析變壓器在長時(shí)間運(yùn)行過程中，由于各種內(nèi)因外因的影響，難免發(fā)生故障。變壓器故障主要發(fā)生在繞組、鐵芯、套管、分接開關(guān)和油箱等部位。最常見的故障是繞組故障，如繞組變形、繞組和鐵芯壓緊松動(dòng)等機(jī)械故障；其中絕緣老化和層間絕緣損壞的是最多的；其次是套管損壞、分接開關(guān)失靈、絕緣油劣化，

32、鐵芯和其他零件的故障較少。電力系統(tǒng)根據(jù)引起故障的原因，一般將電力變壓器故障分為內(nèi)部故障和外部故障兩種情況：內(nèi)部故障包括：繞組和鐵芯壓緊的松動(dòng)；繞組諧振；繞組的相間短路、接地短路和繞組的匝間短路；過熱；絕緣退化；氧化；受潮；絕緣油的固態(tài)污染；局部放電；設(shè)計(jì)和制造缺陷；磁路故障，鐵芯多點(diǎn)接地；由于鐵芯、開關(guān)、引出線絕緣損傷，導(dǎo)致局部溫度過高。內(nèi)部故障會(huì)引起火災(zāi)甚至使油箱爆炸，使變壓器發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。外部故障包括：雷擊；系統(tǒng)切換誤操作；系統(tǒng)過載；系統(tǒng)故障如短路；外部故障主要表現(xiàn)在油箱殼以外套管及引線上產(chǎn)生的各種相間及接地短路。絕緣套管發(fā)生閃絡(luò)放電，上下壓引線間發(fā)生多路等，變壓器的引線發(fā)生故障，如：絕緣

33、損壞或擊穿、內(nèi)部斷線、繞組匝間層間出現(xiàn)短路以及繞組發(fā)生變形等情況。絕緣系統(tǒng)發(fā)生故障，主要指絕緣油故障和主絕緣中發(fā)生故障，一般指相間發(fā)生短路、絕緣系統(tǒng)有受潮現(xiàn)象、絕緣油出現(xiàn)異常、出現(xiàn)圍屏樹枝狀放電等9 王萬春. 大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)R.安徽省: 安徽省電力公司阜陽供電公司,2021.。下面就舉例分析一下電力變壓器實(shí)際運(yùn)行中的各種故障以及解決方案： 變壓器聲音發(fā)生異常當(dāng)壓緊鐵芯或夾件的螺絲釘松動(dòng)時(shí)，儀表指示正常，其絕緣油的油位、溫度與顏色也會(huì)沒有明顯的變化，但聲音嘈雜而大，應(yīng)立即停運(yùn)并進(jìn)行檢查；變壓器的內(nèi)部接觸不良或機(jī)體絕緣擊穿，變壓器表現(xiàn)出“ 噼啪或“吱吱的聲音，且響聲隨故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近

34、發(fā)生變化，應(yīng)立即停運(yùn)并進(jìn)行檢查；變壓器匝間短路或分接開關(guān)接觸不良，局部點(diǎn)溫度較高，導(dǎo)致附近零件嚴(yán)重發(fā)熱使油氣化。發(fā)出“咕嚕咕嚕水沸騰的聲音。應(yīng)立即停運(yùn)并進(jìn)行檢查；使用大容量動(dòng)力設(shè)備時(shí)，其負(fù)荷會(huì)發(fā)生較大變化，變壓器也會(huì)發(fā)出很大聲音，諧波分量使變壓器內(nèi)瞬間發(fā)出咯咯的間歇性聲音。應(yīng)立即停運(yùn)并進(jìn)行維修；變壓器局部零件振動(dòng)，造成機(jī)械接觸或靜電放電引起的有規(guī)律、連續(xù)的摩擦或撞擊聲，沒有太大危險(xiǎn)，不必立即停止運(yùn)行，可在方案檢修時(shí)再排查。 變壓器溫度發(fā)生異常變壓器過熱對其本身有很大的危害，溫度升高使絕緣體的機(jī)械強(qiáng)度和耐壓度降低甚至損壞絕緣體，導(dǎo)致變壓器使用壽命縮短。油溫異常升高是變壓器過熱的主要表現(xiàn)；主要表達(dá)

35、在變壓器超負(fù)荷運(yùn)行、冷卻裝置故障或絕緣油顏色變化等。當(dāng)變壓器油溫過高時(shí)，應(yīng)對以上原因逐一檢查，做出準(zhǔn)確判斷，及時(shí)處理。假設(shè)運(yùn)行儀表指示超過變壓器最大負(fù)荷，而單相變壓器組三相溫度計(jì)指示根本一致，冷卻裝置指示正常，變壓器也正常時(shí)，油溫升高就是由超負(fù)荷引起的，要對變壓器加強(qiáng)監(jiān)視，并及時(shí)向上級調(diào)度部門匯報(bào)，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷或縮短負(fù)荷時(shí)間。冷裝置發(fā)生故障，也會(huì)導(dǎo)致變壓器溫度升高；如冷卻裝置沒有投入運(yùn)行，應(yīng)立即投入運(yùn)行；冷卻裝置發(fā)生故障，要及時(shí)進(jìn)行處理，排除故障。絕緣油顏色發(fā)生顯著變化，絕緣油在運(yùn)行中可能與空氣接觸，并吸收空氣中水分，導(dǎo)致絕緣性能下降；油常在高溫環(huán)境中運(yùn)行，與氧接觸產(chǎn)生酸性氧化物，腐蝕金屬或絕緣

36、，增加介質(zhì)損耗，降低絕緣，引發(fā)閃絡(luò)使外殼或繞組被擊穿。指示發(fā)生誤報(bào)，在變壓器的運(yùn)行中，遠(yuǎn)裝置溫度指示異常，但現(xiàn)場中溫度指示正常，且無其它故障。說明遠(yuǎn)裝置測溫系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可安排時(shí)間進(jìn)行檢查10 黃卓生.淺析電力變壓器故障處理J.科技與企業(yè),2021,(7):89-90.。 變壓器油枕故障油枕油位已注滿時(shí)，呼吸器出現(xiàn)變壓器油向外噴流，但是其它裝置表現(xiàn)均為正常，停止變壓器的運(yùn)行，對變壓器進(jìn)行電氣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常。拆開視察窗進(jìn)行檢查，未看到油，這說明油枕出現(xiàn)故障。 鐵芯多點(diǎn)接地故障變壓器鐵芯出現(xiàn)兩點(diǎn)以上的接地，稱為多點(diǎn)接地；導(dǎo)致產(chǎn)生渦流，鐵芯過熱，絕緣油劣化變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)將鐵芯燒毀，接地線燒斷。

37、發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地后，要立即停電，檢查及處理吊芯。如果系統(tǒng)暫時(shí)不能停電，可采用臨時(shí)串聯(lián)電阻的方法，為外引鐵芯接地回路上串聯(lián)電阻，對環(huán)流的增加進(jìn)行限制，防止故障再發(fā)生惡化。在串聯(lián)電阻前，要對鐵芯接地回路的環(huán)流及開路電壓分別進(jìn)行測量，計(jì)算對應(yīng)串電阻的阻值。為保障變壓器正常運(yùn)行，應(yīng)防止鐵芯多點(diǎn)接地，實(shí)踐中將鐵芯與外殼進(jìn)行可靠地連接，以保證鐵芯與外殼的等電位。 絕緣老化絕緣老化導(dǎo)致大局部的變壓器都嚴(yán)重的縮短了服役時(shí)間。變壓器正常運(yùn)行中，絕緣材料也在不斷的損耗，當(dāng)使用到達(dá)一定的年限時(shí)，絕緣材料就會(huì)嚴(yán)重老化，出現(xiàn)發(fā)黑、枯焦等情況；而在超負(fù)荷運(yùn)行等條件下，其絕緣將加速老化，只要繞組稍受震蕩或略受摩擦，絕緣即可

38、完全變形甚至損壞，導(dǎo)致匝間或?qū)娱g短路。絕緣老化后絕緣性能也明顯降低，容易擊穿。制定一定的保障制度，降低老化的速度可以增加變壓器的使用年限11 蓋建輝.變壓器常見故障與事故預(yù)防J.內(nèi)江科技，2021,(3):128-130.。 放電故障根據(jù)放電的能量密度的大小，變壓器的放電故障常分為局部放電、火花放電和高能量放電三種類型。放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞，并使絕緣擊穿；另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質(zhì)損耗增大，導(dǎo)致熱擊穿。 分接開關(guān)故障無載分接開關(guān)故障變壓器漏油時(shí)，分接開關(guān)會(huì)在空氣中裸露，從而會(huì)引發(fā)分接開

39、關(guān)的絕緣受潮，容易導(dǎo)致放電短路的發(fā)生，引起變壓器的損壞。有載分接開關(guān)故障有載分接開關(guān)在頻繁的切換操作過程中，會(huì)產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致油中產(chǎn)生乙炔等可燃性氣體，此時(shí)切換開關(guān)將會(huì)造成油內(nèi)滲進(jìn)入變壓器主體油中，造成主體油箱內(nèi)可燃性氣體含量的異常增加，威脅變壓器的可靠運(yùn)行。分接頭接觸不良會(huì)導(dǎo)致局部溫度過高、防爆器失效、氣體繼電器誤動(dòng)作、閃絡(luò)或放電等12 黃婷婷.變壓器故障類型分析及防范措施研究J.科技資訊，2021,(14):131-132.。 短路引起的故障變壓器短路故障主要是變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。當(dāng)變壓器發(fā)生二次側(cè)短路、接地等故障時(shí)，二次側(cè)將會(huì)產(chǎn)生

40、高于額定電流2-3倍的短路電流，在一次側(cè)必然要產(chǎn)生很大的電流來抵消二次側(cè)短路電流的消磁作用，如此大的電流作用于高電壓繞組上，線圈內(nèi)部將產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，致使線圈壓縮，其絕緣襯墊、墊板就會(huì)松動(dòng)脫落，鐵芯夾板螺絲松弛，高壓線圈畸變或崩裂，導(dǎo)致變壓器在很短的時(shí)間內(nèi)燒毀，嚴(yán)重時(shí)可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失，因此應(yīng)引起足夠重視。變壓器二次側(cè)短路也是造成變壓器損壞最多的故障。 過電壓引起的故障電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的電壓異常升高，屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。變壓器的絕緣長期耐受工作電壓，同時(shí)還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)平安可靠地運(yùn)行。而

41、當(dāng)電壓過高超過變壓器承受幅度，就會(huì)造成變壓器故障。 變壓器過載故障隨著經(jīng)濟(jì)和科技的開展，用電負(fù)荷在增多，發(fā)電廠、用電部門在不斷的持續(xù)緩慢提升負(fù)荷。直接導(dǎo)致越來越多的變壓器超負(fù)荷運(yùn)行。過載條件下，過高的溫度導(dǎo)致了變壓器的絕緣紙板過早的老化，使得整個(gè)絕緣強(qiáng)度下降。此時(shí)假設(shè)有一定的沖擊電流，變壓器線圈溫度迅速增加，造成絕緣材料變脆弱，加速老化，形成大量裂紋甚至脫落，嚴(yán)重時(shí)使線體裸露，而造成匝間短路?；蛘哂捎谕獠抗收蠜_擊力導(dǎo)致絕緣破損進(jìn)而發(fā)生故障。確保負(fù)荷在變壓器的額定運(yùn)行條件下，不要長時(shí)間的過負(fù)荷運(yùn)行，否那么得不償失。 絕緣油劣化絕緣油在變壓器的正常運(yùn)行中起著重要作用。它可以將繞組和鐵芯等產(chǎn)生出來的

42、熱量傳遞至變壓器的冷卻裝置，因而是良好的散熱媒介，此外還可以在繞組之間、繞組與鐵芯和箱體之間起到絕緣介質(zhì)的作用。在變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，絕緣油在較高溫度下運(yùn)行，可能會(huì)溶解大量空氣，并與氧氣作用生成各種酸性氧化物，從而使得絕緣受到腐蝕，同時(shí)，還會(huì)增加絕緣油的介質(zhì)損耗，降低絕緣油的品質(zhì)，引發(fā)變壓器內(nèi)閃絡(luò)，導(dǎo)致?lián)舸┦鹿省Ａ硪环矫?，絕緣油也可能因與空氣接觸而吸收空氣中所含的水分，因水在變壓器電場的作用下容易電離分解，從而增加了絕緣油的導(dǎo)電性能，不利于變壓器的平安運(yùn)行。 滲油及套管閃烙滲油是變壓器最為常見的外表異?，F(xiàn)象。由于變壓器本體內(nèi)充滿了油，各連接部位處都有膠珠、膠墊防止油的滲漏。長時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)使變

43、壓器中某些膠珠、膠墊老化龜裂而引起滲油，導(dǎo)致絕緣受潮后性能下降，放電短路，燒毀變壓器。套管閃絡(luò)放電也是變壓器常見的外表異常之一?？諝庵杏袑?dǎo)電性能的金屬塵埃附吸在套管外表上，在變壓器套管滲油情況下，會(huì)導(dǎo)致變壓器套管吸附塵埃，假設(shè)遇上雨雪潮濕天氣，就可能會(huì)造成套管閃烙放電。在變壓器的檢查維護(hù)中，對變壓器套管滲油問題要得到及時(shí)的解決，否那么造成事故的可能性極大。 變壓器雷擊故障我們對于雷擊導(dǎo)致變壓器發(fā)生故障的研究比擬少，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候不是直接的雷擊事故就會(huì)把沖擊故障歸為“線路涌流。雷擊故障主要有兩種，一種是因?yàn)楸芾灼鹘拥仉娮柽^高，當(dāng)雷電流流經(jīng)時(shí)引發(fā)變壓器外殼電位增高，到達(dá)一定數(shù)值，就會(huì)擊穿變壓器絕緣，

44、導(dǎo)致其損壞。另一種那么是避雷器接地引下線長度太長；此時(shí)，如果某一陡度電流通過，避雷器的殘壓與接地引下線上的壓降相疊加，作用于變壓器繞組，從而破壞變壓器絕緣。防止雷擊最好的方法當(dāng)然是加裝避雷裝置，不僅可以保護(hù)變壓器本身的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還可以減少電力系統(tǒng)中的沖擊電流，減少暫態(tài)波動(dòng)的發(fā)生。 變壓器線路涌流故障線路涌流，是應(yīng)該被列入首要的故障因素。線路涌流包括：合閘過電壓、電壓峰值疊加、線路短路故障、閃絡(luò)以及震蕩方面的大電流、電壓的不正常現(xiàn)象。 這類故障對變壓器的損害最為嚴(yán)重的原因是電流、電壓過大。因此須在大電流沖擊保護(hù)充分性方面給與更多的關(guān)注。安裝過流保護(hù)監(jiān)視裝置，可以對變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量檢測報(bào)告；并

45、把結(jié)果送入電力系統(tǒng)中作為平安運(yùn)行的指標(biāo)。 變壓器質(zhì)量疏漏故障一般情況下，變壓器往往在這方面的問題并不是很大，僅有很小比例的故障歸咎于質(zhì)量疏漏缺陷。例如匝間絕緣裕度不夠、出線端松動(dòng)或無支撐、墊塊松動(dòng)、焊接不良、鐵芯絕緣不良、抗短路強(qiáng)度缺乏以及油箱中留有異物。所以并沒有引起太大的關(guān)注，只是偶爾發(fā)生。 變壓器的維護(hù)故障不正當(dāng)?shù)木S護(hù)也會(huì)引起變壓器故障。主要是由于保養(yǎng)不夠、未裝控制或控制裝的裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢堆積和自然界的電氣化學(xué)腐蝕13 李會(huì)敏.變壓器故障的原因分析及運(yùn)行維護(hù)建議J.城市建設(shè)研究理論，2021,(35):142-144.。 磁路故障變壓器磁路故障主要是變壓器鐵芯組故障引起的。

46、變壓器正常運(yùn)行時(shí)，繞組四周會(huì)存在交變的磁場，在電磁感應(yīng)作用下，外殼與鐵芯之間、鐵芯與低壓繞組之間以及低壓繞組與高壓繞組之間會(huì)存在寄生電容，帶電繞組正是通過其耦合作用，使得鐵芯對地產(chǎn)生懸浮電位。因鐵芯等各個(gè)金屬構(gòu)件距離繞組的空間不等，金屬構(gòu)件之間有電位差的存在，當(dāng)這種電位差到達(dá)一定限度時(shí)就會(huì)擊穿其間的絕緣，產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象，影響變壓器內(nèi)絕緣等性能。 變壓器受潮故障受潮是不可防止的，由于種種外部自然原因，常常使管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。變壓器的設(shè)計(jì)和建造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與安裝地點(diǎn)相配套。假設(shè)置于戶外，確定該變壓器適于戶外運(yùn)行，變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急

47、劇下降。變壓器引線是靠套管支撐和絕緣的，假設(shè)套管上端帽罩封閉不嚴(yán)而進(jìn)水，引線主絕緣受潮而擊穿，就會(huì)造成內(nèi)部閃絡(luò)，發(fā)生故障。變壓器(除小型配電變壓器)的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)，以確保正確地檢測水分并通過過濾將其去除。 變壓器破壞及成心損壞這類故障主要是人為的外在破壞行為，常常發(fā)生在線路末端直接連接用戶的變壓器，不過這種破壞是很不常見的。 變壓器連接松動(dòng)故障這類事故包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養(yǎng)情況，最為突出的問題就是不同性質(zhì)金屬之間不當(dāng)?shù)呐浜希沁@種情況在慢慢的減少，另一個(gè)問題就是螺栓連接間的緊固不恰當(dāng)，連接松動(dòng)也可以包括在維護(hù)缺乏一類中 14 王慶豐.變壓器常見故障處理J.科技傳播，2

48、021,(22):131-132.。2.3 結(jié)論變壓器作為電網(wǎng)中的一個(gè)重要設(shè)備，從投入工作就要求它不間斷的工作，其運(yùn)行關(guān)系著電力供給的穩(wěn)定性；因此，實(shí)踐中有差動(dòng)、避雷器等多重保護(hù)。但由干其受雷擊過電壓、絕緣老化、絕緣油劣化等多種因素的影響，變壓器的事故率仍然很高，惡性事故和重大損失也時(shí)有發(fā)生。只有保證變壓器平安正常的運(yùn)行，才能保證電力系統(tǒng)平安、可靠、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。掌握變壓器運(yùn)行狀況，熟悉變壓器故障的形成原因及一些相關(guān)處理，采取必要的保護(hù)措施，就能有效降低變壓器故障率。采取有針對性的防范措施，定期進(jìn)行檢測與維護(hù)，加大變壓器巡視檢查力度，準(zhǔn)確、及時(shí)發(fā)生存在的隱患，就可以排除平安隱患，保障變壓器的正常

49、、穩(wěn)定工作和電力系統(tǒng)的平安運(yùn)行15 馮川.變壓器故障診斷技術(shù)研究J.硅谷,2021,(7).。在以后的建設(shè)運(yùn)行中我們可制訂一個(gè)整體的維護(hù)、檢查和試驗(yàn)的規(guī)劃；良好的維護(hù)制度將有助于變壓器獲得最大的使用壽命，不但可以降低變壓器故障的發(fā)生，減輕電力中斷造成的不良影響，還可以節(jié)約大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，減少社會(huì)本錢的支出16 李楠.基于支持向量機(jī)的電力變壓器狀態(tài)評估D.華北電力大學(xué)河北,2021.。根據(jù)上述分析，給出以下運(yùn)行和維護(hù)建議：安裝及運(yùn)行：確保負(fù)荷在變壓器設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，在油冷變壓器中要監(jiān)視頂層油溫；變壓器的安裝地點(diǎn)應(yīng)與其設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)；保護(hù)變壓器不受雷擊及外部損壞危險(xiǎn)17 莫善區(qū).變壓器在

50、線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)研究D.廣東工業(yè)大學(xué),2021.。經(jīng)常維護(hù)：保持瓷套管及絕緣子的清潔，定期檢查瓷套管外部無裂紋、破損、臟污及放電痕跡，瓷套根部有無放電痕跡；在油冷卻系統(tǒng)中，檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及限制油流動(dòng)的機(jī)械損傷；保證電氣連接的緊固可靠；定期檢查分接開關(guān)，檢驗(yàn)觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性等；每三年應(yīng)對變壓器線圈、套管以及避雷器進(jìn)行介質(zhì)損壞的檢測；每年檢驗(yàn)避雷器接地的可靠性。旱季應(yīng)檢測接地電阻，其值不應(yīng)超過5。 結(jié)語：近年來國內(nèi)外一些電力部門開始采用電力設(shè)備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)，不需要外接高壓電源，在電力設(shè)備照常運(yùn)行的條件下隨讀取試驗(yàn)結(jié)果，因此可以及時(shí)方案和安排電力設(shè)備的

51、維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修。因此借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，利用先進(jìn)在線監(jiān)測設(shè)備，加強(qiáng)狀態(tài)維護(hù)模式，可以使電力供給更加平安可靠18 彭亮，郭建強(qiáng).變壓器故障的統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)防方法J.科技資訊，2021，(22):78-81.。2.4 本章小結(jié)本章介紹了變壓器的分類，以及變壓器根本結(jié)構(gòu)和安裝方式，并具體分析了各種變壓器故障以及相關(guān)診斷方式和解決方式，并在最后給出了變壓器運(yùn)行維護(hù)相關(guān)的建議。為后文基于油中氣體的三比值故障診斷法以及故障預(yù)測奠定了良好的理論根底和工作準(zhǔn)備。第3章 變壓器油中溶解氣體與故障的關(guān)系目前，絕大多數(shù)大型電力變壓器選用油紙或油和紙板組成的絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生熱故障、放電性故障或者油、紙老化時(shí)

52、均會(huì)產(chǎn)生各種氣體；油中溶解氣體的組分和含量可以作為反映油浸式電力變壓器內(nèi)部絕緣故障的特征量。正常運(yùn)行中變壓器油中溶解氣體含量很少，主要成分是氧和氮。油、紙等絕緣介質(zhì)降解過程所產(chǎn)生的氣體能溶解于變壓器油中，也能釋放到油面上，每種氣體在一定的溫度、壓力下到達(dá)溶解和釋放的動(dòng)平衡，最終將到達(dá)溶解的飽和或接近飽和狀態(tài)19 楊啟平，薛五德.變壓器故障診斷技術(shù)的研究J.變壓器，2002,(10).。3.1 變壓器油中溶解氣體的來源運(yùn)行中的變壓器，由于受到電場、熱、濕度、氧的作用，油和有機(jī)絕緣材料將隨運(yùn)行時(shí)間而發(fā)生速度緩慢的老化和分解，除產(chǎn)生一些非氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還會(huì)產(chǎn)生少量的氫、低分子烴類氣體以及碳的氧化

53、物。烴類氣體：油中C1、C2總烴含量一般低于150pL/L，但使用年久的變壓器,C3、C4烴類氣體明顯增多；氫：油中氫含量一般低于150pL/L；碳的氧化物：油中CO、CO2含量與設(shè)備運(yùn)行年限有關(guān) 20 Pei Zichun. Research on the predicting Algorithm of Power Transformers FaultD. Xihua University,2021.。3.2 變壓器油中氣體特征 過熱故障熱性故障是由于熱應(yīng)力所造成的絕緣加速劣化，具有中等水平的能量密度。產(chǎn)生熱性故障的原因有：導(dǎo)線過電流；鐵芯局部短路、多點(diǎn)接地、形成環(huán)流；分接開關(guān)接觸不良、接線

54、焊接不良、電磁屏蔽不良、使漏磁集中；油道堵塞，影響散熱等。當(dāng)固體材料局部過熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量CO和CO2，且CO/ CO2>10；當(dāng)油局部過熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量乙烯和甲烷，隨著溫度升高，乙烷和氫氣的含量增加：當(dāng)變壓器油嚴(yán)重過熱對，才產(chǎn)生少量乙炔。根據(jù)其嚴(yán)重程度(即故障時(shí)溫度的上下)，熱性故障常被分為輕度過熱(T<150)、低溫過熱(150<T<300)、中溫過熱(300<T<700)、高溫過熱(T>700)四種故障情況。 放電故障高能量放電，又稱電弧放電。如由線圈匝間、層間絕緣擊穿，過電壓引起的內(nèi)部閃絡(luò)，引線斷裂的閃弧，分接開關(guān)的飛弧等，故障氣體產(chǎn)生劇烈，產(chǎn)

55、氣量大，故障氣體往往來不及溶解于油而聚集到氣體繼電器引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作。其特征氣體為乙炔和氫氣，其次為乙烯、甲烷，如果涉及固體絕緣，瓦斯氣和油中氣的CO含量高。低能量放電，一般是火花放電。它是一種間隙性放電故障，如鐵芯片間、鐵芯接地片接觸不良造成的懸浮電位放電；分接開關(guān)拔插懸浮電位放電等，其特征氣體為乙炔和氫氣，但由于故障能量較小，總烴一般不會(huì)高。局部放電，特征氣體氫組分最多(占總烴的85以上)，其次是CH4，當(dāng)放電能量高時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量乙炔。 受潮在變壓器內(nèi)部進(jìn)水受潮時(shí)，油中水分和帶濕雜質(zhì)易形成“小橋，或者固體絕緣中含有的水分加上內(nèi)部氣隙孔洞在局部放電作用下放出氫氣。另外，水分在電場作用下發(fā)生電解

56、作用，水與鐵又會(huì)發(fā)生電化學(xué)反響，都可產(chǎn)生大量氫氣。根據(jù)以上分析，可歸納變壓器故障與產(chǎn)氣特征的一般規(guī)律，如表3.1所示21 葉品勇.基于油中溶解氣體分析的變壓器故障預(yù)測D.南京理工大學(xué),2007.。表 變壓器油中溶解氣體分析故障類型產(chǎn)生的組要?dú)怏w組分產(chǎn)生的次要?dú)怏w組分過熱油CH4、C2H4H2、C2H6油和絕緣紙CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油中有電弧油H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油和絕緣紙H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6油、絕緣紙中局部放電H2、CH4、COC2H6、CO2油中局部放電H2、CH4、C2H2C2H6油中火花放電C2H2、H2進(jìn)水受潮