變壓器故障診斷技術研究
2023年3月10日
隨著電力系統規模的不斷擴大，變電站的數量逐步增加，對變電站電氣裝置的可靠性及技術水平要求也日益提高，現階段國家電力公司正大力推廣的電力裝置狀態監測與可靠性維修正如火如荼的在各地展開，珠江三角地區，正在進行電力系統的公升級改造。
電力裝置狀態監測和故障診斷主要是對當前裝置前期的、潛伏性故障通過各種技術手段找出它的故障規律，對這類故障的診斷是目前電力系統研究的熱點之一。這與瞬時性的、保護動作之後的故障判斷是乙個問題的兩個方面，繼電保護並不能解決隱藏的、潛伏性的前期故障，所以研究電力裝置狀態監測與故障診斷具有重要意義。 電力裝置狀態監測與故障診斷不僅是裝置狀態檢修模式的基礎，也符合變電站綜合自動化正在實施的電氣執行模式的需要。
無論是常規變電站還是無人值守變電站，在其監控系統中，都需要增加乙個**監測和故障診斷專家系統用以作為輔助決策手段，進而提高監控能力。要想實現真正的無人值守，需要加入電氣裝置**監測和故障診斷的內容，這樣變電站綜合自動化才更加完善和更有效。所以在測量、控制、訊號、保護和遠動等綜合自動化的基礎上，如能融合電力裝置**監測與故障診斷系統，必將推動變電站綜合自動化向前發展，這對提高我國變電站綜合自動化水平具有重要意義。
目前電力企業實行的以《電氣裝置預防性試驗》為基礎的裝置檢修制度，對電力裝置故障前期診斷有一定的積極作用，有利於裝置的安全執行，但是也存在著明顯的缺點，傳統預防性試驗由於試驗電壓低，而且是在離線停電狀態下進行的，難以真實反映執行電壓下的絕緣性能和整個裝置工作情況，所以最終檢測結果的可信度大大降低，這就是即使整體預防性試驗合格，仍然時有故障發生的原因。另外有些初始執行狀態很好的裝置，經過帶有一定盲目性的檢修後，反而破壞了原有的良好狀態。據不完全統計，1985～1990 年間全國有 80%的變壓器事故是在預防性試驗合格的情況下發生的；福建省 1984～1988 年電力裝置事故中，近 90%的裝置歷年來的預試資料結果是合格的；貴陽電力局 1998 年站街變206 開關 ct 在高壓試驗中合格，但卻發生了**的事故。
據某地區 2001 年統計，全年因檢修裝置停電共 267 小時，影響供電量為58.468 萬 kwh，佔全年總供電量 105353.3250 萬 kwh 的 6%，按 0.
56 元/kwh 計算，減少供電投入 32.74 萬元，而維修裝置成本每年為 690 萬元，佔總成本的 40%，佔每1kw 小時供電成本的 80%。以時間為基礎的定期維修存在著「維修過剩、維修不足」「小病大治、無病亦治」的盲目維修現象。
盲目維修帶來的不僅是低效與無效，有時還可能是「負」效，即不修到好，在頻繁的超量維修中遭損壞，尤其是進口裝置維修損壞的現象時常發生。超量維修還會增加誤操作的機率，甚至還增加了發生人身**事故的可能性。所以破除單純以時間為基礎的裝置維修制度，建立以狀態監測為基礎的裝置維修制度，是維修工作擺脫盲目性走向更加科學化的一場深刻變革。
近年來有關資料表明，開展電力裝置故障診斷技術的研究和應用不僅可以使裝置減少事故的發生，而且能帶來可觀的經濟收益。美國 pekrul 發電廠實施故障診斷技術後的經濟效益情況分析(見表1-1)表明故障診斷系統的收益達投入的 36 倍。
表1-1
針對上述情況國家電力公司發輸電部早在 2001 年就在寧波召開了電力裝置**監測與故障診斷研討會，而且專門編髮了《火力發電廠實施裝置狀態檢修的指導意見》，非常明確的提出了電力裝置狀態檢修的目的、意義和指導原則。他要求各分公司、省（區、市）電力公司可結合本公司的實際，制訂實施裝置狀態檢修規劃、具體步驟，並在基礎管理好、人員素質高和裝置狀況比較好的電廠進行試點，在試點成功的基礎上，適當加大推廣力度。國家電力公司建議先在一定範圍內開展工作，對部分a 級和 b 級裝置實施狀態檢修，主要包括下列輔機裝置：
鍋爐送風機、一次風機及其電機；磨煤機、排粉機、輸煤皮帶及其電機；粗粉分離器、細粉分離器；電除塵器；爐水幫浦、給水幫浦組、迴圈水幫浦、凝結水幫浦；加藥幫浦、除鹽水幫浦及其驅動裝置；高壓加 1熱器、低壓加熱器、凝汽器；主變壓器、高備變、高廠變；55kv、220kv、110kv高壓開關、廠用高壓開關等。與此同時，國家電力公司要求各省電力實驗研究院負責研究以可靠性為中心的檢修（rcm）分析方法和計算機檢修管理系統（cmms）的開發，並且著力研究電力裝置的診斷模式和先進技術手段，現在各電力企業和研究院所正大力實施試點推進工作。因此改變現行的預防性維修制度是大勢所趨，其發展方向應該是採用**監測及故障診斷技術，並探索以可靠性為中心的狀態檢修。
本專案以電力裝置-變壓器為物件，闡述了智慧型化技術在變壓器故障診斷中的應用，介紹故障診斷的發展歷史、研究現狀以及未來**監測發展的趨勢，提出了對這些問題的研究思路和解決方法，明確了專案研究的主要內容。
為了解決變壓器故障診斷中所遇到的主要技術難題，突破常規方法進行故障診斷的侷限，本專案充分研究不同型別神經網路用於變壓器絕緣故障診斷的數學模型特點並進行比較分析，提出了基於支援向量機、多項式對映和幾何分類器，解決電力裝置故障徵兆、故障原因和故障機理之間的複雜關係。
最後，將變電站作為乙個系統整體進行**監測設計，提出了大中型變電站的集中式**狀態監測方案，並闡述了能夠對變電站中變壓器、斷路器、避雷器以及容性絕緣裝置等進行綜合**狀態監測的系統結構，提出了進一步研究的方向。
電力裝置**監測技術的發展，大體經歷了以下三個階段：
第一階段：帶電測試階段。這一階段始於 70 年代左右，當時人們僅僅是為了不停電而對電氣裝置的某些絕緣引數（主要是洩漏電流）進行直接測量。
這一階段的特點是結構簡單，測試專案少，測試的靈敏度較差，第乙個階段應用範圍較小，未能得到普及應用。
第二階段：從 80 年代開始，出現了各種專用的帶電測試儀器，使**監測技術開始從傳統的模擬量測試走向數位化測量，擺脫將測試儀器直接接入測試迴路中的傳統測量模式，而代之以利用感測器將被測量轉換成數字儀器可直接測量的電氣訊號。同時還出現一些其他通過非電量測量來反映裝置狀況的測試儀器，如遠紅外裝置、超聲裝置等。
這一時期具有代表性的帶電測試儀器是日本的 lcd-4 型避雷器洩漏電流測試儀。
第三階段：從 90 年代開始，出現了以數字波形採集和處理技術為核心的微機多功能**監測系統。利用先進的感測器、計算機、數字波形採集和處理等高新技術，實現更多的絕緣引數（如介質損失角正切值 tanδ、電容量、洩漏電流、區域性放電、色譜等）**監測。
這種監測系統可以實時連續地巡迴監測各被測量，因此，監測內容豐富、資訊量大、處理速度快，對監測結果可顯示、儲存、列印、遠傳及越限報警，實現絕緣監測的全部自動化，代表了當今**監測的發展方向。 國外開展**監測技術的研究較早，早在 1951 年，美國西屋公司的詹森(john s. johnson)針對執行中的發電機因槽放電導致電機損壞現象，研究並監視了電機執行條件下的槽放電現象。
60 年代美國率先開發**監測技術，成立了龐大的研究機構，每年召開 1-2 次學術交流會議。70 年代加拿大、日本、前蘇聯等國家的**監測技術開始起步，並得到迅速發展。其中加拿大於 1975 年研製成功油中氣體分析**監測裝置；日本於 70 年代末研製成功油中氫氣的監測裝置、80 年代研製了變壓器區域性放電的監測裝置；前蘇聯**監測技術也發展較快，特別是電容性裝置絕緣監測和區域性放電的**監測方面，有較強的技術實力。
我國**監測技術起始於 80 年代，在短短的二十年裡得到了迅速發展。各單位相繼研製了不同型別的監測裝置。主要有各省電力部門研製的電容性裝置監測裝置(主要監測介質損耗、電容值、三相不平衡電流)以及電力研究院所研製的各種型別區域性放電監測系統。
清華大學、西安交通大學等高校則開始了絕緣診斷技術的研究。1985 年以後，國家先後將一些諸如「電力裝置執行中區域性放電數位化監測裝置和相應的微機系統」、「大型汽輪發電機故障**監測系統」專案列入「七五」和「八五」攻關專案。隨後，機械部、電力部也先後將諸如「大電機絕緣**監測技術的研究』、「**區域性放電抗干擾」列入重大科技專案，標誌著我國的電力裝置**監測技術進入全速發展階段。
1．電力變壓器**監測研究現狀
變壓器油中氣體的**監測由於具有實時性和連續性特點，對監測的裝置能及時發現存在的故障，所以一直受到人們的重視。國外的一些公司和研究機構相繼開發出了自己的**監測系統，如日本關西電力和三菱電機公司採用色譜分離技術於 1981 年研製出「變壓器油中氣體自動分析裝置」並投入現場試用，可以**監測油中永久性氣體和烴類氣體等 11 種組分的含量變化。美國的一些公司也開發了相應的系統，包括色譜、油溫、油中水分、套管特性、局放、油中水分和有載分接開關狀況等多個監測專案，歐洲的公司也推出了類似的系統，而且開發了新型的感測器。
總體而言，變壓器**監測系統的發展是比較迅速的。
近年來國內研製出用色譜柱分離氣體，通過半導體感測器檢測 6 種氣體組分含量的色譜**監測裝置，使色譜**監測技術有了新的進展。我國從 20 世紀 90 年代初開始研製色譜**監測裝置，經過多年不斷的探索與實踐，已逐步走向應用化階段。有文獻介紹變壓器油中溶解氣體色譜**分析，該裝置可以隨時監視變壓器的執行。
裝置的執行由變電站值班人員進行操作，交**時可檢視濃度曲線趨勢圖，根據產氣速率隨時修改投入時間和週期。jfy-3 型變壓器區域性放電**監測系統能連續監測多台大型變壓器的區域性放電，並具有事故追憶、故障報警和定位等功能。它採用寬頻多通道、大容量、高取樣率資料取樣，運用多種數字訊號處理方法抑制干擾，採取電-聲聯合監測方式，以測定放電點定位。
已有大型變壓器絕緣**監測報警裝置，能監測 5000pc 以上的故障放電及鐵芯多點接地故障，自動顯示、記錄區域性放電幅值及工頻電流參量、報警次數。
版 電力變壓器故障分析與診斷方案
摘要 電力變壓器是電力系統中最關鍵的裝置之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，並提供電力服務。因此，變壓器的正常執行是對電力系統安全 可靠 優質 經濟執行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發生。但由於變壓器長期執行，故障和事故總不可能完全避免，且引發故障和事故又出於眾多方面的原...
電力變壓器高壓試驗技術及故障處理措施
作者 劉戎武 科學與財富 2016年第31期 摘要 隨著科學技術不斷的發展，我國電力變壓器的功能性 安全性不斷提高，已經應用到各個領域中，並成為生活 生產中必不可少的供電裝置之一。電力變壓器能夠被安全的應用與推廣，主要是通過電力變壓器高壓試驗結果的肯定，但是由於我國電力變壓器高壓試驗過程中技術還不夠...
ACS600變頻器的故障診斷與對策研究結題報告
變頻技術隨著微電子學，電力電子技術 電子計算機 自動控制理論等的發展，已進入乙個嶄新的時代，其應用範圍幾乎擴大到各種用電場合和裝置。其優越性不僅是節能，而且也是一種嶄新的控制手段。它可改變原有的生產工藝更規範化，使各種工藝引數都處於最佳狀態，對實現自動化，提高企業產品質量，生產效率，產品合格率，延長...