对油浸式变压器故障诊断的研究论文

精品范文时间：2024-01-03 07:13:18 收藏本文下载本文

第1篇：对油浸式变压器故障诊断的研究论文

对油浸式变压器故障诊断的研究论文

　对油浸式变压器故障诊断的研究

摘要：变压器是电力系统中的中的重要设备，它的正常运行对电力系统起着至关重要的作用。针对变压器的故障诊断方法，主要有传统比值法以及各种智能诊断方法。针对传统比值法和各种智能诊断方法编码不全，编码与故障类型对应关系太过绝对等缺点。本文将支持向量机、遗传算法和粗糙集相结合，应用到变压器故障诊断中。经过实例证明，该方法切实可行，诊断结果证明了本方法的有效性。

关键词：变压器故障诊断粗糙集支持向量机遗传算法

变压器是电力系统中分布最广泛、造价高昂、结构复杂的电气设备之一，担负着电能传送和电压转换的重任，它的安全运行直接影响了整个电力系统的安全性和稳定性。随着电力网络的负荷加重，变压器发生故障的概率越来越高。另一个方面由于变压器结构复杂，发生问题时判断故障及检修故障也很复杂。因此研究变压器的故障，对变压器早期出现的故障进行诊断研究，提高整个电力系统供电的可靠性，有着十分重要的作用。目前最有效的手段是对油中溶解气体的分析。对油中气体分析的判断变压器故障类型的方法，由以往常用的三比值法逐渐过渡到智能诊断方法。本文首先对基于油中溶解气体分析变压器故障类型的方法进行了研究，分析了传统比值法的优缺点，进而提出了利用遗传算法对支持向量机进行参数寻优，探索了一种新的智能变压器故障诊断方法。

1 变压器故障诊断现状研究

对油浸式变压器来说，现状都是用油作为散热和绝缘材料，在运行中，油与中间的固体有机材料因故障会逐渐老化和分解，同时油中会产生少量的各种气体。因为不同故障，产生的'气体比例、含量不同，所以就可以利用对油中气体的分析，来判断故障类型。利用这种方法对油中溶解气体进行实时监测，就可以及时发现故障信息，避免灾难性隐患的出现。这种方法，能在变压器带电工作时进行监测，不受电磁干扰的影响。基于油中溶解气体分析的变压器故障诊断有一些传统方法，最常见的是三比值法。传统方法对故障诊断有一定效果，但也有一些问题，比如编码的设定、编码范围边界的区分太过绝对、编码与故障类型的对应太刻板，反而不利于故障诊断。随着人工智能的发展，对变压器故障诊断的研究也进入了智能诊断阶段。对于智能诊断方法来说，需要大量的样本信息来保证模型的建立。但是变压器因为自身的复杂性，以及现场采集手段单一而导致变压器试验样本信息不完备、试验样本少，导致了智能判断不能进行完善的判断。鉴于此，我单位在故障诊断中适当应用了智能算法，以确保故障诊断准确无误。

2 常用变压器故障诊断方法

2.1 基于粗糙集的变压器故障样本的处理

以油中溶解气体的分析作为基础，利用支持向量机算法建立一个模型。该模型的输入是油中溶解气体，输出是变压器故障类型。利用粗糙集的方法对变压器故障样本进行处理和分析，为了对输入特征进行优化，应该以约简后的故障样本作为新样本用于模型诊断。首先利用基于粗糙集理论的工具Rosetta对搜集到的故障数据样本进行处理。其次，经处理的数据可通过等频率离散法进行离散化。最后，应用Genetic algorithm算法约简离散后的原始决策表来优化原始决策表的条件属性，做好数据预处理，为诊断变压器故障创造条件。

2.2 基于遗传支持向量机在变压器故障诊断中的应用

在小样本的情况下，传统的变压器智能诊断方法效果还不理想。但现行测试手段尚有不完善之处，无法获取更多的样本用于变压器的智能故障诊断。鉴于此，我们将支持向量机算法引入变压器故障诊断中。另一方面，鉴于支持向量机的参数寻优具体依赖于网格搜索、经验选择等。这些方法有准确率不高、训练时间过长等缺点。针对此，为提高诊断模型的正确判断率，又在支持向量机参数寻优中引入了遗传算法。

2.3 基于粗糙集和遗传支持向量机的变压器故障诊断模型实现及结果对比分析

利用建立的基于粗糙集和遗传支持向量机的模型，对获取的300个变压器原始故障样本，在条件属性中加入了16个气体比值，决策属性采用六种常见的变压器故障类型，通过连续气体比值等频离散化后，构建原始决策表，规格为300*17。另一方面，针对原始决策表，应用Genetic algorithm属性约简算法对其进行属性约简和规则合并。同时为了证明所选方法的优越性，将基于粗糙集和遗传支持向量机的变压器故障诊断模型和传统的智能判断方法进行对比，经过多次实验、分析比较，得到了随着本文算法的加入，对故障的分类和判断的准确率得到了大幅提高。

3 结语

利用基于粗糙集和遗传支持向量机的变压器故障诊断模型对变压器进行故障诊断，能使故障分类准确率得到大幅提高。在同样的输入条件下，诊断结果要优于传统三比值法及智能判断方法。通过对8组经过有关部门提取的数据进行判断，能达到100%的正确判断率。不过虽然基于粗糙集和遗传支持向量机的变压器故障诊断模型能够得到较为理想的诊断效果，但是还有一些方面需要探讨，比如现在只是讨论了对单一故障类型的判断，如果多种类型故障同时出现，还没有进行研究。我相信，随着科学技术的不断发展，对油浸式变压器的故障诊断方法一定会得到进一步的应用。

第2篇：油浸式变压器的故障处理

油浸式变压器的故障处理

电能是一种使用方便的优质二次能源，广泛应用在国民经济生产、生活各个领域，电力工业是重要的能源生产部门，变压器在电力工业生产中占有十分重要的位置，是输配电系统重要组成部分。而变压器运行的好坏关系到电力系统中其它输配电设备能否正常运行，及工农业生产能否正常进行，为使变电运行及检修人员做好变压器运行经常性的检查及维护工作，在此探讨变压器的运行故障现象处理。

变压器在运行中常见的故障有绕组、套管和分接开关及铁芯、油箱及其它附件的故障等。

1、绕组故障

主要有匝间短路、绕组接地、相间短路，断线及接头开焊等。

(1)匝间短路：由于绕组导线本身的绝缘损坏产生的短路故障。匝间短路故障的现象是产生匝间短路时，变压器过热油温增高，电源侧电流略有增大；有时油中有“吱吱”声和“咕嘟”声时咕嘟冒气泡声，严重时，油枕喷油；匝间短路故障产生的原因是变压器运行长期过载使匝间绝缘损坏。

（2）绕组接地：绕组接地是绕组对接地的部分短路。绕组接地时，变压器油质变坏，长时间接地会使接地相绕组绝缘老化及损坏，绕组接地产生的原因，雷电大气过电压及操作过电压的作用使绕组受到短路电流的冲击发生变形，主绝缘损坏、折断；变压器油受潮后绝缘强度降低。

（3）相间短路：相间短路是指绕组相间的绝缘被击穿造成短路产生相间的短路时，变压器油温剧增，油枕喷油主变三侧开关掉闸，变压器相间短路是由于变压器的主绝缘老化绝缘降低，变压器油击穿电压偏低，或者因其它故障扩大而引起的如绕组的匝间短路和接地故障，由于电弧及熔化的铜(铝)粒子四散飞溅，使事故蔓延，扩大发展为相间短路，发生相间短路时应立即汇报值班调度员和上级领导，并请检修部门及时查清故障原因并处理，使变压器尽快恢复运行。

（4）绕组和引线断线：绕组和引线断线时，往往发生电弧使变压器油分解、气化有时造成相间短路，其原因多是由于导线内部焊接不良，过热而熔断或匝间短路而烧断以及短路应力造成的绕组折断。

2、套管故障

变压器套管积垢，在大雾或小雨时造成污闪，使变压器高压侧单相接地或相间短路。

3、严重渗漏

变压器运行渗漏油严重或连续从破损处不断外溢以致油位计已看不到油位，此时应立即将变压器停用进行补漏和加油，引起变压器渗漏油的原因有焊缝开裂或密封件失效，运行中受到震动外力冲撞油箱锈蚀严重而破损等。

4、分接开关故障

常见的故障有分接开关接触不良或位置不准，触头表面熔化与灼伤及相间触头放电或各分接头放电。

（1）无载分接开关故障：无载分接开关弹簧压力不足滚轮压力不均，接触不良，有效接触面积减小，此外，开关接触处存在油污，接触电阻增大，在运行时将引起分接头接触面烧伤，若引出线连接或焊接不良，当受到短路电流冲击时将导致分接开关发生故障，由于分接开关编号错误，电压调节后达不到预定的要求，导致三相电压不平衡，产生环流，增加损耗，引起变压器故障。分接开关分接头板的相间绝缘距离不够，绝缘材料上有油泥堆积成受潮，当发生过电压时，也将使分接开关相间短路发生故障。

（2）有分接开关的故障：有载分接开关的密封不严时，由于雨水侵入将导致分接开关相间短路，分接开关的限流阻抗在切换过程中，可能被击穿、烧断，在触头间的电弧可能越拉越长，使故障扩大，造成变压器故障，由于分接开关有时滚轮卡住，使分按开关停在过渡位置上，造成相间短路。由于分接开关的附加油箱密封不严，造成油箱内与变压器内的油相通，使分接开关的油位指示出现假油位，达不到标准要求，当分接开关带电操作时，将危及分接开关的安全运行。

5、过电压引起的故障

运行中的变压器受到雷击时，由于雷电的电位很高，将造成变电压器外部过电压，当电力系统的某些参数发生变化时，由于电磁振荡的原因，将引起变压器内部过电压，这两类过电压所引起的变压器损坏大多是绕组主绝缘击穿，造成变压器故障。为了防止变压器过电压引起故障，一般要求变压器高压侧装设有避雷器保护，在低压侧也装设避雷器。

6、铁芯的故障

铁芯的故障大部分原因是铁芯柱的穿心螺杆或铁芯的夹紧螺杆的绝缘损坏而引起的，其后果可能使穿心螺杆与铁芯迭片造成两点连接，出现环流引起局部发热，甚至引起铁芯的局部烧毁，也可能造成铁芯迭片局部短路，产生涡流过流，引起迭片间绝缘损坏，使变压器空载损失增大，绝缘油劣化。运行中变压器发生故障后，如果判明是绕组或铁芯故障应吊芯检查，查明原因并处理后，经试验合格后，变压器方可投入运行。

7、变压器瓦斯保护故障

瓦斯保护是变压器的主保护，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯作用于跳闸：

①轻瓦斯保护动作后发出信号其原因是：变压器内部有轻微故障，变压器内部存在空气；二次回路故障等。运行人员应立即检查，如未发现异常现象应进行气体取样分析。

②重瓦斯保护动作跳闸时，可能是变压器内部发生严重故障引起油分解出大量气体，也可能是二次回路故障，出现瓦斯保护动作跳闸，应先投入备用变压器，然后进行外部检查，检查油枕防爆门、各焊缝是否裂开、变压器外壳是否变形，最后检查气体的可燃性。

8、渗漏油现象

变压器油的油面过低，使套管引线和分接开关暴露于空气中，绝缘水平将大大降低，因此易引起击穿放电。

声音异常

变压器在正常运行时，会发出连续均匀的“嗡嗡”声。如果产生的声音不均匀或有其他特殊的响声，就应视为变压器运行不正常，并可根据声音的不同查找出故障，进行及时处主要有以下几方面故障：

电网发生过电压。电网发生单相接地或电磁共振时，变压器声音比平常尖锐。出现这种情况时，可结合电压表计的指示进行综合判断。

变压器过载运行。负荷变化大，又因谐波作用，变压器内瞬间发生“哇哇”声或“咯咯”的间歇声，监视测量仪表指针发生摆动，且音调高、音量大。

变压器夹件或螺丝钉松动、声音比平常大且有明显的杂音，但电流、电压又无明显异常时，则可能是内部夹件或压紧铁芯的螺丝钉松动，导致硅钢片振动增大。

变压器局部放电。若变压器的跌落式熔断器或分接开关接触不良时，有“吱吱”的放电声；若变压器的变压套管脏污，表面釉质脱落或有裂纹存在，可听到“嘶嘶”声；若变压一器内部局部放电或电接不良，则会发出“吱吱”或“僻啪”声，而这种声音会随离故障的远近而变化，这时，应对变压器马上进行停用检测。