【正文】 蝕，同時，還會增加絕緣油的介質(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? 絕緣油劣化 絕緣油在變壓器的正常運行中起著重要作用?；蛘哂捎谕獠抗收蠜_擊力導(dǎo)致絕緣破損進而發(fā)生故障。 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，使得整個絕緣強度下降。 變壓器過載故障 隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，用電負荷在增多，發(fā)電廠、用電部門在不斷的持續(xù)緩慢提升負荷。變壓器的絕緣長期耐受工作電壓，同時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)安全可靠地運行。變壓器二 次側(cè)短路也是造成變壓器損壞最多的故障。 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 。 ⑵ 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，會產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致油中產(chǎn)生乙炔等可燃性氣體，此時切換開關(guān)將會造成油內(nèi)滲進入變壓器主體油中，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行。 放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點直接轟擊絕緣，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。 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]。 變壓器正常運行中，絕緣材料也在不斷的損耗，當(dāng)使用達到一定的年限時，絕緣材料就會嚴重老化，出現(xiàn)發(fā)黑、枯焦等情況；而在超負荷運行等條件下，其絕緣將加速老化， 只要繞組稍受震蕩或略受摩擦，絕緣即可完全變形甚至損壞，導(dǎo)致匝間或?qū)娱g短路。 為保障變壓器正常運行，應(yīng)避免鐵芯多點接地，實踐中將鐵芯與外殼進行可靠地連接，以保證鐵芯與外殼的等電位。如果系統(tǒng)暫時不能停電， 可采用臨時串聯(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 10 加進行限制，防止故障再發(fā)生惡化。 鐵芯多點接地故障 變壓器鐵芯出現(xiàn)兩點以上的接地，稱為多點接地；導(dǎo)致產(chǎn)生渦流，鐵芯過熱，絕緣油劣化變質(zhì)，嚴重時還會將鐵芯燒毀，接地線燒斷。 變壓器油枕故障 油枕油位已注滿時，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，停止變壓器的運行，對變壓器進行電氣試驗，試驗結(jié)果正常。 ⑷ 指示發(fā)生誤報，在變壓器的運行中，遠裝置溫度指示異常，但現(xiàn)場 中溫度指示正常，且無其它故障。 ⑵ 冷裝置發(fā)生故障，也會導(dǎo)致變壓器溫度升高；如冷卻裝置沒有投入運行，應(yīng)立即投入運行；冷卻裝置發(fā)生故障，要及時進行處理，排除故障。 當(dāng)變壓器油溫過高時，應(yīng)對以上原因逐一檢查，做出準確判斷，及時處理。 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械強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。應(yīng)立即停運并進行檢查； ⑷ 使用大容量動力設(shè)備時，其負荷會發(fā)生較大變化，變壓器也會發(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。 下面就舉例分析一下電力變壓器實際運行中的各種故障以及解決方案： 變壓器聲音發(fā)生異常 ⑴ 當(dāng)壓緊鐵芯或夾件的螺絲釘松動時，儀表指示正常，其絕緣油的油位、溫度與顏色也會沒有明顯的變化，但聲音嘈雜而大，應(yīng)立即停運并進行檢查； ⑵ 變壓器的內(nèi)部接觸不良或機體絕緣擊穿，變壓器表現(xiàn)出“ 噼啪”或“吱吱”的聲音，且響聲隨故障點的遠近發(fā)生變化，應(yīng)立即停運并進行檢查 ； 9 ⑶ 變壓器匝間短路或分接開關(guān)接觸不良，局部點溫度較高，導(dǎo)致附近零件嚴重發(fā)熱使油氣化。絕緣套管發(fā)生閃絡(luò)放電，高低壓引線間發(fā)生多路等，變壓器的 引線發(fā)生故障，如：絕緣損壞或擊穿、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。 內(nèi)部故障會引起火災(zāi)甚至使油箱爆炸，使變壓器發(fā)生嚴重損壞。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等機械故障； 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，鐵芯和其他零件的故障較少。 變壓器故障分析 變壓器在長時間運行過程中，由于各種 內(nèi)因外因的影響，難免發(fā)生故障。這種變臺占地多，但拆裝、運輸方便。其特點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、基礎(chǔ)牢固、造價較低。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架供安裝變壓器使用。 雙桿變臺是在離地 ～ 3m 的兩根桿上安裝，在臺架上方 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。適用于安裝 50kVA 及以下變壓器。 ① 桿架式，桿架式變臺又分為單桿變臺、雙桿變臺和三桿變臺三種。 ⑵ 變壓器的室外布置 變壓器的室外布置根據(jù)其容量的大小、裝設(shè)地區(qū)的不同以及吊運是否方 便 .通常有桿架式、臺墩式和落地式三種安裝方式。 將變壓器放置在室內(nèi)運行，具有清潔、安全等優(yōu)點，但配電室必須達到 1級耐火標準，具有良好的通風(fēng)條件，門窗耐火，并能防止小動物及雨水侵入。 ⑴ 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。但概括起來可分為室內(nèi)、室外兩大類。 變壓器的安裝方式 正確安裝變壓器是保證變壓器安全運行的重要條件之一。 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。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 7 件裝置 , 就構(gòu)成了油浸電力變壓器。 ⑼ 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。 ⑺ 按照中性點絕緣水平分類為：全絕緣變壓器、分級絕緣變壓器。 ⑸ 按照調(diào)壓方 式分類為：無載調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。 ⑶ 按照電源輸出相數(shù)分類為：單相變壓器、三相變壓器。 ⑴ 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、試驗變壓器、調(diào)壓變壓器、電抗器、互感器、特殊用途變壓器。在電力傳輸中，變壓器具有極為重要的作用。 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。 6 第 2 章 變壓器故障分析 目前電力系統(tǒng)中運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。 ⑸ 用實例證明本文提出的預(yù)測模型的有效性 。 本文在對灰色理論預(yù)測原理進行分析的基礎(chǔ)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)測模型以及編寫相應(yīng)的 matlab程序進行數(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行預(yù)測 [8]。 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，只有較少的幾種預(yù)測方法在變壓器故障預(yù)測中得到了運用，而這幾種方法中，每一種方法都有獨當(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)化改進和組合模型，使得這些預(yù)測方法更加的豐富，日趨完善 [7]。 5 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。 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。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)文獻報道。 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，是建立在達爾文的生物進化論和孟德爾的遺傳學(xué)說基礎(chǔ)上的算法，它模仿了生物的遺傳、進化原理，并引用了隨機統(tǒng)計理論，是一種自適應(yīng)全局優(yōu)化概率搜索算法。任何一種單一預(yù)測方法都只利用了部分有用信息，同時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行綜合，可以盡可能利用全部的信息，達到改善預(yù)測性能的目的。 近年來，灰色預(yù)測模型尤其是 GM(1， 1)模型及其改進模型在電力變壓器故障預(yù)測方面也了一些研究成果。它將一切隨機變量看作是在一定范圍內(nèi)變化的灰色變量，利 4 用數(shù)據(jù)處理方法 (數(shù)據(jù)生成與還原 )，將雜亂無章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強的生成數(shù)據(jù)來加以研究?；疑到y(tǒng)指的是信息部分已知，部分未知，即信息不完全的系統(tǒng)。電力變壓器油中溶解氣體的濃度變化受負荷大小、油溫、氣壓、故障性質(zhì)及其發(fā)展快慢等因素的影響，電力運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)測的獻或報道。 基于 專家系統(tǒng)的預(yù)測技術(shù) 專家系統(tǒng)是一個用基于知識的程序設(shè)計方法建立起來的計算機軟件系統(tǒng)，它擁有某個領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，并能像專家那樣運用這些知識，通過推理，在那個領(lǐng)域做出智能決策。 目前，在電氣工程領(lǐng)域，模糊預(yù)測法主要用于電力負荷等方面的預(yù)測，模糊數(shù)學(xué)理論主要用于變壓器故障診斷。 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。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的缺點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。 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)獲得合適的參數(shù)，用來映射任意復(fù)雜的非線性關(guān)系。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。其主要特點是： ⑴ 技術(shù)比較成熟，預(yù)測過程簡單； ⑵ 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)； ⑶ 回歸模型誤差較大，外推特性差； ⑷ 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。很多人就這些預(yù)測方法做了細致深入的研究并取得了可喜的成績。 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。 2 因此，開展變壓器故障預(yù)測，對預(yù)測潛伏性故障發(fā)展趨勢，或何時發(fā)展成故障，或可能發(fā)生何種類型故障等進行研究，對指導(dǎo)維護工作具有十分重要的意義 [4]。 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]。 開展變壓器故障預(yù)測，對預(yù)測潛伏性故障發(fā)展趨勢或何時發(fā)展成故障或可能發(fā)生何種類型故障等進行研究，對 指導(dǎo)維護工作具有十分重要的意義。但是，由于目前變壓器油色譜在線監(jiān)測離實現(xiàn)變壓器的全面狀態(tài)檢修尚有差距，不可能隨時獲得準確的油中氣體濃度。 目前，我國正在積極探索和實踐狀態(tài)檢修制度。 長期以來我國對變壓器的檢修策略主要采用以時間為標準的定期維修。 隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，我國的電力建設(shè)已進入了超高壓、大電網(wǎng)、大容量、自動化的新階段。 1 第 1 章 緒論 本章在闡明變壓器故障預(yù)測的意義的基礎(chǔ)上，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。 grey theory 目 錄 鄭 重 聲 明 ..................................................................................................................I 摘 要 ..................................................................................................... II ABSTRACT............................................................................................ III 第 1 章 緒論 .............................................................................................. 1 變壓器故障預(yù)測的研究背景及意義 ................................................................. 1 變壓器故障預(yù)測研究現(xiàn)狀 ................................................................................. 1 本文的主要工作 ................................................................................................. 5 第 2 章 變壓器故障分析 ..............................................................