探討故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的應(yīng)用

劉　艷

國(guó)網(wǎng)河南西華供電公司

探討故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的應(yīng)用

劉艷

國(guó)網(wǎng)河南西華供電公司

針對(duì)故障樹分析方法，對(duì)故障樹分析方法在大型電力變壓器故障研究中的具體應(yīng)用策略進(jìn)行分析。先介紹了故障樹分析法的相關(guān)內(nèi)容，并對(duì)其基本原理、構(gòu)建故障樹的基本內(nèi)容進(jìn)行研究；再結(jié)合大型電力變壓器故障，對(duì)故障樹分析法的具體應(yīng)用策略進(jìn)行分析，以強(qiáng)化相關(guān)人員對(duì)電力變壓器故障的處理能力，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

故障樹分析法；大型電力變壓器故障；應(yīng)用

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，典型電力變壓器故障逐漸受到人們重視，這就要求相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)大型電力變壓器故障問(wèn)題的分析，尋找變壓器故障特性，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。故障樹分析法是一種常見的變壓器運(yùn)行狀態(tài)平復(fù)方法，通過(guò)深層次分析變壓器故障發(fā)生的原因與影響，強(qiáng)化相關(guān)人員對(duì)變壓器故障的認(rèn)識(shí)，避免故障問(wèn)題再次發(fā)生。由此可見，做好故障樹分析法在大型電力變電器故障研究中的應(yīng)用具有實(shí)際意義。

1.故障樹分析法研究

1.1基本原理

故障樹分析法簡(jiǎn)稱為FTA，是一種評(píng)價(jià)復(fù)雜系統(tǒng)可靠性、安全性的有效方法。在具體操作中，故障樹分析法將系統(tǒng)不希望發(fā)生的失效狀態(tài)作為分析目標(biāo)，并圍繞該目標(biāo)在故障樹分析中定義為“項(xiàng)事件”，并圍繞“項(xiàng)事件”尋找導(dǎo)致這一失效現(xiàn)象發(fā)生的直接原因與間接原因，這些原因在故障樹分析法中又被稱為“中間事件”。之后，相關(guān)人員就可以根據(jù)每個(gè)中間事件的發(fā)生原因，循序漸進(jìn)的問(wèn)題本質(zhì)，直到發(fā)現(xiàn)基本原因。最終避免故障問(wèn)題發(fā)生。

1.2構(gòu)建故障樹

故障樹是一種表示系統(tǒng)故障因果關(guān)系的模型，以系統(tǒng)最不希望發(fā)生的故障為“頂事件”，繼而尋找出這一故障狀態(tài)發(fā)生的所有可能原因，再通過(guò)不斷的查找，直到無(wú)需分解的原因。總體而言，故障樹一種以邏輯或等符號(hào)來(lái)表達(dá)各事件關(guān)系、具有倒樹結(jié)構(gòu)的邏輯圖。

一般認(rèn)為，在構(gòu)建電力變壓系統(tǒng)這種復(fù)雜系統(tǒng)故障樹時(shí)，相關(guān)人員需要系統(tǒng)、全面的做好資料調(diào)研與初步分析，避免因?yàn)楹雎阅承┬≡鴮?dǎo)致“小故障”發(fā)生，最終發(fā)展為能影響變壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的嚴(yán)重故障。

而本文在綜合考慮方便分析的要求后，對(duì)變壓器故障樹提出模塊強(qiáng)化的要求，即通過(guò)模塊化分解法，將故障樹分解為若干個(gè)子樹，再對(duì)子樹進(jìn)行合并，最終解決該問(wèn)題。假定變壓器故障由6個(gè)基本事件組成，其頂事件為T，8個(gè)基本部分多對(duì)應(yīng)的地時(shí)間為A、B、C、X、Y、Z，建立相應(yīng)的故障樹（圖1所示）。假設(shè)地時(shí)間ei的分布函數(shù)表達(dá)方式為：Fi（t）=1-exp（-λit），其中λi代表故障率。

圖1　變壓器故障樹結(jié)構(gòu)圖

2.故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中的具體應(yīng)用策略

2.1基本研究思路

在對(duì)變壓器進(jìn)行評(píng)估過(guò)程中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄、收集的資料獲取變壓器的基本信息，并統(tǒng)計(jì)各種事件的基本數(shù)據(jù)。隨后，將頂事件列為變壓器運(yùn)行的主要狀態(tài)，二級(jí)事件（中間事故）則屬于影響變壓器故障主要部件的故障。最后，再逐步對(duì)上述故障內(nèi)容進(jìn)行分析，尋找故障發(fā)生的原因，也就是故障樹的底事件。但需要注意的是，有些底事件是已知的，也能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)資料分析獲取。隨機(jī)選取表1中的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)其底事件進(jìn)行分析：套管故障的底事件主要包括套管的機(jī)械損傷、套管密封不良、套管過(guò)熱引起的熱應(yīng)力損失等；而鐵芯故障的底事件包括鐵芯多點(diǎn)接地、鐵芯局部過(guò)熱等。之后，相關(guān)人員就可以根據(jù)所選底事件的內(nèi)容，制定出相應(yīng)的解決方法，就能有效控制大型電力變壓器故障問(wèn)題，保證設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。

2.2定性分析

在應(yīng)用故障樹分析法時(shí)開展定性分析，有助于尋找到頂事件發(fā)生所有可能的底事件組合形式，進(jìn)一步加深相關(guān)人員對(duì)電力變壓器故障內(nèi)容的認(rèn)識(shí)。在具體操作中，相關(guān)人員首先需要根據(jù)布爾代數(shù)，按照函數(shù)的形式將頂事件表現(xiàn)出來(lái)，再通過(guò)分別規(guī)律，等價(jià)變換結(jié)構(gòu)函數(shù)，最終表示成最小割集之和的形式。

2.3實(shí)例分析

通過(guò)對(duì)A變電工區(qū)配電網(wǎng)同電壓等級(jí)配電變壓器故障資料進(jìn)行與整理，得到A變電去的各種事件的原始資料數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　變壓器基本事件原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

在獲取表2資料后，采用二級(jí)事件運(yùn)行狀態(tài)概率計(jì)算公式：

在上述公式中，P（N）代表各二級(jí)事件的故障狀態(tài)概率；NN代表各個(gè)基本事件整體設(shè)備元件總量；RNi代表各個(gè)基本事件權(quán)系數(shù)；n代表事件個(gè)數(shù)；Ni代表事件元件處于不良狀態(tài)的個(gè)數(shù)。

根據(jù)上述公式，確定P（X）=0.09504；P（Y）=0.053376；P（Z）= 0.02591；P（A）=0.011938；P（B）=0.07517；P（C）=0.06233。

根據(jù)上述參數(shù)，確定設(shè)備運(yùn)行故障（Ps）為0.0652；同時(shí)，考慮到設(shè)備運(yùn)行可靠度Rs的計(jì)算公式為1-Ps=1-0.0652=0.09348。該結(jié)果說(shuō)明，該城區(qū)變電呀的故障概率較高，應(yīng)該在故障維修中予以重視，尤其是針對(duì)引線故障、油道故障等，需要通過(guò)加強(qiáng)維修與檢修，以保證變壓器整體運(yùn)行質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

主要研究了故障樹分析法在大型電力變壓器故障研究中應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，并對(duì)其具體應(yīng)用策略進(jìn)行研究?？傮w而言，為保證故障樹分析方法的可操作性，相關(guān)人員在開展工作時(shí)需要綜合考慮以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）重視對(duì)基礎(chǔ)資料能收集，能充分收集電力變壓器運(yùn)行的基本資料，保證能獲取一手的故障資料信息。（2）在數(shù)據(jù)處理中，為保證數(shù)據(jù)資料的科學(xué)性，可以適當(dāng)增加數(shù)據(jù)資料的運(yùn)算頻次，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量?？傮w而言，故障樹分析法能有效滿足大型電力變壓器故障研究的需要，有助于相關(guān)人員更好的認(rèn)識(shí)變電器故障形式，為保證變壓器設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，應(yīng)該在更多地區(qū)進(jìn)行推廣。

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