基于故障樹的變壓器狀態(tài)評價

蔣俊，羅鐘，金鑫

（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

基于故障樹的變壓器狀態(tài)評價

蔣俊，羅鐘，金鑫

（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

隨著狀態(tài)檢修不斷發(fā)展，一些優(yōu)質(zhì)的新型變壓器逐漸投入使用，使得原先的變壓器檢修依據(jù)及策略無法適應(yīng)新的狀況和要求。為此，本文提出一種故障樹的變壓器狀態(tài)評價方法，該方法的提出是基于專家經(jīng)驗的方式對變壓器可能存在的故障情況進行梳理，從而形成對應(yīng)的故障樹。在此基礎(chǔ)上根據(jù)變壓器運行的實際情況和特征，對變壓器的狀態(tài)進行有效的評價，從而為變壓器的運行狀態(tài)判斷和狀態(tài)檢修提供有力的基礎(chǔ)條件。

故障樹；變壓器；狀態(tài)評估

隨著狀態(tài)檢修不斷發(fā)展，一些優(yōu)質(zhì)的新型變壓器逐漸投入使用，隨之而來便是原先的變壓器檢修依據(jù)及策略無法適應(yīng)新的狀況和要求。例如，根據(jù)以往對電力系統(tǒng)長期運行維護的經(jīng)驗進行觀察，如果溫度計、油位計指示出現(xiàn)錯誤則需要進行檢修。除此之外，一個常見的做法是，當(dāng)臨時發(fā)現(xiàn)缺陷后還需要進行一系列的臨時檢修。如果出現(xiàn)了類似于統(tǒng)計數(shù)據(jù)不合格的問題，那么僅能通過長期所推行的周期性檢修來解決問題。由于這種周期性的檢修是建立在長期的運行經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，所以會產(chǎn)生一定的隨機性。采取此類方法，就使得對變壓器及其附屬設(shè)備的檢修次數(shù)變多，同時還伴隨著因檢修所遺留的隱患。所以，就目前的狀態(tài)檢修過程來看，急需找到變壓器的故障及規(guī)律，深入探究狀態(tài)檢修的整體措施，以此進一步獲得維護檢修的最佳時段以及維護檢修的重點內(nèi)容。

1 基于故障樹法的變壓器風(fēng)險源分析

故障樹法（FTA，F(xiàn)auth Tree Analysis）是一種遵循系統(tǒng)發(fā)展先后順序，探究事件之間的因果關(guān)系，在系統(tǒng)的運行過程中導(dǎo)致事件發(fā)生原因以及事故可能導(dǎo)致的后果之間的關(guān)系的一種分析方法。故障樹法主要遵循結(jié)果到原因?qū)λl(fā)生事故進行內(nèi)在邏輯分析，采用樹形結(jié)構(gòu)圖對潛在風(fēng)險及其相關(guān)的影響因素進行深入解析。在具體分析過程中，故障樹法可以較為清晰的明確事件的內(nèi)在關(guān)系，這種方法主要借助故障樹圖對初始事件到結(jié)果事件進行一系列的描述分析，以此繪制出整體的故障樹圖，通常來說，建立故障樹可具體分為四個步驟。

（1）選擇并確定頂事件，將最不愿意發(fā)生的事件作為頂事件。

（2）確立頂事件之后，下一步就是剖析頂事件發(fā)生的內(nèi)在原因，輸出事件作為頂事件，輸入事件則是造成頂事件發(fā)生的直接原因，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)事件之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)邏輯進行系統(tǒng)分析。

（3）分析引起頂事件的每一個輸入事件，并對輸入事件進行進一步的分解，然后采取上述步驟將輸入事件作為下一級的輸出事件，以此類推，逐步分析其發(fā)生的原因。

（4）重復(fù)以上各個環(huán)節(jié)，一直到輸入事件無法分解的時候，就可以繪制出一棵倒置的故障樹圖。

由于采用故障樹法有利于反映出變壓器的風(fēng)險狀況及其影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，所以本文在參考變壓器歷年資料以及信息的基礎(chǔ)上，運用故障樹法對電力變壓器的風(fēng)險源進行解析，從而深入了解變壓器的運行狀態(tài)和風(fēng)險規(guī)律。本文將變壓器故障作為頂事件，則中間事件為致使變壓器發(fā)生故障的原因，然后將引起中間事件發(fā)生的基本事件作為底事件（包括繞組、鐵芯、分接開關(guān)、引線風(fēng)險、冷卻風(fēng)險、絕緣風(fēng)險、絕緣套管等），即此時的底事件也是間接導(dǎo)致頂事件發(fā)生的主要原因，通過以上分析，本文繪制出了電力變壓器故障樹結(jié)構(gòu)圖，見圖1。

圖1 變壓器故障樹

2 變壓器風(fēng)險評價指標(biāo)體系

風(fēng)險指標(biāo)體系具有一系列基本原則，最為主要的就是在其設(shè)計過程中，指標(biāo)應(yīng)能反映出研究對象的某一特征，這就要求指標(biāo)體系的建立應(yīng)該能夠準(zhǔn)確識別研究對象的具體特性，并從各方面獲取一些有價值的信息。除此之外，指標(biāo)體系還需要在反映出研究對象具體特征的基礎(chǔ)上，能夠進一步的對其進行量化，用數(shù)值大小反映出該研究對象特征的影響大小及內(nèi)在含義。一般情況下，指標(biāo)主要通過一些量化的指標(biāo)組成，且該指標(biāo)將有助于揭示研究對象的一些具體特征，從而有助于對研究對象進行系統(tǒng)而全面的評價。指標(biāo)的選擇不能帶有隨意性和盲目性，需要遵循一定的構(gòu)建原則，除了充分考慮實際操作性和運用性，還要避免對研究對象的重復(fù)評價及遺漏，在構(gòu)建指標(biāo)體系過程中無可避免的受到構(gòu)建人員的主觀影響或者研究對象某一特征的限制等，使得指標(biāo)體系呈現(xiàn)較為明顯的多元化特征。

作為電網(wǎng)的重要組成部分，電力變壓器無疑承載著變換電能的特殊任務(wù)，由于諸多因素能夠?qū)ψ儔浩髡＿\行造成影響，加上變壓器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。所以，想要構(gòu)建一個完善的指標(biāo)體系其實是比較困難的，必須從各方面對其特征進行考察，通過故障樹法構(gòu)建一個適宜的指標(biāo)評價體系。通常來說，在構(gòu)建一個完備的風(fēng)險評價指標(biāo)體系時應(yīng)遵循以下幾個基本要求。

（1）首先需要確定研究對象的具體特征，并對其內(nèi)在風(fēng)險因素進行選擇，在選擇風(fēng)險因素過程中既不能過于復(fù)雜，也不能過于單一。

（2）在確定風(fēng)險指標(biāo)時，需要對風(fēng)險因素進行客觀分析，并確保指標(biāo)之間不存在交叉重復(fù)的情況，這是為了避免在對研究對象進行評估時產(chǎn)生重復(fù)性。

（3）所選指標(biāo)應(yīng)充分反映評價對象的基本特征，同時保證指標(biāo)體系的完整性，以避免漏評。

（4）所選指標(biāo)應(yīng)充分考慮現(xiàn)實的可行性和可操作性。

通過以上分析，不難看出一個指標(biāo)體系必須能夠充分反映出評價對象的整體情況，這樣才能更為客觀的對研究對象進行評價，同時，為了確保指標(biāo)選擇的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)，還是為了防止出現(xiàn)重復(fù)評價和漏評的現(xiàn)象，從而進一步提高評價結(jié)果的精準(zhǔn)性。此外，指標(biāo)體系的建立還要符合易搜集和可量化的特點，不能因公式較為復(fù)雜而無法進行數(shù)學(xué)計算。最后，所有指標(biāo)體系還要滿足客觀性的基本要求，這樣才有利于較為客觀的對研究對象進行具體評價。

上文已經(jīng)通過變壓器故障樹法明晰了造成變壓器運行風(fēng)險形成的內(nèi)在邏輯和原因，同時還明確了其與風(fēng)險因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，本文結(jié)合了目前電力變壓器的一些基本特征，嘗試構(gòu)建了一個相對科學(xué)與合理的電力變壓器風(fēng)險評價指標(biāo)體系。結(jié)合前文分析結(jié)果，本文所構(gòu)建的指標(biāo)體系總共包含三個一級指標(biāo)，分別是運行監(jiān)測狀況（包含油中溶解氣體分析、運行工況、運行環(huán)境三個二級指標(biāo)）、預(yù)防性試驗（包含電氣試驗參量、絕緣油試驗參量兩個二級指標(biāo)）、歷史狀況（包括運行年限、運行及檢修歷史兩個二級指標(biāo)）。

3 風(fēng)險等級劃分

由變壓器風(fēng)險評價指標(biāo)計算出綜合得分后，便可根據(jù)變壓器運行的基本特性，進一步將變壓器運行狀態(tài)劃分為優(yōu)秀、良好、一般、惡化和嚴(yán)重五個等級，從而真實的反映出變壓器的整體運行狀況，具體的運行狀態(tài)情況劃分如表1所示。

表1 變壓器狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

本文提出一種故障樹的變壓器狀態(tài)評價方法，該方法的提出是基于專家經(jīng)驗的方式對變壓器可能存在的故障情況進行梳理，從而形成對應(yīng)的故障樹。而后在此基礎(chǔ)上根據(jù)變壓器運行的實際情況和特征，對變壓器的狀態(tài)進行有效的評價，從而為變壓器的運行狀態(tài)判斷和狀態(tài)檢修提供有力的基礎(chǔ)條件。

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