本發明涉及電力領域，具體而言，涉及一種接地變壓器故障檢測方法和裝置。

背景技術：

接地變壓器廣泛應用于變電站中，接地變壓器發生故障將會導致變電站故障。目前，為了有效減少接地變壓器發生故障的次數，需要對接地變壓器發生故障的原因進行分析，以便于根據分析結果采取相應的預防策略，以達到有效防止接地變壓器的發生故障。但是，相關技術中針對發生故障的接地變壓器的故障原因檢測的并不準確，這樣將會導致依據分析結果所制定的預防策略不夠精確，將無法達到防止接地變壓器發生故障。

針對相關技術中針對發生故障的接地變壓器的故障原因檢測不準確的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種接地變壓器故障檢測方法和裝置，以至少解決相關技術中針對發生故障的接地變壓器的故障原因檢測不準確的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種接地變壓器故障檢測方法，包括：對發生故障的接地變壓器進行試驗分析和解體分析，得到分析結果，其中，試驗分析包括發生故障的接地變壓器的絕緣試驗以及直流電阻試驗，解體分析包括發生故障的接地變壓器的線圈匝間短路分析、放電點位置分析以及短路過程分析；以及根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因。

進一步地，對發生故障的接地變壓器進行試驗分析包括：檢測發生故障的接地變壓器高壓側的相間、對地以及低壓側的相間、對地是否存在有效絕緣；測量發生故障的接地變壓器的各相鐵芯的內外繞組。

進一步地，對發生故障的接地變壓器進行解體分析包括：檢測發生故障的接地變壓器的B相鐵芯的外層Y繞組確定匝間短路起始位置；將發生故障的接地變壓器的鐵軛拆下進行檢查確定故障線圈對鐵軛及鐵芯的放電痕跡；檢測發生故障的接地變壓器的B相線圈的炭化情況。

進一步地，根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因包括：根據解體分析的分析結果確定發生故障的接地變壓器的B鐵芯柱的外層Y繞組內部發生匝間、層間短路故障。

進一步地，根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因包括：根據解體分析的分析結果確定發生故障的接地變壓器的B鐵芯柱的外層Y繞組內部發生匝間、層間短路故障。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種接地變壓器故障檢測裝置，包括：試驗解體單元，用于對發生故障的接地變壓器進行試驗分析和解體分析，得到分析結果，其中，試驗分析包括發生故障的接地變壓器的絕緣試驗以及直流電阻試驗，解體分析包括發生故障的接地變壓器的線圈匝間短路分析、放電點位置分析以及短路過程分析；以及故障分析單元，用于根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因。

進一步地，試驗解體單元包括：第一檢測模塊，用于檢測發生故障的接地變壓器高壓側的相間、對地以及低壓側的相間、對地是否存在有效絕緣；測量模塊，用于測量發生故障的接地變壓器的各相鐵芯的內外繞組。

進一步地，試驗解體單元包括：第二檢測模塊，用于檢測發生故障的接地變壓器的B相鐵芯的外層Y繞組確定匝間短路起始位置；第一確定模塊，用于將發生故障的接地變壓器的鐵軛拆下進行檢查確定故障線圈對鐵軛及鐵芯的放電痕跡；第三檢測模塊，用于檢測發生故障的接地變壓器的B相線圈的炭化情況。

進一步地，故障分析單元包括：第二確定模塊，用于根據解體分析的分析結果確定發生故障的接地變壓器的B鐵芯柱的外層Y繞組內部發生匝間、層間短路故障。

進一步地，裝置還包括：確定單元，用于在根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因之后，根據故障原因確定故障預防策略，其中，故障預防策略用于防止接地變壓器發生故障，故障預防策略包括以下至少之一：提高接地變壓器的材料阻燃性；對接地變壓器進行故障模擬試驗；確定接地變壓器的最佳接線方式。

在本發明實施例中，通過對發生故障的接地變壓器進行試驗分析和解體分析，得到分析結果，其中，試驗分析包括發生故障的接地變壓器的絕緣試驗以及直流電阻試驗，解體分析包括發生故障的接地變壓器的線圈匝間短路分析、放電點位置分析以及短路過程分析；以及根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因，達到了準確檢測接地變壓器發生故障的原因的目的，進而解決了相關技術中針對發生故障的接地變壓器的故障原因檢測不準確的技術問題，從而實現了提高接地變壓器故障原因檢測準確率的技術效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的接地變壓器故障檢測方法的流程圖；以及

圖2是根據本發明實施例的接地變壓器故障檢測裝置的示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

根據本發明實施例，提供了一種接地變壓器故障檢測方法的方法實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟。

圖1是根據本發明實施例的接地變壓器故障檢測方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

步驟S102，對發生故障的接地變壓器進行試驗分析和解體分析，得到分析結果，其中，試驗分析包括發生故障的接地變壓器的絕緣試驗以及直流電阻試驗，解體分析包括發生故障的接地變壓器的線圈匝間短路分析、放電點位置分析以及短路過程分析；

步驟S104，根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因。

通過上述步驟，可以實現準確檢測接地變壓器發生故障的原因的目的，進而解決了相關技術中針對發生故障的接地變壓器的故障原因檢測不準確的技術問題，從而實現了提高接地變壓器故障原因檢測準確率的技術效果。

作為一種可選地實施例，對發生故障的接地變壓器進行試驗分析包括：檢測發生故障的接地變壓器高壓側的相間、對地以及低壓側的相間、對地是否存在有效絕緣；測量發生故障的接地變壓器的各相鐵芯的內外繞組。

作為一種可選地實施例，對發生故障的接地變壓器進行解體分析包括：檢測發生故障的接地變壓器的B相鐵芯的外層Y繞組確定匝間短路起始位置；將發生故障的接地變壓器的鐵軛拆下進行檢查確定故障線圈對鐵軛及鐵芯的放電痕跡；檢測發生故障的接地變壓器的B相線圈的炭化情況。

作為一種可選地實施例，根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因包括：根據解體分析的分析結果確定發生故障的接地變壓器的B鐵芯柱的外層Y繞組內部發生匝間、層間短路故障。

作為一種可選地實施例，在根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因之后，方法還包括：根據故障原因確定故障預防策略，其中，故障預防策略用于防止接地變壓器發生故障，故障預防策略包括以下至少之一：提高接地變壓器的材料阻燃性；對接地變壓器進行故障模擬試驗；確定接地變壓器的最佳接線方式。

本發明還提供一種優選實施例，在該優選實施例中，以110kV蘇州街站1#接地變壓器故障分析為例進行具體說明。

故障基本情況

故障概述

2015年10月25日21時56分，110kV蘇州街變電站1#變差動保護動作，1#變壓器101開關、以及10kV 3#母線201A、201B開關動作掉閘，10kV母聯234、263開關自投成功，1#變全部負荷由234、263開關帶出，沒有損失負荷。21時58分蘇州街站消防報警主機動作報警，經運維人員核實1#主變10kV側1#接地變壓器故障起火，22時10分進行滅火工作。

故障現場情況

故障發生后公司運檢部、海淀公司運檢部、電科院等單位技術人員趕赴現場第一時間勘查故障情況，電科院同時調取了故障錄波信息。

滅火工作完成后的現場情況：故障1#接地變壓器B相線圈上部產生明火，上部約1/4部分表面環氧樹脂材料已燒酥，環氧樹脂中的玻璃纖維網已裸露在外；其他兩相受B相起火影響有部分灼燒痕跡，但未見明顯原始起火點。B相線圈在低壓側燒損部位有明顯的玻璃纖維網破裂、鼓包痕跡，為比較明顯的內部熱量積聚將外殼崩裂的現象。

B相線圈的背面(高壓接線側)，可見其外圍環氧絕緣材料同樣燒損嚴重，同時在B相接頭和中性點接頭左部發現裂紋。

接地變三相高壓側線環的接線螺栓有放電現象，螺栓表面存在部分熔融的情況。

110kV蘇州街站運行情況及1#接地變壓器設備信息

(1)110kV蘇州街站運行情況

110kV蘇州街變電站于2003年12月開始基建，2004年9月19日建成發電(2#、3#變為一期工程)，2010年6月16號擴建發電(1#、4#變為二期工程)，110kV接線方式為單母線分段接線，10kV接線方式為單母線8分段環行接線，為半地下變電站。

故障發生前10kV 3#A及3#B母線經201A和201B開關由1#110kV變壓器供電，1#接地變壓器接線于201A和201B開關引線T接處。

(2)1#接地變壓器設備信息

故障1#接地變壓器為環氧樹脂絕緣型干式變壓器，其線圈采用聚酯亞胺漆包銅線進行匝間絕緣。北京電力設備總廠2009年10月生產，2010年6月投入運行，型號為DSBC-315/10.5，額定容量315kVA。

故障錄波分析

故障錄波信息：21時56分46秒，10kV 3#母線B相首先出現電壓下降現象(降至0.51kV，該值為故錄軟件藍色左游標之后一個周期的有效值)，A相和C相電壓出現小幅激增，該現象為明顯的單相接地現象。從故障錄波中可知3ms后三相電壓同時下降，同時101斷路器三相電流激增，該現象為明顯的三相短路情況。因此，由故障錄波分析可知，發生故障的瞬間B相最先出現接地，3ms后發展為三相短路。

經后續故障分析可知，故障起始時1#接地變壓器B相高壓接線端子首先與零序接線端子之間產生電弧引起短暫接地，燃起的電弧在3ms后發展迅速，造成三相短路。由故障錄波信息可知，故障發生時1#主變110kV高壓側101斷路器A、B、C三相二次電流分別為2.151A、2.070A、2.197A，與10kV低壓側201A、201B斷路器二次電流之和的差值約為2A(三相分別為0.140A、0.101A、0.153A)，超過差動保護動作閥值0.26A，因此1#主變差動保護正常動作，1#主變掉閘。詳細故障原因分析將在下文中繼續闡述。

試驗與解體分析

2015年10月27日，公司運檢部、海淀公司運檢部、電科院、北京電力設備總廠在電科院共同對故障接地變壓器進行試驗與解體分析。下文將對試驗結果，主要解體過程、故障現象進行描述，并對故障原因和異常現象產生的原因進行分析。

試驗分析

1、故障接地變壓器絕緣試驗：

由于故障接地變表面碳素覆蓋嚴重，因此試驗中發現接地變高壓側的相間、對地，以及低壓側的相間、對地均已無有效絕緣，因此無法進行耐壓試驗。

2、故障接地變壓器直流電阻試驗：

(1)故障接地變壓器線圈接線介紹

110kV蘇州街變電站1#接地變為ZN型變壓器，每相繞組由兩部分組成，分別繞在不同的鐵心柱上，由于A、B、C三相提供的零序電流同相，兩個同心繞組構成安匝相反，故每相的零序磁動勢近乎為零。

需要重點描述的是該型號接地變壓器每個鐵心有兩段高壓繞組，分為內外兩層。以B相為例，其外層線圈為Y繞組，而Y繞組在接線上與C相內層繞組相連；B相內層線圈為B相繞組的上半段，其下半段X繞組則位于A相鐵心的外層線圈。因此，在直流電阻試驗中對各相鐵心的內外繞組分別測量。

(2)測試結果

由測試結果可知，纏繞于B相鐵心的B繞組與Y繞組較另外兩相鐵心的繞組測試值偏小較多，因此判斷B、Y繞組內部存在匝間及層間短路，造成直流電阻值偏小，與故障現象符合。

表1：1#接地變壓器各繞組直流電阻測試結果

解體分析

1、線圈匝間短路及燒損情況

解體前對B相鐵心的外層Y繞組進行檢查，其外層玻璃纖維加強網外露，其他絕緣材料均已呈現粉末狀，可輕易撥開。繞組內部導線放電嚴重，繞組有多處斷線層并伴有高溫放電產生的熔銅現象，因此判斷此處為匝間短路起始處。

將故障接地變壓器上鐵軛拆下后進行檢查，上部鐵軛和鐵芯柱因高溫存在燒蝕痕跡，但未發現線圈對鐵軛及鐵芯的放電痕跡。

將B相線圈吊出后對其進行檢查。從故障位置的炭化部分逐一撥開至銅線圈熔毀部分全部露出，可見外層Y繞組匝間及層間有多處放電、斷線點，且有大面積熔銅空洞；通過檢查內部未發現內層B繞組有明顯放電斷線現象，因次推斷內層B繞組直流電阻減小應為碳素影響所致。通過解體分析，確認故障位置為B鐵心柱的外層Y繞組內部發生匝間、層間短路故障。

2、放電點位置及短路過程分析

解體工作中對起始對地放電點位置進行逐一尋找，首先，未發現故障線圈對鐵軛、鐵心及其他部位存在明顯的對地放電現象；再次，高壓接線處三相接線螺絲均有嚴重燒熔現象，結合故障錄波信息進行推演，其放電過程應為B相接線端首先對中性點接線端發生電弧放電，電弧發展迅速，3ms后另外兩相高壓接線端同樣對零序接線端產生電弧，造成三相接地短路。

原因分析

1#接地變壓器故障原因分析

故障接地變壓器本體繞組在運行過程中B相的Y繞組上段線圈發生匝間及層間短路，層間短路的線圈溫度大幅度上升，致使周圍的環氧絕緣材料分解，產生可燃氣體；可燃氣體在線圈層間短路電弧的作用下起火燃燒，并釋放出大量的碳素。受火焰及碳素的影響，高壓接線端之間的絕緣水平下降，首先引起B相高壓引線對B相繞組中性點發生電弧放電；電弧發展迅速，3ms后另外兩相繞組的高壓接線端同樣對零序接線端產生電弧，造成三相接地短路。由于線圈溫度仍然較高，繼續產生的可燃氣體使火焰持續，工作人員到達現場后進行滅火作業。

1#主變壓器差動保護動作原因分析

本次接地變三相接地短路故障造成1#主變壓器差動保護動作，其原因為110kV蘇州街站1#接地變接于10kV 201A、201B開關引線的T接處，在系統接線方式上該接地變壓器處于1#主變壓器差動保護范圍內。

由故障錄波信息可知，故障發生時1#主變110kV高壓側101斷路器A、B、C三相二次電流分別為2.151A、2.070A、2.197A，與10kV低壓側201A、201B斷路器二次電流之和的差值約為2A(三相分別為0.140A、0.101A、0.153A)，超過差動保護動作閥值0.26A，因此1#主變差動保護正常動作，1#主變掉閘。

1#接地變壓器匝間及層間短路原因分析

本次故障接地變壓器的本體繞組存在絕緣薄弱缺陷。在生產制作階段可能導致缺陷發生的環節主要有兩方面：一是在聚酯亞胺漆包線的生產過程中出現包漆厚度不均，甚至不足的情況；二是在線圈纏繞的生產過程中存在問題，導致線圈表面的絕緣漆受到損傷，引起匝間絕緣薄弱缺陷。

通過對北京電力設備總廠生產流程的了解得知，漆包線出廠試驗合格，在設備總廠購入后進行3kV的匝間耐壓試驗，試驗合格后方可進入下一步的線圈繞制生產環節。同時調查設備總廠使用同批次漆包線的干式設備，近幾年無其他故障情況出現。因此，排除聚酯亞胺漆包線的生產過程存在問題，即認為本次故障接地變壓器的匝間絕緣問題產生于線圈繞制的過程，判斷北京電力設備總廠在該故障設備的生產過程中存在生產工藝不足的問題。

綜上所述分析，此次故障原因總結如下：

故障1#接地變壓器本體線圈在繞制過程中因生產工藝不足存在絕緣問題，導致匝間及層間短路；

故障1#接地變壓器阻燃材料性能不足，繞組短路造成環氧樹脂崩裂后發生較大起火現象；

發生起火后并釋放大量碳素使1#接地變壓器高壓接線端之間的絕緣水平下降，進而導致A、B、C三相接線端子對中性點接線端發生電弧放電，造成三相接地短路。

1#接地變壓器在系統接線方式上處于1#主變差動保護范圍內，故障電流使1#主變高低壓側電流差值達到差動保護定值，因此差動保護正常動作，1#主變壓器掉閘。

通過上述解體分析，110kV蘇州街站1#主變差動保護動作原因為1#接地變壓器因線圈匝間、層間短路發生起火，引起高壓接線處產生電弧發展至三相接地短路。因為該接地變壓器在接線方式上處于差動保護范圍內，故障電流使1#主變高低壓側電流差值達到差動保護定值，引起差動保護正常動作，1#主變壓器掉閘。

下一步措施

1、針對干式設備，各運維單位結合巡視工作開展紅外溫度工作，并記錄測溫結果，做好測溫比對工作，發現有增長趨勢及時安排停電檢查，確保干式設備安全運行；

2、加強干式設備材料阻燃性研究。北京電力設備總廠負責聯系國家化工材料研究院對其環氧樹脂絕緣材料的阻燃性能進行試驗；后續針對北京電力設備總廠的同一絕緣類型設備開展進一步的調查和取證。

3、進行干式設備人為預設缺陷的故障模擬試驗。協調北京電力設備總廠制造一臺人為預設缺陷的設備，通過試驗模擬其短路、燃燒的發展過程，評估干式設備在出廠階段存在微小缺陷的實際運行工況。

4、研討接地變的接線位置。研究接地變通過母線專用開關或接在主變至10kV主開關的T接引線處的區別，分析并調研最佳接線方式，保障系統穩定并提升運維工作效果。

根據本發明實施例，還提供了一種接地變壓器故障檢測裝置的裝置實施例，需要說明的是，該接地變壓器故障檢測裝置可以用于執行本發明實施例中的接地變壓器故障檢測方法，本發明實施例中的接地變壓器故障檢測方法可以在該接地變壓器故障檢測裝置中執行。

圖2是根據本發明實施例的接地變壓器故障檢測裝置的示意圖，如圖2所示，該裝置可以包括：

試驗解體單元22，用于對發生故障的接地變壓器進行試驗分析和解體分析，得到分析結果，其中，試驗分析包括發生故障的接地變壓器的絕緣試驗以及直流電阻試驗，解體分析包括發生故障的接地變壓器的線圈匝間短路分析、放電點位置分析以及短路過程分析；以及故障分析單元24，用于根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因。

需要說明的是，該實施例中的試驗解體單元22可以用于執行本申請實施例中的步驟S102，該實施例中的故障分析單元24可以用于執行本申請實施例中的步驟S104。上述模塊與對應的步驟所實現的示例和應用場景相同，但不限于上述實施例所公開的內容。

可選地，試驗解體單元包括：第一檢測模塊，用于檢測發生故障的接地變壓器高壓側的相間、對地以及低壓側的相間、對地是否存在有效絕緣；測量模塊，用于測量發生故障的接地變壓器的各相鐵芯的內外繞組。

可選地，試驗解體單元包括：第二檢測模塊，用于檢測發生故障的接地變壓器的B相鐵芯的外層Y繞組確定匝間短路起始位置；第一確定模塊，用于將發生故障的接地變壓器的鐵軛拆下進行檢查確定故障線圈對鐵軛及鐵芯的放電痕跡；第三檢測模塊，用于檢測發生故障的接地變壓器的B相線圈的炭化情況。

可選地，故障分析單元包括：第二確定模塊，用于根據解體分析的分析結果確定發生故障的接地變壓器的B鐵芯柱的外層Y繞組內部發生匝間、層間短路故障。

可選地，裝置還包括：確定單元，用于在根據分析結果分析發生故障的接地變壓器的發生故障原因之后，根據故障原因確定故障預防策略，其中，故障預防策略用于防止接地變壓器發生故障，故障預防策略包括以下至少之一：提高接地變壓器的材料阻燃性；對接地變壓器進行故障模擬試驗；確定接地變壓器的最佳接線方式。

通過上述單元和模塊，達到了準確檢測接地變壓器發生故障的原因的目的，進而解決了相關技術中針對發生故障的接地變壓器的故障原因檢測不準確的技術問題，從而實現了提高接地變壓器故障原因檢測準確率的技術效果。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、服務器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。