电力变压器故障模式的分析及危害评估

   电力变压器故障模式的分析及危害评估

Failure Mode Effect and Criticality Analysis for Condition Maintenance of Power Transformer

刘 娜 ，梁国栋 ，王刘芳。，李 伟。，高文胜 ，谈克雄
(1．清华大学电机工程系，北京100084；2．安徽省电力公司，舍肥230061；
3．安徽省电力试验研究所，合肥230022)

摘 要 对大型电力变压器进行了故障模式及影响分析(FMEA)和危害性分析(CA)。在FMEA中重点讨论了系统定义方式以及故障模式的分析项目，以便为故障诊断等维修活动提供更为全面有效的支持；在CA中针对常规危害度评价算法存在可靠性数据不易获得、评价因素单一的局限性，将模糊数学引入故障模式的危害评价中。提出了基于故障发生频率、严重程度以及检测难度三因素的模糊危害度评价模型，较为客观地描述了故障的危害性。

Abstraet Investigation of the characteristics of transformer fauIts is primary and basic for condition maintenance．FMECA (Failure Modes，Effects and Criticality Analysis)is a powerful analysis method for system reliability． In this work，FM ECA ，including FM EA (Failure M odes，Effects Analysis) and CA (Criticality Analysis)，is applied to the fault analysis of large—scale power transformer．In FM EA ，to enhance its assistance for fault diagnosis and the assignment of m aintenance task， the mode of system definition and analysis items are focused on；In CA traditional criticality evaluation model is not feasible because of lacking for reliability data and incomprehensiveness of evaluation factors．
Therefore a fuzzy synthetic evaluation model considering three factors fauIt frequency，severity and testability is presented．This model is more objective in the description of the criticality of transformer．

关键词 电力变压器 状态维修 故障模式影响及危害分析模糊数学

Key words power transformer condition maintenance FMECA fuzzy mathematics
中图分类号TM411 文献标识码A

0 引 言
合理的变压器维修策略，应在保证运行可靠性的同时，尽可能降低费用开支。推行状态维修可避免现行定期检修方式可能会出现维修不及时或过度维修的缺陷。以往变压器可靠性分析多集中在获得失效曲线、计算可靠性指标、寻找产品薄弱环节等方面[1川]，它们虽有其价值，但维修人员据此很难判断变压器当前的状态及确定相应的维修策略。对故障发生、发展规律进行研究，是实现故障综合诊断和确定合理维修策略的基础，因此应将可靠性分析中的故障分析技术引入维修领域。在2001年CIGRE关于变压器的工作总结中，也将“故障分析”列为今后工作的主要发展方向之一。
故障模式、影响及危害分析(FMECA)方法是工程领域应用较广的故障分析方法之一，它包括故障模式及影响分析(FMEA)和危害性分析(CA)，能够对设备可能发生的故障模式进行系统的描述，其中包括对故障原因、影响和危害性等多方面的分析。
状态维修的特点在于根据故障征兆来确定故障类型并组织维修活动，但常规的FMEA 中对有关故障征兆和测量方法的信息却缺乏描述或不够侧重，缺乏可靠性数据，使常规的计算方法难于实现对各故障危害性评价。对此本文研究的是① 在FMEA方面，考虑如何更合理地组织故障模式及确定描述具体故障模式的项目}②在CA方面，考虑如何获取可靠性数据及怎样实现综合考虑多因素的危害度评价。

1 大型电力变压器的故障模式及影响分析

2 故障模式危害性的模糊评价

CA是基于FMEA来评价各故障模式危害性的方法，常用故障模式危害数c 表征危害度的大小吲。但该法不够严密，如影响判断故障危害性的因素很多，而CA仅考虑故障发生频率方面的影响，另外由于部门、地区的差异，难于获取统一的计算c的数据值。用危害矩阵 可同时考虑故障频度和严重程度两因素，且通过评分方式获得各因素对危害性评价的贡献，但仍未考虑来源不同导致的单因素评分的分散性，也未实现多个因素的综合。
维修决策时除考虑故障发生频度外，故障后果及故障的可预知性也是确定维修任务轻重缓急的重要依据。本文综合考虑故障频度、严重程度和检测难度3因素并将各因素评分模糊化，通过危害性综合模糊评价模型得到危害度结果。

3 结语
将FMECA方法引人大型电力变压器的故障分析，对FMEA首先通过功能和部位相结合的方式，划分变压器系统以使FMEA方法在架构上对维修工作更具针对性；然后对故障模式的描述项目中突出了和诊断有关的内容，使该方法具有表述设备状态的能力，从而更完整地支持故障诊断工作。
对于CA，提出综合故障频度、严重程度、检测难度3方面因素的危害度模糊评价模型，以评分的方式解决实际工作中精确值难以获取的困难，该模型综合了多个评价因素，反映变压器故障的危害性更客观。