傳感器在變壓器故障檢測中的應用

崔俊昌

摘要：變壓器在供電系統中扮演著重要的角色，變壓器出現故障會造成整個配電系統停止運轉，只有保障變壓器及時進行故障檢測，排除故障，才能保障整個配電系統的穩定運行。本文主要分析了變壓器常出現的幾種故障和傳感器在解決變壓器問題的具體應用，對提高變壓器故障檢測的效率具有十分重要的意義。

關鍵詞：傳感器；變壓器；故障檢測

一、變壓器及其工作原理

變壓器主要是利用電磁感應來改變交流電壓，產生電磁互感應，其主要功能有電流交換、穩壓、抗阻變化、電壓交換等。變壓器在供電系統中扮演著重要的角色，變壓器出現故障會造成整個配電系統停止運轉，只有保障變壓器及時進行故障檢測，排除故障，才能保障整個配電系統的穩定運行。變壓器作為變電站內最重要的主設備之一，其運行狀態對整個系統的安全運行起著至關重要的作用。目前隨著變壓器帶電監測新技術的應用，對變壓器的運行狀態可以進行嚴密監測和全過程控制，為變壓器的狀態檢修提供了可靠的技術保障。

在電力系統中，變壓器盡管是可靠的電力設備，但其平均故障卻不低于兩次/百臺年，這樣就要求對運行中的變壓器加強維護、檢測以減少變壓器的故障。目前，電力部門對變壓器故障檢測的方法是采用色譜分析，即定期抽取變壓器油樣，進行脫氣處理，然后對氣體進行色譜分析，以確定變壓器是否有潛伏性故障的存在。然而，這種方法比較復雜并且不能實現在線檢測，而故障有可能在間隙期間出現，因此研究一種簡單的、能對變壓器潛伏性故障進行在線連續檢測的裝置是非常必要的。

電磁感應原理是變壓器進行工作的主要原理，其主要構件是鐵芯和線組，在電磁感應的幫助下將某一數值的交流電壓轉變為另一數值的交流電壓。當油浸變壓器內部發生過熱，放電，電弧等故障時，將導致故障部位的絕緣材料或變壓器油的分解，而分解出氫、乙炔、甲烷及一氧化碳等故障氣體，這些氣體的含量將隨著故障的惡化而劇增。然而我們又不能同時檢測幾種氣體，以氫氣作為故障的主要特征氣體，因為無論出現哪一種故障都將產生氫氣；另一方面氫分子鍵能小，溶解度低，因而在變壓器過熱，放電等故障過程中，氫最容易從油中析出。而對某一變壓器來說，油量是一定的，因此，油中氫的含量就與故障的嚴重程度有關。

二、變壓器常見故障問題分析

1.變壓器受潮

變壓器出現受潮的問題時，主要表現在氫氣的含量快速增加。這里應特別注意的是，因為芳烴具有抗析氣的性能，芳烴含量的區別對于氫氣含量具有較大的影響，因此，可以通過氫氣含量的變化來判斷此種問題的發生。

2.變壓器滲漏

滲漏是變壓器出現的另一種常見的故障問題，變壓器隨著其使用時間與頻率的增加，是非常容易發生滲漏的質量問題的，這是變壓器日常維護中常見的一種故障。造成變壓器滲漏的原因主要有以下兩個方面：第一，是變壓器在制造過程中工藝出現紕漏；第二，是變壓器因長時間缺乏維護造成的損壞。變壓器滲漏時常發生在沙眼、焊縫、散熱器接口等位置。分析最近幾年的電力系統故障，主要由于繞組燒毀和變壓器短路對設備造成了嚴重的損壞，其中空氣滲漏是一項看不見，較難覺察的故障，空氣滲漏很容易造成變壓器的損壞。此外，變壓器還會出現滲漏油的故障，根據部位可以分為內漏和外漏，不論哪一種滲漏的形式對于變壓器的正常運行都會造成嚴重的影響。

3.過熱性故障

在變壓器工作的過程中會釋放大量的熱，這會讓設備的絕緣性能弱化，其中又分為固體絕緣過熱和裸金屬過熱。這都會變壓器造成嚴重的破壞和故障，讓其工作性能下降。

4.放電性故障

在變壓器工作過程中，會出現放電的情況，這同樣會對設備的絕緣性能造成影響，可以分為局部放電、高能放電和低能放電。在變壓器放電過程中會產生氫氣和乙炔等氣體，而且這個過程比較短，不易被人覺察。同時放電會引起火花，也是一種間歇性的放電故障。互感器也會因為長時間缺少維護而形成局部放電，產生的氣體主要是氫氣。

三、傳感器在變壓器故障檢測中的應用

1.獲得溫度、壓強的數據，計算靈敏度系數

傳感器在變壓器故障檢測的工作中可以有較多的應用，可以使用壓力傳感器對變壓器中油的溫度和壓強進行精準測量，通過融合過程后得到一些數據，然后對比這些數據，以此來判定變壓器是否存在故障的情況，同時可以對變壓器出現故障的原因進行初步的分析。通過油的溫度和壓強等數據計算傳感器的靈敏度系數，傳感器實際的靈敏度系數與正常傳感器靈敏度系數進行對比，就可以發現變壓器故障的情況和原因。

2.變壓器的在線監測

供電系統的構造相對比較復雜，設備的種類和數量也很多，因此只依靠人力進行監測和維護很難達到全部覆蓋的效果，也不能及時發現變壓器的故障問題。而將傳感器使用到變壓器當中就可以很好的解決這一問題，傳感器可以實時的將變壓器的各項數據傳輸給管理人員，同時可以實現變壓器的在線監測，利用計算機信息技術對數據進行詳細的分析，就可以智能化的對各變壓器的運行狀況進行統計。同時在變壓器的故障診斷中，傳感器也可以發揮自身的作用。傳感器可以對變壓器的各種氣體情況進行實時的監測，在信息平臺上對各種氣體的壓強、溫濕度等情況進行統一的分析，及時發現變壓器的故障問題和原因。

3.分解氣體的檢測

當變壓器出現故障時，會產生大量的氣體，其中氫氣是其中最常見的一種。傳統上采用色譜分析法對氫氣進行檢測，這是一種常用的變壓器故障分析手段。但是通過人工進行檢測的方法，會出現誤差較大，耗費大量的人力物力等不利情況。但是使用傳感器可以大大的提高檢測效率，用色譜將不同的氣體進行分離，利用傳感器對氫氣的敏感性進行分離，將氣體所屬的信號轉變為電子信號。然后通過對電子信號的強弱進行區分，這樣可以大大的縮小人工檢測帶來的誤差，同時大大提高變壓器檢測的效率。

四、結束語

設備狀態檢修工作的核心是確定設備狀態，通過可靠的在線監測和帶電檢測能掌握設備的運行工況，發現設備存在的問題，對問題進行綜合分析，找出解決問題的關鍵所在，對設備狀態進行正確評價，制訂合理的檢修策略并實施，真正做到“應修必修，修必修好”，避免出現設備失修或過修情況。隨著傳感器、計算機信息技術的快速發展，其應用途徑也會越來越多，在變壓器檢測中使用傳感器進行故障排除，可以大大提高工作效率，解決變壓器故障問題。

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（作者單位：鹽城銘星供水設備有限公司）