基于變壓器油在線監(jiān)測技術(shù)的變壓器故障檢測

宋昆峰 袁文海 劉彪 徐浩 董小順 胡健民

摘 要：作為電力系統(tǒng)的主要電源，變壓器的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。隨時(shí)檢測變壓器狀態(tài)并盡快檢測并消除可能的故障已成為確保電源可靠性的重要手段之一。在線監(jiān)測變壓器油是氣相色譜技術(shù)的補(bǔ)充和發(fā)展，在線監(jiān)測技術(shù)的實(shí)施、推廣和應(yīng)用是變壓器管理的重要課題。根據(jù)檢測周期補(bǔ)償離線色譜監(jiān)測效果，在線監(jiān)測大型變壓器內(nèi)部工作狀況，及時(shí)檢測變壓器內(nèi)部故障，隨時(shí)跟蹤設(shè)備運(yùn)行狀況的技術(shù)，為狀態(tài)檢修提供技術(shù)支持，在很大程度上提高了變壓器的運(yùn)行可靠性和安全性。

關(guān)鍵詞：變壓器油;在線監(jiān)測技術(shù);變壓器故障監(jiān)測

0引言

除了絕緣和冷卻功能外，變壓器油還是有關(guān)變壓器內(nèi)部故障的信息載體。基于溶解在變壓器油中的氣體的色譜分析，可以發(fā)現(xiàn)變壓器中的潛在故障。事實(shí)是，許多變壓器事故往往很快發(fā)生，并可能在幾天或幾周內(nèi)發(fā)展為惡性狀況。因此，實(shí)時(shí)，快速地監(jiān)測變壓器油中溶解氣體的變化對于及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的故障非常重要。

過去，由于測試條件和測試周期的限制，只能在實(shí)驗(yàn)室中定期進(jìn)行油樣分析。 在采樣期間，不能有效地監(jiān)測溶解在變壓器油中的氣體。但是，在線監(jiān)測技術(shù)在變壓器油中溶解氣體的應(yīng)用彌補(bǔ)了離線色譜監(jiān)測的缺點(diǎn)，這種缺點(diǎn)受監(jiān)測周期的影響，不僅可以盡快發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛在錯(cuò)誤，將有利于減少變壓器運(yùn)行過程中的突發(fā)故障。通過監(jiān)視變壓器運(yùn)行的變化規(guī)律，可以顯著提高變壓器運(yùn)行的可靠性和安全性。

1在線監(jiān)測技術(shù)概述

目前，比較常見的在線監(jiān)測裝置主要有：油色譜在線監(jiān)測、超聲波局放在線監(jiān)測、鐵芯接地電流在線監(jiān)測、避雷器阻性電流在線監(jiān)測等。應(yīng)用于變壓器較多的主要有油色譜在線監(jiān)測、超聲波局放在線監(jiān)測及鐵芯接地電流在線監(jiān)測。

（1）紅外熱成像技術(shù)

紅外熱圖像檢測技術(shù)通常簡稱為紅外溫度測量，可以有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備過熱故障。它要求對運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行定期的紅外溫度測量，以及對重型設(shè)備進(jìn)行特殊的溫度測量，發(fā)現(xiàn)各種設(shè)備的電流型加熱、電壓型加熱、電磁加熱等隱患安全隱患，可以提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

（2）油中溶解氣體分析

油中溶解氣體分析是油浸式變壓器通電檢測項(xiàng)目中最廣泛，最有效的方法，是一種能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測出變壓器中潛在故障的變壓器，是最常用、最有效的變壓器故障診斷技術(shù)。 。

（3）超聲波局部放電檢測技術(shù)

超聲波局部放電檢測是近年來的一項(xiàng)新興技術(shù)，在檢測組合電器、開關(guān)柜等設(shè)備中的隱患方面具有很好的效果。目前在變壓器也逐步普及開來，這種實(shí)時(shí)檢測技術(shù)對定位變壓器故障點(diǎn)很有用，具有無法與其他方法相比的優(yōu)點(diǎn)。

（4）高壓電器在線監(jiān)測技術(shù)

當(dāng)電氣設(shè)備未關(guān)閉電源或處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它會監(jiān)視正常運(yùn)行條件下各種運(yùn)行參數(shù)的狀態(tài)。 由于電氣設(shè)備處于正常工作電壓下，因此在線監(jiān)視可以真正反映設(shè)備的工作狀態(tài)。所提供的數(shù)據(jù)為維護(hù)人員提供了更多參考信息，使確定設(shè)備狀況變得更加容易。

2在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

變壓器油在線監(jiān)測系統(tǒng)大體可分成三大部分，即現(xiàn)場檢測單元、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器及監(jiān)控軟件。圖1為變壓器油在線監(jiān)測系統(tǒng)框圖。

在運(yùn)行中，變壓器油在線監(jiān)測系統(tǒng)中具有強(qiáng)制油循環(huán)功能，通常通過真空壓差將變壓器油吸入油樣采集裝置中，然后將變壓器中的油通過強(qiáng)制循環(huán)裝置進(jìn)入油氣分離裝置。 入油氣分離裝置的被測氣體被快速分離，如果分離成功，則將其轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的定量管中，并在定量分析階段由自動采樣程序執(zhí)行。伴隨著載氣，被分離的氣體進(jìn)入氣體檢測裝置。

被測氣體總是以混合氣體的形式進(jìn)入測量設(shè)備，H2的特征傳感器也反射C2H4的氣體，CH4的特征傳感器變?yōu)镃2H4。該氣體還反映出，當(dāng)混合氣體與所有傳感器接觸時(shí)，H2，CH4，C2H6，C2H4和其他氣體的濃度與實(shí)際值相差甚遠(yuǎn)。針對此問題，該設(shè)備改進(jìn)了色譜柱，可輕松處理這6種氣體。具體的分離步驟如下：每個(gè)組分同時(shí)進(jìn)入色譜柱，與色譜柱中的流動相一起移動，并在固定相和流動相之間進(jìn)行溶解、吸附、滲透和離子交換的重復(fù)性重新分布。分配系數(shù)差異較小的原始組分不僅具有顯著差異，而且保留了原始屬性，允許不同的氣態(tài)組分以不同的速率流出色譜柱。當(dāng)色譜柱達(dá)到一定長度時(shí)，各種氣體可以依次分離并依次流出色譜柱。

氣體分離塔也是氣體檢測單元的重要組成部分。為了大大提高正常使用壽命，通常在分離柱的兩端安裝兩通閥，以確保內(nèi)部的固定相在不工作時(shí)與外界隔離。同時(shí)，在載氣通道中放入干燥劑并采取某些措施防止油滲入測量管中，可以幫助氣體分離柱適當(dāng)?shù)匮娱L其使用壽命。經(jīng)過長期的運(yùn)行確認(rèn)，電源的自動控制部分可以穩(wěn)定地工作，仍然可以很好地保持整個(gè)單元的運(yùn)行性能。色譜柱傳感器可以將氣體濃度和其他值轉(zhuǎn)換為所需的電信號。電信號被轉(zhuǎn)換為便于通過高精度A / D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行存儲和傳輸?shù)臄?shù)字信號。在變壓器實(shí)際運(yùn)行中，由于氣體濃度可能高而有些氣體濃度低，此時(shí)使用無源控制電路和單增益難以滿足在線監(jiān)控的要求，需要使用自動增益控制電路解決。

3結(jié)論

綜上所述可以分析得到，變壓器油在線監(jiān)測技術(shù)彌補(bǔ)了絕緣油定期采樣分析的不足，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部過早故障的發(fā)生和發(fā)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障。該技術(shù)提供了實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，為要采取的行動提供了強(qiáng)大的決策基礎(chǔ)，可以在確保主變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)揮積極作用，是保證電網(wǎng)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。

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