基于状态检修的变压器在线监测研究

基于状态检修的变压器在线监测研究

樊崇元

（广州市世科高新技术有限公司广东广州510000）

摘要：随着经济的不断发展，变压器的重要性日益明显，变压器的运行状态对直接影响着电力系统的安全性与稳定性，变压器状态监测与故障预防显得非常重要，在相关领域中，对其状态维修与在线监测一直是众多学者研究的课题。状态检修由于其智能化、高效化，成为电气设备检修发展的必然趋势。本文对基于状态检修的变压器在线监测进行了研究探讨。

关键词：变压器；状态检修；在线监测；技术

引言：电力系统安全稳定经济运行的基础是电力设备的安全运行，特别是其中的电力变压器，因其承担着电能的转换与传输，所以其地位及作用是不可替代的，其运行状况的好坏也将直接影响到整个电力系统的安全与稳定运行。为了保证电网能够更加安全可靠的运行需要更加准确、高效、及时的对变压器进行检修和检测，电力变压器的状态检修以及在线监测技术应运而生。基于状态检修的变压器在线监测大大提高了变压器的运行效率，减小了不必要的损失，确保了电力系统的可靠性。

1.基于状态检修的变压器在线监测存在的问题

变压器在电网中长期运行，不可避免地会累积各种缺陷。这些缺陷发展为故障的进程，可分为渐发性故障和突发性故障两大类。作为变压器检修的常用方式，预防性试验和定期检修具有较大的盲目性和强制性。故障分类主要是区分变压器的故障性质，如绕组过热、铁芯过热、油中气体、绝缘缺陷、铁芯接地电流、局部放电故障等。变压器有受机械力或过热导致绝缘损坏，也有出厂时绝缘强度达不到要求或者绝缘受到了损害使强度降低不能满足承受能力的要求。有由异常电流引起过热，如环流和涡流引起的过热，因导电回路电阻增加形成的过热，因散热受阻造成的过热等。变压器在运行中遭受的各种短路事故，如单相对地、两相间或两相对地、三相之间的短路，其中以出口处短路最为严重。渐发性故障主要表现为变压器在正常运行过程中，由于绝缘老化、受潮等，使绝缘性能逐渐下降，最终导致故障的发生。实现对互感器工作的实时监测，重点监测熔断器的运行状态，实时监测电流量，找出电压互感器和电流互感器中出现的问题。一旦出现隔离开关接触不良问题，开关触头的温度就会变高。相关人员在对隔离开关进行状态检修的时候，要首先监测接线板和隔离开关触头的温度变化情况。从变压器在线监测技术的应用情况看，虽然还存在着抗电磁干扰能力不强、使用寿命偏短、价格偏高等缺陷，但由于其具有常规检测手段所无可比拟的优越性，所有问题都将在发展中逐步得以解决。

2.基于状态检修的变压器在线监测技术

2.1铁心接地与局部放电在线监测技术

铁心接地在线监测技术相对比较成熟，可以及时发现铁心及夹件多点接地，防止局部过热。使用钳形电流表测试接地电流时，要注意排除干扰，一般采用钳形电流表紧靠接地线，测得一个电流值，再将地线钳入，测第二次电流值，两次电流值之差则为实际接地电流。通过光纤检测技术，能够对局部放电进行检测，目前光纤传感器主要分普通石英光纤和荧光光纤两种。通过检测局放产生的超高频电信号，实现局部放电的检测和定位，本质上是一种无线电技术。要想实现在线监测和状态检修技术在电力系统中的有效运用，就必须建立起科学、合理的检修管理模式。根据监测到的运行数据，对变压器状态进行评估，划分出类似于良好、较好、合格、注意与严重等不同的状态，以采取相应的措施，这对电力系统的安全平稳运行至关重要。采用在变压器内局部放电的方式，产生超声波、脉冲电流、光辐射、超高频电信号等检测信号，经过合理的处理，能够掌握变压器的运行状态。变压器局部放电时，会产生高频电气扰动进而能产生超声波。经相应的传感器将超声波信号转化为电信号，从而掌握变压器的局部放电水平。

2.2油色谱及其他在线监测技术

变压器油色谱在线监测技术主要是通过监测油中微量气体的变化来掌握变压器是否出现放电、过热等缺陷。采用油中气体在线监测系统和套管在线监测系统，可随时对电力变压器运行状况进行在线监测，其在线监测可以为变压器状态诊断提供重要的参考数据。按照油气分离和检测原理可以分为：气相色谱法、燃料电池法、光声光谱法等。变压器状态的在线监测方法还有很多，如绕组变形法、变压器振动法，此外还有：绝缘电阻法、红外热像法、绝缘功率因数测试法、激励电流法等。在电力系统运行中，如果发现运行异常或出现设备质量问题，相关人员应当立即进行检修。燃料电池法，是利用渗透膜原理将油中的气体析出，再通过燃料电池原理来检定气体，检定器燃料就是被检定的气体，所以无须外源，整个装置结构相对简单。通过逐步建立计算机的专家系统，对状态数据进行分析和判断，获得经验和策略，实现状态检修工作的完善。光声光谱法是利用气体分子吸收特定频率的电磁波后，温度上升，从而使气体热能升高，致使气体与周围介质产生压力波动，根据气体的光声效应，会产生特定的声信号，再通过高灵敏微音传感器和压电陶瓷传声器检测到声信号，来判断变压器的状态。气相色谱法主要监测气体，一般采用N2作为载气，通过色谱柱对气体进行分离，再由检测器对各气体含量进行检测，该法需要定期补充载气和更换色谱柱。

3.基于状态检修的变压器在线监测的应用与发展

电力设备在线状态监测可以实时监测电力设备在实际运行状况下的健康状况，为系统的安全稳定运行提供保证，为电力设备的状态检修提供依据，是实现状态检修的前提和重要组成部分。变压器状态检修的核心工作是及时掌握变压器的运行状态，并采用合理的方法对存在的风险和隐患进行准确评估，从而制定出科学的检修计划，进而维护电力系统安全运行。随着新型材料的广泛采用，色谱分析的透气膜等设备的使用寿命也将延长。在技术层面，硬件设备将向更加智能化方向发展，免维护性将更高，不仅其软硬件产品的价格将大幅下降，而且性价比也将大幅提高。根据电力系统变电设备的主要运行状态，采用相关技术对电力设备进行监测和分析的过程就是电力系统的在线监测和状态检修。在线监测技术已经在变电设备运行中得到了推广和应用。通过对变电设备的监测，可以收集到变电设备中的电压、电流、压力和绝缘等数据，从而对设备运行状态做出准确评估，为状态检修技术的应用提供依据。变压器状态检修增强了输变电设备的供电可靠性，对故障实施早期检测，帮助制定更可靠的维修计划，降低了检修成本和检修难度，减少了设备检修风险，节省了大量人力物力；延长了变压器的全寿命周期。变压器在线监测不仅能够有效防范变压器各种故障的发生和发展，还降低了意外停电所带来的经济损失。对运行中的变压器进行实时监测，弥补了常规试验与检测手段的不足。用先进的传感、通信技术和计算理论，建立远程监测诊断中心为平台，实现对变压器的在线监测、状态评价、风险评估及故障诊断，并根据数据属性和故障模式判别，制定出合理的检修策略。

结束语：随着人们对电能质量要求的不断提高，必须提高电力变压器的运行维护和检修水平，针对监测的潜在故障进行及时有效的处理。保证电力系统的正常运行，就必须对变电设备进行及时的在线监测和状态检修，随时检测变压器状态，及早发现并排除变压器可能存在的故障，已成为保障供电可靠性的重要手段之一。状态检修不但推动了电气设备检修和管理的发展、进步，也促进了在线监测技术的提高，更重要的是降低了检修成本，提高了供电可靠性。

参考文献：

[1]吴子豪、张小平、周艺环；电力变压器状态检修及在线监测实际应用；《低碳世界》 ；2016（34）

[2]杨志鹏；电力变压器的状态维修与在线监测；《工程技术：引文版》 ；2016（12）

[3]龙玫；变压器在线监测系统的研究；《工程技术：全文版》；2016（12）