變壓器在線監(jiān)測與故障診斷新技術

丁詩洋+丁玲莉+李瑞民

摘 要：隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國電力事業(yè)發(fā)展迅速，無論是電網(wǎng)規(guī)模還是電網(wǎng)運行性能，均得到了長足的發(fā)展和提高，相應提高了對于電網(wǎng)運行安全性和穩(wěn)定性的實際要求。變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)重要的基礎組成，其設備運行狀態(tài)直接影響著系統(tǒng)整體運行的安全和穩(wěn)定。但由于變壓器應用廣泛、運行條件復雜等因素影響，在設備運行過程中，不可避免地出現(xiàn)各類故障問題，影響設備的正常使用，如不能及時發(fā)現(xiàn)此類故障，就可能導致故障的進一步惡化，從而造成嚴重的損失和破壞影響。筆者即從變壓器故障基本表現(xiàn)入手，就現(xiàn)代在線監(jiān)測和故障診斷技術，發(fā)表幾點看法，以供相關單位參考。

關鍵詞：變壓器；在線監(jiān)測；故障診斷；新技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.159

近幾年，我國社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，人們對于電力能源的供應需求越來越大，對于電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性和運行安全，也提出了更高的標準要求。變壓器是一種改變交流電壓的設備，在電網(wǎng)系統(tǒng)中有著廣泛且深入的應用，是現(xiàn)代電網(wǎng)重要的基礎設備。變壓器在工作運行過程中受多方面的因素影響，不可避免地會發(fā)生各類故障問題，但如果不能及時發(fā)現(xiàn)變壓器設備異常故障，并采取相應的措施加以處理，就會對電力系統(tǒng)的正常運行造成惡劣的影響。信息時代背景下，智能化、自動化、數(shù)字化是電網(wǎng)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，只有加強在線監(jiān)測新技術的研究和應用，才能促進我國智能電網(wǎng)的進一步發(fā)展。本文即圍繞變壓器故障監(jiān)測，就其在線監(jiān)測和故障診斷新技術，進行了分析和探討，具體內(nèi)容如下：

1 變壓器常見故障及成因分析

（1）鐵芯故障分析。鐵芯是變壓器重要的基礎元件之一，也是變壓器設備中最容易發(fā)生故障的部件。通常情況下，變壓器鐵芯故障是由于鐵芯元件發(fā)生松動，脫離原有位置與接地鐵芯發(fā)生直接接觸，進而發(fā)熱、產(chǎn)生外放電現(xiàn)象，破壞變壓器自身絕緣性能導致的。

（2）繞組故障分析。繞組纏繞在鐵芯上，與鐵芯一同完成交流電壓的改變，同樣也是變壓器設備重要的基礎元件。繞組故障主要變現(xiàn)為繞組變形故障，這種故障主要是由于繞組絕緣層發(fā)生老化或繞組中存在過多的水分，致使繞組短路導致的。

（3）分接開關故障分析。一般來說，分解開關故障分為有載故障和無載故障兩種。其中無載分接開關對應的作用時間以變壓器停止作業(yè)的時間為主，此時變壓器不動作，即不存在激磁，如分接開關發(fā)生故障，就容易改變繞組的實際匝數(shù)，進而導致變壓器輸出電壓改變等一系列問題。

（4）油絕緣故障分析。油絕緣是變壓器正常運行和運行安全的重要保障，但在變壓器運行過程中，會導致絕緣油發(fā)生緩慢的氧化反應產(chǎn)生雜質(zhì)，隨著時間的推移，絕緣油中的雜質(zhì)不斷增多，就會對絕緣油造成污染，進而降低絕緣油的散熱性能和絕緣性能。如放任絕緣油長時間的污染和老化，就會導致油絕緣故障。

2 變壓器在線監(jiān)測新技術分析

（1）設備放電在線監(jiān)測技術概述。針對變壓器放電現(xiàn)象進行監(jiān)測，是檢查和判斷變壓器運行故障的主要手段之一。目前，超聲檢測技術、紅外熱像檢測技術、脈沖電流檢測技術以及光檢測技術等多種技術，都可以實現(xiàn)變壓器放電現(xiàn)象的在線監(jiān)測，其在線監(jiān)測流程如圖1所示。其中，超聲檢測技術需要在變壓器外壁安設相應的超聲波傳感器，通過實時接受、監(jiān)測變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲波，完成對設備放電程度和位置的在線監(jiān)測；紅外熱像檢測技術主要利用紅外線熱成像原理，通過監(jiān)測變壓器局部溫度變化的方式，完成對放電現(xiàn)象的在線監(jiān)測。

（2）繞組變形在線監(jiān)測技術概述。就變壓器繞組故障而言，目前常見的在線監(jiān)測技術包括頻響分析技術、短路電抗技術、以及低壓脈沖技術等，但以上監(jiān)測技術無法與變壓器同時應用。另外，存在一種新型的檢測技術，通過對變壓器三相電壓和電流的實時監(jiān)測，完成對繞組運行狀態(tài)的判斷，進而實現(xiàn)精準的在線監(jiān)測功能。

（3）鐵芯接地在線監(jiān)測技術概述。如變壓器內(nèi)部發(fā)生鐵芯接地的現(xiàn)象，則變壓器內(nèi)部將形成閉合回路，進而產(chǎn)生感應電流，威脅設備以及相關操作人員的安全。鐵芯接地在線監(jiān)測技術主要通過監(jiān)測變壓器感應電流的發(fā)生情況，對鐵芯是否發(fā)生接地進行判斷，并在線監(jiān)測回路電流的實際數(shù)據(jù)，以供設備運維參考。

（4）振動在線監(jiān)測技術分析。通過在變壓器設備外部加裝振動傳感器的方式，就可以實現(xiàn)對變壓器振動情況的在線監(jiān)測，對比分析不同時段變壓器的振動加速度，就可以及時發(fā)展變壓器的異常振動故障，進而對變壓器繞組的運行狀態(tài)，做出相應的判斷。

（5）絕緣性能在線監(jiān)測技術概述。對于變壓器絕緣性能的監(jiān)測，主要依靠外加電壓的方式實現(xiàn)，如變壓器的絕緣電阻發(fā)生變化，則其電壓輸出值也會隨之改變，根據(jù)這一指標就可以實現(xiàn)變壓器絕緣性能的在線監(jiān)測要求。

3 變壓器故障診斷新技術分析

雖然變壓器的工作原理較為簡單，但變壓器的制造工藝和運行條件較為復雜，設備運行過程中客觀存在著眾多的干擾因素，不同的故障類型也有著不同的故障表現(xiàn)，且相應的故障表現(xiàn)可能對應不同的故障問題，從而給變壓器故障診斷帶來了一定的困難和阻礙。目前，變壓器故障診斷方面的新技術主要是指信息融合技術，即通過多角度的信息分析，實現(xiàn)故障特征與多維度信息的融合，進而做出精準、可靠的故障判斷，具體包括融合數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)、融合決策層數(shù)據(jù)以及融合特征層數(shù)據(jù)等應用。

4 結語

綜上所述，變壓器作為電力系統(tǒng)重要的基礎設備，在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮著重要電壓改變作用。因此，相關電力運維人員需全面提高對變壓器故障檢測工作的重視，加強現(xiàn)代在線監(jiān)測技術和故障診斷技術的應用，綜合提高變壓器的故障檢測和維修效率，進而促進我國電力事業(yè)的進一步發(fā)展。

參考文獻：

[1]高蘭香，李兵.變壓器在線監(jiān)測與故障診斷新技術[J].城市建設理論研究（電子版），2015（18）.

[2]龐靖宇.變壓器在線監(jiān)測與故障診斷新技術的研究[J].中國新技術新產(chǎn)品，2015（06）.endprint