电力变压器智能在线监测关键技术

电力变压器智能在线监测关键技术

周亚雷1刘权威2

（1身份证号码：41132919860428xxxx；2许昌许继昌南通信设备有限公司河南许昌461000）

摘要：电力变压器是运用电磁感应原理，将某一电压等级的交流电压变换成同一频率另一交流电压等级的设备。电力变压器在生产、输送、用电等方面起到至关重要的作用，在电力系统中处于核心地位。如果发生电力变压器故障，会导致电力系统的中断、电网瓦解、甚至人身伤害等一系列事故，对用户、企业、国家造成重大损失。因此，本文在分析电力变压器故障的基础上，就在线监测技术进行阐述。

关键词：电力变压器；故障分析；在线监测

随着电力系统的大容量化、高电压化和结构复杂化，配合电力系统的变压器也是趋于大容量化、高电压化和结构复杂化。面对这种情况，传统的监测技术及以预防性能越来越显得与变压器安全可靠的供电要求和系统的经济运行不相适应，在线监测系统能不停电监测，对事故早期有一定的预判作用。

一、电力变压器的故障分析

（一）绕组方面故障

绕组匝间短路、相间短路、单相接地等故障为电力变压器绕组运行时的常见故障，主要是因为长期过负荷、外部短路、绝缘老化、绕组受潮、制造工艺不符合要求等因素引起的。绕组故障发生后，主保护差动保护或瓦斯保护可能会动作，导致变压器跳闸。发电厂、变电站的运维人员应立即对变压器本体引出线、绝缘套管等进行重点检查。

（二）套管方面故障

电力变压器套管方面最常见的故障为闪络故障，而发生闪络故障最常见的原因为套管表面脏污、受潮，致使套管瓷质部分发热，甚至损坏，严重影响绝缘电阻，而且泄漏电流增加，发生闪络故障。故障发生后，应对变压器套管进行全面检查，检查有无放电痕迹及裂纹，并彻底清扫，联系专业单位进行严密测量试验。定期检修时，运维人员也要对变压器套管进行预防性的清扫维护工作。

（三）本体渗漏油

大多数电力变压器都会出现本体渗漏油现象，虽然轻微渗油不会对变压器运行造成影响，但却会为事故埋下祸根。密封垫老化、密封点开焊是导致变压器渗漏油的两种主要原因。本身质量问题、长时间过负荷及自然老化导致了密封垫的老化龟裂。针对以上原因，切实可行的处理方法为更换密封圈以及开焊点补焊。如入孔法兰处渗漏油，在紧固螺栓的同时，还需向法兰缝隙处注入密封胶。

（四）铁芯多点接地

为了避免变压器内部放电的发生，电力变压器正常运行时要求铁芯有且只有一点接地。如果有多点接地，铁芯上的环流会使铁芯产生大量的热，有烧坏变压器的可能。造成铁芯多点接地的原因主要有两种：一是金属异物造成接地；二是由于铁芯上的金属残留物堆积或金属毛刺引起接地。日常运行时，应每月进行一次变压器铁芯接地电流测试，这样可以及时发现接地隐患。如有异常，可进行油色谱试验进行确认。如确认铁芯确实接地，运维人员应立即处理，防止事故扩大。如果是由于金属异物造成，则应进行吊罩检查。如果是因为铁芯上的金属残留物堆积或金属毛刺造成的，一般建议采用电容放电法。具体原理为：电容器在短时间内可以产生的巨大电流，铁芯上的金属残留物可以瞬间被其烧断或熔化，电流产生的巨大电动力也可以使金属残留物从铁芯上脱落。

（五）油位异常

电力变压器油位异常是指在正常负荷及冷却条件下，其油枕油位在短时间内产生较大波动。防爆管、油位管、呼吸器堵塞，以及变压器缺油为油位异常的常见故障原因。处理此故障时，应首先确定油位异常原因，然后再采取相应措施。如因渗漏油引起，则按本体渗漏油故障处理。

二、变压器在线监测技术分析

（一）设备放电在线监测技术

针对变压器放电现象进行监测，是检查和判断变压器运行故障的主要手段之一。目前，超声检测技术、红外热成像检测技术、脉冲电流检测技术以及光检测技术等多种技术，都可以实现变压器放电现象的在线监测，其中，超声检测技术需要在变压器外壁安设相应的超声波传感器，通过实时接收、监测变压器局部放电产生的超声波，完成对设备放电程度和放电位置的在线监测；红外热成像检测技术主要利用红外线热成像原理，通过监测变压器局部温度变化的方式，完成对放电现象的在线监测。

（二）绕组变形在线监测技术

就变压器绕组故障而言，目前常见的在线监测技术包括频响分析技术、短路电抗技术、以及低压脉冲技术等，但以上监测技术无法与变压器同时应用。另外，存在一种新型的检测技术，通过对变压器三相电压和电流的实时监测，完成对绕组运行状态的判断，进而实现精准的在线监测功能。

（三）铁芯接地在线监测技术

如变压器内部发生铁芯接地的现象，则变压器内部将形成闭合回路，进而产生感应电流，威胁设备以及相关操作人员的安全。铁芯接地在线监测技术主要通过监测变压器铁芯接地线上感应电流的发生情况，对铁芯是否发生接地进行判断，并在线监测回路电流的实际数据，以供设备运维参考。

（四）振动在线监测技术分析

通过在变压器设备外部加装振动传感器的方式，就可以实现对变压器振动情况的在线监测，对比分析不同时段变压器的振动加速度，就可以及时发现变压器的异常振动故障，进而对变压器绕组的运行状态，做出相应的判断。

（五）绝缘性能在线监测技术

对于变压器绝缘性能的监测，主要依靠外加电压的方式实现，如变压器的绝缘电阻发生变化，则其电压输出值也会随之改变，根据这一指标就可以实现变压器绝缘性能的在线监测要求。

三、在线监测技术在变压器检修中的应用

变压器是电力系统的重要组成部分，在系统运行过程中，绝缘不断劣化，会进一步影响潜伏性故障不断凸显，在运行时可能会发生多种化学反应，因此，在实际检修过程中，要从不同的角度对其进行全面的检修。油中气体的在线监测：在变压器的检修工作当中，针对油中气体监测这一部分，最早有人采用气相色谱法来实现相关监测目的，经过长时间的应用、总结、创新、尝试等，形成了现阶段应用较为普遍的以气相色谱法为核心的故障监测方法。对油中气体实施在线监测，即是要对气体构成和浓度进行监测与分析，监测过程如下：油中存在固体形态的绝缘材料，变压器在运行过程中产生的电压，会对这些绝缘材料产生一定的作用，综合其他因素的影响，会进一步发生变质，裂解后就会产生多种气体。对油中的气体进行在线监测，进而对气体含量以及生成速率进行分析，得到相应的故障诊断结果，如变压器是否发生过热性或放电性故障等，进而优化故障维修方案。在对油中气体监测的过程中应用在线监测技术，具有连续性与实时性的应用优势，能够及时发现设备当中的潜在问题，应用价值十分显著。局部放电的在线监测：在变压器运行过程中，局部放电现象不仅是设备绝缘老化的一种前兆表征，同时，还是加快绝缘老化的重要因素。因此，对其进行有效的监测与及时的预防，对变压器的使用寿命与使用性能具有重要意义。对变压器局部放电进行有效监测，常规的方法包括声学局部放电监测和超高频法，超高频检测技术是通过接收变压器内部局部放电所激发的超高频电磁波来实现局部放电的检测和定位。其中，以声学局部监测法的应用更为广泛，即在变压器的外部安装声学传感器，此种专业传感器对放电所发出的声音信号极为敏感，能够准确捕捉到放电具体位置等信息，便于故障检修工作的顺利执行。另外，在特殊情况下，化学监测方法，也能够通过标准的监测手段，获取到变压器局部放电的状态信息。

随着时代和社会的发展，电力系统对于人们的生产生活变得愈加重要，人们对电力系统的要求也变得越来越高，而作为电力系统核心的电力变压器更是承担着举足轻重的作用。所以就需要发电厂、变电站的运维人员加强对电力变压器的日常维护工作，并提高个人素质与技术水平，保证电力变压器及电力系统的安全、稳定、持续运行，为祖国的生产建设做出自己应有的贡献。

参考文献：

[1]杨红平，张翰林.变压器套管故障的在线监测技术[J].变压器，2017，54（12）.

[2]张超.在线检测装置在变压器故障诊断中的应用[J].当代化工研究，2017（05）

[3]仲平.探析变压器常见故障诊断及在线监测技术[J].黑龙江科技信息，2017（04）