变压器在线监测技术及其应用

变压器在线监测技术及其应用

孙春晖

（国网浙江桐庐县供电公司浙江杭州311500）

摘要：随着经济的快速发展，各个行业对电力系统的稳定性和供电质量提出更高要求，而变压器在线监测技术对保证电力系统的稳定性和电能质量十分重要。本文首先分析了变压器在线检测的基本原理；其次总结分析了不同在线检测原理的实际运用。

关键词：变压器；电力系统；在线监测

Abstract:Withtherapiddevelopmentofeconomy,thevarioussectorsofthepowersystemstabilityandpowerqualityputforwardhigherrequirements,andthetransformeron-linemonitoringtechnologytoensurethestabilityofpowersystemandthepowerqualityisveryimportant.Inthispaper,thebasicprincipleofon-linedetectionoftransformerisanalyzed,andthenthepracticalapplicationofdifferentonlinedetectionprincipleissummarizedandanalyzed.

Keywords:transformer;powersystem;onlinemonitoring

0引言

随着我国社会经济的快速发展，对能源需求剧增。变压器是电能输送过程中不可缺少的一个环节。随着科技的发展，为变压器故障的在线检测提供了许多适用的技术。变压器在线监测技术的应用可以实时监测变压器的运行状态，及时发现缺陷或异常，进一步保障变压器的可靠运行。

1、变压器在线监测原理

1.1局部放电

变压器的局部放电在线监测是采取运行中的变压器的放电信号，对其分析并做出绝缘诊断，并提供相应的故障信息。变压器的运行环境和其他设备的原因，导致变压器局部放电而造成绝缘程度降低，更严重的情况是击穿介质使得设备故障[1]。变压器长期处于工作电压下，并且工作电压越高，变压器的绝缘设备受到的电场强度也越大，从而使得变压器绝缘薄弱的地方容易发生放电现象。变压器发生局部放电时会产生一系列的电流脉冲；这种脉冲不能直接被发现，只有通过相应的数模转换器才能转换成数字信号，从而实现变压器局部放电现象的检测。

1.2、油中溶解气体监测

变压器油起到绝缘和散热作用。随着变压器油箱内部绝缘的老化或短路故障后导致的绕组变形而产生局部放电，造成变压器油分解成多种气体。对这些气体的检测是对其运行状态进行判断的重要手段。不同的故障引起油分解所产生的气体组成不同，因此可以通过分析油中气体组成的含量，判断变压器的潜伏性故障或内部故障[2]。对变压器油中溶解气体采用在线监测方法，能准确地反映变压器的主要运行工况，使运维人员能随时掌握各站主变的工作状态，以便及时做出决策，预防事故的发生。

1.3介质损耗及泄露电流监测

变压器的介质损耗有涡流损耗和磁滞损耗两个部分；当变压器发生磁滞损耗时，由于变压器铁芯内存在的“磁滞回线”使得电动势和磁化电流间的相位差发生了变化，从而增大了变压器损耗。现有的介质损耗检测主要有直接测量相位角、相对介质损耗和谐波分析三种方法。

当变压器铁芯和夹件绝缘不良或者出现多点接地时，变压器产生泄露电流；泄露电流不但会影响变电器的散热效果，而且可能会导致绕组烧毁。目前，工程上普遍运用的变压器电流监测法主要有阻性电流法和全电流法两种方法。

1.4红外线测温监测

变压器正常运行时向外界散发热烈呈现一定规律，而当变压器出现了故障，就会导致变压器向外部散发热量发生变化，通过利用红外线监测变压器的温度变化，就能实现变压器的监测。利用红外线变压器监测，可以实现24小时不间断监测，并将数据上传给远程服务终端，实现变压器的远程监测，极大有利于实现电网的自动化。

2、变压器在线监测技术的运用

2.1、油色谱在线监测技术的运用

变压器油中溶解气体分析技术实施过程：首先取出油样；其次根据油样提取出溶解在其中的气体，分析气体的组成以及各成分的含量，以此确定变压器是否存在内部的故障，并分析故障类型；最后，根据故障点的能量大小和温度高低等因素，来确定故障的严重程度，并由此预测故障的发展趋势[3]。

随着技术的进步，气象色谱仪更加高效、灵敏和便于携带。气象色谱仪利用高分子膜把油气分离，并测量出气体的种类和浓度，最后把测量的数据传输给终端服务器，实现变压器油中气体的在线检测。这种利用高分子膜实现油气分离的方法，极大的简化传统油气分离方法的步骤和设备构成，降低了变压器在线监测的成本。由于变压器油中的气体组成成分复杂并且混合存在，一般在进行气体监测时会根据需要而选择单组份或多组分气体的在线监测方法。

2.2、红外在线监测技术的运用

红外线是物体在释放热能过程中伴随产生的一种辐射波，波长范围为0.76～100μm。

红外线在线监测技术通过红外探测器将物体辐射信号转化为电信号，并根据红外线的功率强度判断变压器内部的热量分布情况。红外线在线监测系统还可以将红外信号还原成热像图来模拟反映变压器内外结构中各部分的热量特点，从而实现对变压器工作温度的在线监控。

通过红外技术和计算机网络技术的综合运用，变压器红外线监测技术能够实现变压器工作的24h实时监测。红外线在线监测技术具有测量范围宽、响应速度快和测量结果直观形象的特点。红外线监测可以实现变压器的远程监测，因而广泛应用于电力系统的设备监测工作中。

2.3、变压器微水在线监测技术

在线监测是变压器油中微水测量的发展趋势。变压器微水在线监测技术主要由数据采集系统、传感器及数据处理系统组成。传感器常用是电容传感器，将电容传感器接收到的信息传送给数据采集系统后，利用电磁谐振技术实现微水量的测量，最后进行数据分析。目前我国变压器微水在线监测系统配有温度传感器，以测量变压器的环境温度，补充温度对纸板介电特性和物力特性的影响，从而消除在检测时测量环境对水量测量结果的误差，更好的反映出绝缘纸板中的水分含量，以实现变压器油中微分的准确监测。

2.4、变压器油温在线监测技术

变压器油温过高直接影响变压器使用寿命和运行稳定性，因此对变压器运行中的油温监测，有利于变压器的故障检测和排除。传统的变压器油温检测使用的是间接模拟测量的方法；随着科技和计算机物联网技术的发展，现如今的变压器油温监测系统则是由前端数据采集系统、转接器部分、通信系统、控制电力部分等硬件组成，并结合计算机模拟分析软件实现的。

3总结

本文详细说明了变压器在线监测技术是如何运行的，从该技术的原理出发，系统地阐述了变压器在线监测的应用。油色谱在线监测技术能够发现设备故障，传感器故障是影响正确告警率的另外一个重要因素。常规的检测方法与现代化状态维护发展趋势不相适应，为了保证电力系统供电可靠性和经济性，电力设备的在线监测和故障诊断应运而生。变压器在线监测技术是电力企业提高供电安全性指标、将维护检测资金合理减少、使劳动生产率大大提升的主要途径。

参考文献

[1]梁文焰,黄蔚.主变压器油色谱在线监测技术应用研究[J].广西电力,2010,33(1):9-13.

[2]邱晓丹,周启龙,王世成,等.变压器局部放电在线监测技术的研究[J].自动化应用,2010(3):52-54.

[3]张百舸,欧小高,向超,等.核电主变压器局放在线监测及诊断技术的研究与应用[J].电气应用,2014(18):22-25.