楊壽春 何先華 張遠(yuǎn)鵬 王亞軍 李富保

摘? 要：在電網(wǎng)的供配電系統(tǒng)中，變壓器是對電壓等級進(jìn)行調(diào)節(jié)與對電能進(jìn)行分配的核心設(shè)施，是否可靠且穩(wěn)定運行能夠直觀的決定電力輸出質(zhì)量，為了增強(qiáng)變壓器運行的穩(wěn)定與高效，對電力部門的變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測與故障的診斷排除能力提出更高要求，在此基礎(chǔ)上應(yīng)運而生的變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。本文首先介紹了狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成，闡述了變壓器的常見故障與狀態(tài)檢測，分析了其工作的原理、發(fā)展趨勢以及在當(dāng)前階段變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷中存在的系列問題，并針對變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：變壓器? 狀態(tài)檢測? 故障診斷? 技術(shù)探討

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（c）-0003-03

Abstract： In the power supply and distribution system of power grid， the transformer is the core facility to adjust the voltage level and distribute the electric energy. Whether it is reliable and stable can directly determine the power output quality. In order to enhance the stability and efficiency of transformer operation， higher requirements are put forward for the power sector's transformer operation condition monitoring and fault diagnosis ability. On this basis， the transformer condition monitoring and fault diagnosis technology has been widely used. Firstly， this paper introduces the constitution of condition monitoring and fault diagnosis system， expounds the common faults and condition detection of transformers， analyzes its working principle， development trend and a series of problems existing in the current stage of transformer condition detection and fault diagnosis， and discusses the related technologies of transformer condition detection and fault diagnosis.

Key Words： Transformer; Condition monitoring; Fault diagnosis; Technical discussion

變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)是針對變壓器當(dāng)前的運行狀態(tài)以及相關(guān)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄與分類，并作出評估工作，能夠為變壓器的檢修工作提供可靠的信息依據(jù)，變壓器狀態(tài)評估是進(jìn)行狀態(tài)檢修前的基礎(chǔ)工作。此項工作能夠做到直觀有效的了解變壓器設(shè)備的實時運行情況，能夠提供故障預(yù)警，防患于未然，對變壓器的安全運行提供切實的保障。想要有效的改善當(dāng)前在變壓器的狀態(tài)檢測與故障診斷中由于技術(shù)的相對落后而造成的大量浪費人力物力的狀態(tài)，就要實現(xiàn)現(xiàn)代科技成果的高效轉(zhuǎn)化，堅守經(jīng)濟(jì)化原則，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)完善電網(wǎng)供配電系統(tǒng)，促進(jìn)其運維全面化發(fā)展。

1? 狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)是由信息檢測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理與診斷五個單元部分組成。檢測單元以傳感器為核心，負(fù)責(zé)采集變壓器的物理、化學(xué)量并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化;數(shù)據(jù)采集單元將傳感器采集轉(zhuǎn)化的電信號預(yù)處理;數(shù)據(jù)傳輸單元主要是對信息進(jìn)行傳輸，固定裝置的數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控室之間的距離遠(yuǎn)，要配置特殊的遠(yuǎn)程傳輸，對于便攜裝置，能夠變換和隔離信號即可;數(shù)據(jù)處理單元將接收到的傳輸數(shù)據(jù)做分析與鑒定處理;診斷單元為最后的數(shù)據(jù)以及歷史留存數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析，判斷設(shè)備的實際運行情況，根據(jù)設(shè)備運行情況給出建議和相應(yīng)措施。

2? 變壓器狀態(tài)檢測的技術(shù)分類

2.1 變壓器局部放電的檢測

變壓器中所用到的絕緣材料由于在其制造過程中，電介質(zhì)在絕緣體內(nèi)分布不均，存在氣泡和雜質(zhì)。而在氣泡中的電場強(qiáng)度比其他介質(zhì)電場強(qiáng)度高時，就會開始放電。以油質(zhì)絕緣部件其局部放電量的數(shù)量級作監(jiān)測參數(shù)能有效判別有破壞性或危險性的局部放電[1]。

2.2 紅外線測溫及熱成像儀檢測

在變壓器的正常運行狀態(tài)下，依據(jù)其基礎(chǔ)熱像與其結(jié)構(gòu)和傳熱途徑結(jié)合，對出現(xiàn)故障的變壓器熱像與溫度變化進(jìn)行分析，并與其他檢測所得數(shù)據(jù)相結(jié)合，以此來判斷出變壓器所出現(xiàn)故障以及類型。

2.3 變壓器油中氣體檢測

變壓器內(nèi)絕緣材料經(jīng)過升溫、通電以及磁場作用，經(jīng)過進(jìn)一步老化產(chǎn)生氣體，根據(jù)油中氣體含量及其組成差異進(jìn)行檢測。這種檢測方法是與變壓器同步運行的，對初始故障的識別靈敏度較高，在檢測中普遍應(yīng)用。

3? 變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷工作的原理及發(fā)展趨勢分析

對變壓器檢測是針對變壓器信號的收集與分析，以確定變壓器的運行狀態(tài)，以此為依據(jù)對變壓器的隱形故障進(jìn)行總結(jié)，并針對設(shè)計相關(guān)的維修維護(hù)方案。跟隨現(xiàn)代化的技術(shù)腳步，在變壓器的檢修方面，已經(jīng)能夠做到從之前的固定時期檢測發(fā)展到無人操控進(jìn)行檢測，對故障進(jìn)行預(yù)防和診斷。對變壓器的運行情況利用通信電纜等相關(guān)設(shè)備集中檢測，能夠有效的減少人工以及相關(guān)資源的投入，還能減輕以往檢測的工作量，并對檢測結(jié)果實現(xiàn)共享。加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測的系統(tǒng)構(gòu)建，實現(xiàn)檢測與診斷結(jié)合，更加方便對變壓器運行數(shù)據(jù)的收集。

4? 變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷工作中所存在的問題

從變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，其復(fù)雜程度注定了障礙產(chǎn)生的多種表現(xiàn)，引起故障的原因也難以掌控，所出現(xiàn)的多個故障間也會存在著一定的聯(lián)系，需要有系統(tǒng)的方法來進(jìn)行監(jiān)管。

（1）變壓器檢修工作受技術(shù)及各種條件的限制，在線色譜儀設(shè)備較為集中，對其他設(shè)備的監(jiān)督與管控比重較低，所以，進(jìn)行常規(guī)的監(jiān)測時，更多的是采用離線檢測方式對信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

（2）目前的故障檢測設(shè)備，在信號方面的功能性不高，磁場及電子設(shè)備對其的干擾較大，提升了檢測中的難度，也在另一方面對檢測與診斷的能效有所限制。

（3）目前所使用的相關(guān)系統(tǒng)以及故障檢測與診斷的相關(guān)設(shè)備能夠?qū)ψ儔浩魉宫F(xiàn)的故障及可能的發(fā)展方向做出反映，但不能夠分析和準(zhǔn)確處理故障類型、發(fā)生原因以及潛在威脅。

（4）目前所應(yīng)用的監(jiān)測系統(tǒng)中，在硬件方面還有不少的缺點，例如可能會出現(xiàn)在工作性能上的穩(wěn)定性不足，并且所用系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)并不是最先進(jìn)的，也容易產(chǎn)生錯誤的判斷。

（5）目前所應(yīng)用的檢測設(shè)備不能實現(xiàn)全面的實時監(jiān)測，在有突發(fā)情況時不能及時進(jìn)行原因分析與針對性應(yīng)急處理。

5? 變壓器狀態(tài)檢測與故障診斷相關(guān)技術(shù)探討

5.1 局部放電狀態(tài)檢測與故障診斷

5.1.1 變壓器局部放電的狀態(tài)檢測

在變壓器中如果其中的某部分電場強(qiáng)度使周圍的絕緣介質(zhì)的承受壓力過大，就會使此部分出現(xiàn)局部放電，通過對局部放電產(chǎn)生的物理、化學(xué)效應(yīng)觀察，在放電瞬間，變壓器中會產(chǎn)生伴有電磁和聲輻射的脈沖電信號，與此同時，在放電部位，所用材料會出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，而這些化學(xué)變化恰恰能夠提供相關(guān)依據(jù)給局部放電的檢測。

5.1.2 變壓器局部放電的診斷技術(shù)

第一，放電性能的鑒別依據(jù)是放電的量，在局部放電實驗中的性能評定指標(biāo)為視在放電量，其判定依據(jù)為電力設(shè)備預(yù)防性實驗規(guī)程DL/T596-1996[4]。

第二，故障的類型與故障程度依照分布圖譜進(jìn)行判定。工作原理為對在固定時間間隔下對每次放電的量 、重復(fù)次數(shù)與相位的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并采用相關(guān)方法制成相應(yīng)的圖譜，經(jīng)過分析圖譜，找出故障類型與故障程度。

第三，測量聲波與電信號找出放電位置，通過對聲波與電信號傳播的時差進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測得到的二者速度建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，并通過計算分析，最終找出放電部位。

5.2 溶解氣的狀態(tài)檢測與故障診斷

5.2.1 變壓器中溶解氣的狀態(tài)檢測原理

電力系統(tǒng)中充油變壓器應(yīng)用普遍，采用油浸紙方式進(jìn)行絕緣，而出現(xiàn)異常時，內(nèi)部礦物油與油浸紙會發(fā)生裂解反應(yīng)，并能夠產(chǎn)生氫氣、乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳等氣體，所以，利用油氣分離裝置將其分離，并采用相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行氣體成分的判斷與含量的分析，將分析所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，便能夠得到變壓器的隱形故障及類型與發(fā)生位置。

5.2.2 故障診斷技術(shù)

在變壓器運行過程中，所產(chǎn)生故障類型不同而產(chǎn)生的氣體成分不同，所以，在鑒定結(jié)果進(jìn)入診斷系統(tǒng)后，需在專家知識庫的幫助下來評估運行狀況，最后根據(jù)評估所得結(jié)果提出檢修方法，再由相關(guān)專業(yè)的工作人員執(zhí)行，對變壓器正常運行提供保障。

6? 結(jié)語

綜上所述，變壓器的狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)能夠?qū)\行中的設(shè)備進(jìn)行在線的監(jiān)控和檢測，且能夠?qū)λ占臄?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析與鑒定，及時找出隱性故障，并可以依照對數(shù)據(jù)的分析給出針對性的檢修措施，對變壓器在運行中的穩(wěn)定性提供保障，改善設(shè)備運行質(zhì)量、延長設(shè)備使用周期，有效降低電網(wǎng)運維投入，能夠更好地推進(jìn)智能化與自動化的電力系統(tǒng)管理。

參考文獻(xiàn)

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