王小峰

摘 要：電力變壓器是輸電與配電網(wǎng)絡(luò)中最重要的設(shè)備之一，原來的定期檢修和離線試驗的方式很難滿足現(xiàn)代化狀態(tài)維護的要求，為了使變壓器能夠高效、安全的運行，要求電力部門擁有準(zhǔn)確把握變壓器的運行狀況以及及時的發(fā)現(xiàn)和有效處理潛在故障隱患的能力，基于此出現(xiàn)了變壓器的狀態(tài)檢測和故障診斷技術(shù)，并能夠在實踐應(yīng)用中得到推廣。本文以狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)構(gòu)成為基礎(chǔ)，詳細分析了變壓器中溶解氣的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)以及變壓器的局部放電狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變壓器；狀態(tài)檢測；故障診斷

1 狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)構(gòu)成

變壓器的狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)主要由5部分組成：第一，信息的檢測單元。此單元的核心是各種類型的傳感器，主要負責(zé)采集變壓器的化學(xué)量、物理量等并將其轉(zhuǎn)化為合適的電信號；第二，數(shù)據(jù)的采集單元。其作用是預(yù)處理由傳感器采集到的電信號，主要是A/D轉(zhuǎn)換、抑制干擾以及采集數(shù)據(jù)記錄等過程；第三，信息的傳輸單元。此單元的作用是將所采集的信息傳送到后面的單元。對于固定式的裝置，由于數(shù)據(jù)處理單元在距離現(xiàn)場很遠的監(jiān)控室，所以需要配置比較特殊的信息遠程傳輸單元，而對于便攜式的裝置，僅僅需要對信號進行恰當(dāng)?shù)淖儞Q和隔離就可以；第四，數(shù)據(jù)的處理單元。此單元的作用使分析和鑒定采集所獲得的數(shù)據(jù)；第五，診斷單元。此單元的作用是對照規(guī)程和運行經(jīng)驗等，分析和對比處理后的數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等，以這個為判斷設(shè)備運行狀況的依據(jù)，并給出恰當(dāng)?shù)拇胧┖徒ㄗh等。

2 變壓器中溶解氣的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)

2.1 變壓器中溶解氣的狀態(tài)檢測原理

目前，充油式變壓器是在電力系統(tǒng)中使用最多的變壓器，在絕緣的手段上，充油式的變壓器選擇的是油浸紙的方法，一旦變壓器出現(xiàn)超溫故障或者異常放電時，變壓器內(nèi)的絕緣紙和礦物油會出現(xiàn)裂解，形成C2H4、H2、C2H6、C2H2、C02、CO等氣體，所以依靠油氣分離的裝置將以上氣體從礦物油中分離出來，然后用氣敏傳感器等檢測手段和溶解氣在線色譜分析（DGA）技術(shù)分析氣體的成分和含量，將分析的數(shù)據(jù)輸?shù)健霸\斷系統(tǒng)”，利用診斷系統(tǒng)的判斷和分析功能對該數(shù)據(jù)和變壓器正常運行時候的各項數(shù)據(jù)進行對比，就能夠得出變壓器現(xiàn)在有的潛在故障以及發(fā)生的部位、故障的類型。變壓器油中溶解氣狀態(tài)檢測技術(shù)的原理如圖1所示。

圖1 變壓器中溶解氣在線監(jiān)測流程框圖

從其中利用的設(shè)備和監(jiān)測方法，變壓器油中溶解氣的在線監(jiān)測技術(shù)可以分為氣敏傳感器的檢測、色譜檢測和紅外光譜的檢測等3種方式。在這以應(yīng)用比較多的色譜檢測為例來分析，色譜在線監(jiān)測有3個環(huán)節(jié)：第一，脫氣環(huán)節(jié)。也就是利用空氣循環(huán)取氣的方法、抽真空取氣的方法、或薄膜滲透取氣的方法等方式，把油中的氣體分離出來；第二，氣體的分離。一般情況僅僅檢測H2，因此可以用薄膜滲透取氣法來收集油中所溶解的H2；第三，氣體的鑒定。半導(dǎo)體的氣敏傳感器和需要檢測的氣體接觸之后，電氣的性能就會發(fā)生相應(yīng)的改變，判斷氣體的組成時可以以此為依據(jù)。

2.2 故障診斷技術(shù)

綜上分析，因為存在的故障類型或性質(zhì)的不同，其在變壓器的運行中所產(chǎn)生溶解氣的組成成分會因此不同，因此，將鑒定氣體成分得到的結(jié)果錄入到診斷系統(tǒng)中，在評估時根據(jù)專家知識庫對變壓器的運行狀況，根據(jù)評估結(jié)果來制定有效的措施或者建議，然后按照檢修策略以及建議由運維人員及時對變壓器實施檢修或者維修，進而保證變壓器能夠正常的運行。

3 變壓器的局部放電狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)

3.1 變壓器局部放電的狀態(tài)檢測

變壓器局部放電是變壓器中的一部分因為電場強度超出了其附近絕緣介質(zhì)承受強度的最大值，造成在該部位出現(xiàn)部分放電的事件。變壓器局部放電會給變壓器帶來嚴重的事故。但是從部分放電所形成的化學(xué)和物理效應(yīng)來看，在局部放電的時候，變壓器的相關(guān)回路中會出現(xiàn)脈沖的電信號，并伴有電磁、聲輻射，與此同時出現(xiàn)放電部位的材料會發(fā)生化學(xué)變化，這是監(jiān)測局部放電故障依據(jù)。

3.2 變壓器局部放電的診斷技術(shù)

變壓器局部放電的診斷有3個環(huán)節(jié)：第一，放電性能以視在放電量為根據(jù)來鑒別，現(xiàn)在，在變壓器的局部放電實驗中，對放電性能評定的指標(biāo)一般是視在放電量，并且評定依據(jù)是以電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程DL/T596-1996。第二，判定局部放電的嚴重程度和故障類型以分布圖譜為根據(jù)。也就是通過在允許的測量間隔之內(nèi)采集各次放電重復(fù)的次數(shù)n、外加電壓的相位Φ、和放電的放電量q等數(shù)據(jù)，接著用統(tǒng)計和制表的方法來構(gòu)造各個參數(shù)的圖譜，并對其進行分析，來得到嚴重程度和放電模式（故障類型）等數(shù)據(jù)。第三，在判斷放電部位的時候，測量電信號和聲波信號等，其原理是檢測電信號和聲波信號在介質(zhì)中傳播的時差，在建立模型時以電信號和聲波信號傳播速度的特點為依據(jù)，進行詳細的分析和計算，進而確定放電的位置。

4 結(jié)語

綜上所述，變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)，能夠在線監(jiān)測處在運行狀態(tài)的變壓器，利用專家知識庫等技術(shù)分析和鑒定變壓器狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，進而能夠及時的發(fā)現(xiàn)變壓器潛在的故障，此外，根據(jù)對數(shù)據(jù)的分析以及鑒定結(jié)構(gòu)，找出檢修、處理變壓器的措施，能夠使變壓器運行的穩(wěn)定性和可靠性得到保障，改善了變壓器的運行質(zhì)量以及延長了使用壽命，減少了維修或者過維修的現(xiàn)象，進而使電力部門的運維成本大大降低，給電力系統(tǒng)管理實現(xiàn)智能化和自動化打下堅實的基礎(chǔ)，有效保障了電網(wǎng)的安全可靠運行。

參考文獻

[1]汲勝昌，程錦，李彥明.油浸式電力變壓器繞組與鐵心振動特性研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2015，39（6）：616-619.

（作者單位：國網(wǎng)北京市電力公司）