基于变压器油在线监测技术的变压器故障检测

宋昆峰 袁文海 刘彪 徐浩 董小顺 胡健民

摘 要：作为电力系统的主要电源，变压器的可靠性直接关系到电网的安全运行。随时检测变压器状态并尽快检测并消除可能的故障已成为确保电源可靠性的重要手段之一。在线监测变压器油是气相色谱技术的补充和发展，在线监测技术的实施、推广和应用是变压器管理的重要课题。根据检测周期补偿离线色谱监测效果，在线监测大型变压器内部工作状况，及时检测变压器内部故障，随时跟踪设备运行状况的技术，为状态检修提供技术支持，在很大程度上提高了变压器的运行可靠性和安全性。

关键词：变压器油;在线监测技术;变压器故障监测

0引言

除了绝缘和冷却功能外，变压器油还是有关变压器内部故障的信息载体。基于溶解在变压器油中的气体的色谱分析，可以发现变压器中的潜在故障。事实是，许多变压器事故往往很快发生，并可能在几天或几周内发展为恶性状况。因此，实时，快速地监测变压器油中溶解气体的变化对于及时发现变压器内部的故障非常重要。

过去，由于測试条件和测试周期的限制，只能在实验室中定期进行油样分析。 在采样期间，不能有效地监测溶解在变压器油中的气体。但是，在线监测技术在变压器油中溶解气体的应用弥补了离线色谱监测的缺点，这种缺点受监测周期的影响，不仅可以尽快发现变压器内部的潜在错误，将有利于减少变压器运行过程中的突发故障。通过监视变压器运行的变化规律，可以显着提高变压器运行的可靠性和安全性。

1在线监测技术概述

目前，比较常见的在线监测装置主要有：油色谱在线监测、超声波局放在线监测、铁芯接地电流在线监测、避雷器阻性电流在线监测等。应用于变压器较多的主要有油色谱在线监测、超声波局放在线监测及铁芯接地电流在线监测。

（1）红外热成像技术

红外热图像检测技术通常简称为红外温度测量，可以有效发现设备过热故障。它要求对运行中的设备进行定期的红外温度测量，以及对重型设备进行特殊的温度测量，发现各种设备的电流型加热、电压型加热、电磁加热等隐患安全隐患，可以提高设备运行的可靠性。

（2）油中溶解气体分析

油中溶解气体分析是油浸式变压器通电检测项目中最广泛，最有效的方法，是一种能及时准确地检测出变压器中潜在故障的变压器，是最常用、最有效的变压器故障诊断技术。 。

（3）超声波局部放电检测技术

超声波局部放电检测是近年来的一项新兴技术，在检测组合电器、开关柜等设备中的隐患方面具有很好的效果。目前在变压器也逐步普及开来，这种实时检测技术对定位变压器故障点很有用，具有无法与其他方法相比的优点。

（4）高压电器在线监测技术

当电气设备未关闭电源或处于运行状态时，它会监视正常运行条件下各种运行参数的状态。 由于电气设备处于正常工作电压下，因此在线监视可以真正反映设备的工作状态。所提供的数据为维护人员提供了更多参考信息，使确定设备状况变得更加容易。

2在线监测系统概述

变压器油在线监测系统大体可分成三大部分，即现场检测单元、数据处理服务器及监控软件。图1为变压器油在线监测系统框图。

在运行中，变压器油在线监测系统中具有强制油循环功能，通常通过真空压差将变压器油吸入油样采集装置中，然后将变压器中的油通过强制循环装置进入油气分离装置。 入油气分离装置的被测气体被快速分离，如果分离成功，则将其转移到相应的定量管中，并在定量分析阶段由自动采样程序执行。伴随着载气，被分离的气体进入气体检测装置。

被测气体总是以混合气体的形式进入测量设备，H2的特征传感器也反射C2H4的气体，CH4的特征传感器变为C2H4。该气体还反映出，当混合气体与所有传感器接触时，H2，CH4，C2H6，C2H4和其他气体的浓度与实际值相差甚远。针对此问题，该设备改进了色谱柱，可轻松处理这6种气体。具体的分离步骤如下：每个组分同时进入色谱柱，与色谱柱中的流动相一起移动，并在固定相和流动相之间进行溶解、吸附、渗透和离子交换的重复性重新分布。分配系数差异较小的原始组分不仅具有显着差异，而且保留了原始属性，允许不同的气态组分以不同的速率流出色谱柱。当色谱柱达到一定长度时，各种气体可以依次分离并依次流出色谱柱。

气体分离塔也是气体检测单元的重要组成部分。为了大大提高正常使用寿命，通常在分离柱的两端安装两通阀，以确保内部的固定相在不工作时与外界隔离。同时，在载气通道中放入干燥剂并采取某些措施防止油渗入测量管中，可以帮助气体分离柱适当地延长其使用寿命。经过长期的运行确认，电源的自动控制部分可以稳定地工作，仍然可以很好地保持整个单元的运行性能。色谱柱传感器可以将气体浓度和其他值转换为所需的电信号。电信号被转换为便于通过高精度A / D转换器进行存储和传输的数字信号。在变压器实际运行中，由于气体浓度可能高而有些气体浓度低，此时使用无源控制电路和单增益难以满足在线监控的要求，需要使用自动增益控制电路解决。

3结论

综上所述可以分析得到，变压器油在线监测技术弥补了绝缘油定期采样分析的不足，可以及时发现变压器内部过早故障的发生和发展，及时发现潜在故障。该技术提供了实时监控数据，为要采取的行动提供了强大的决策基础，可以在确保主变压器安全经济运行以及电网系统安全经济运行中发挥积极作用，是保证电网系统安全经济运行的重要手段。

参考文献：

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[2]陈云雷. 变压器油中气在线监测系统的研究[D].  2014.