论述输配电变压器在线监测以及故障诊断分析

论述输配电变压器在线监测以及故障诊断分析

邹舟

国网江西省电力公司赣州供电分公司江西省赣州市341000

摘要：随着我国电力负荷的不断增大，电力系统稳定性要求也越来越高，输配电变压器设备的状态监测以及故障诊断技术日益受到国家和人民群众的关注。因此，只有保证电力输配电变压器的正常运行，才能保证电力系统有着稳定的供电基础，进而为国家的发展提供强有力的帮助。

关键词：故障诊断；在线监测；输配电变压器

输配电变压器作为电力系统的核心设备之一，其安全可靠运行是保证整个电力系统可靠供电的基础。输配电变压器如果发生故障会直接影响电力系统的安全运行，同时也会给电力企业及电力用户带来极大的经济损失。目前电力系统已向超高压、大电网及自动化方向快速发展，输配电变压器工作故障对电力系统安全可靠运行的影响和危害与日剧增。由于电力输配电变压器故障的发展过程与运行环境、负荷容量及绝缘状况相关，通过采用预防性维修方法很难及时发现一些潜在故障，预防性维修不仅费用高而且对绝缘等发展性故障反应不够灵敏。因此，对输配电变压器运行状态进行实时在线监测是非常必要的，在线监测技术结合输配电变压器故障智能诊断可以及时发现发展中的事故隐患，降低事故风险，防患于未然。

1.输配电变压器状态监测与故障诊断的意义

在整个电力系统中，其功用包括发电、变电、输送以及运用等环节中，变压器是整个系统中最重要和昂贵的设备。输配电变压器的安全性和可靠性直接影响着整个电力系统的安全、顺利的运行。输配电变压器的工作状态直接关系着企业、用户以及群众的生活。因此，对变压器状态检测和故障诊断相关技术的研究，不仅有利于变压器的安全、可靠运行，而且有利于保证变电输送的安全性。对于变电站的研究不仅要考虑局部经济问题，而且对社会公众问题具有重要的影响，学术界和产业界对变电站的研究也越来越受到关注。

输配电变压器在电网中有着重要的地位，必须做好变压器故障的早起预警，从而有利于对变压器进行维护和采取适当的检修措施，尽可能的避免发生故障，减小故障的发生率，从而保障变压器恶性事故的出现。在我国的电力系统中，其内部设备面临着生产力降低和工作设备不断老化的现象，因此，在对输配电变压器状态监测和故障诊断的研究，具有广阔的发展空间。

2.输配电变压器常见故障

2.1变压器的过热故障

变压器的过热故障是最常见的故障之一。因为其在运行中缺乏监视，巡视检查不到位使其过载的情况得不到及时掌握和控制。在正常运行负载下，其发生过热故障主要原因有：绕组过热、分接开关接触不良、引线故障、漏磁导致的故障、变压器冷却装置故障。

2.2变压器短路故障

据资料分析，近年110KV及以上变压器遭受短路电流冲击直接导致损坏变压器约占全部事故的50%以上，与前几年比较呈大幅度上升的趋势，应引起人们的足够重视。变压器突发短路可能引起绝缘热故障，因短路电流值将高达额定电流17倍以上，使绕组线圈产生很大热量，线圈等绝缘材料严重受损使其形成绕组击穿损坏事故。

2.3变压器放电故障

主要是其内部放电对绝缘造成破坏。这是因为一方面放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并扩大至绝缘击穿，另一方面放电产生的热、臭氧、氧化氢等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介损增大导致绝缘热击穿。

2.4变压器渗漏油故障

这种现象是变压器最常见的异常现象之一。其大多数是由于制造过程中形成的缺陷或者由于材质不良而引起的，此外因安装、检修时质量问题及环境、负载等因素影响，都会造成变压器的渗漏问题。由于变压器的焊点多、焊道长，焊接的工艺、技术及材料直接影响焊接质量；密封材料质量低劣、老化是变压器连接部位渗漏的主要原因。而材质低劣，安装检修工艺不良是变压器早期出现油渗的主要原因；变压器的导电铜杆、导电铜板及安装座的铜焊处时常会发生渗漏，因铜焊的脆性较大，在安装或运行中可能发生裂缝而渗漏。

3.输配电变压器常见故障诊断技术方法

3.1油浸变压器的外观检查

①漏油：变压器外面沾粘着黑色的液体或者闪闪发光的时候，首先应该怀疑是漏油，大中型变压器装有油位计，可以通过油面水平线的降低而发现漏油；②变压器油温度的测定，从而发现故障并进行温度调整；③呼吸器的吸湿剂严重变色：吸湿剂严重变色的原因是过度的吸潮、垫圈损坏、呼吸器破损、进入油杯的油太多等。通常用的吸湿剂是活性氧化铝、硅胶等，并着色成蓝色。然后当吸湿量达到吸湿剂重量的20%～25%以上时，吸湿剂就从蓝色变为粉红色，此时，就应进行再生处理。吸湿剂再生处理应加热至100～140°C直至恢复到蓝色。对呼吸器如果管理不善，就会加速油的老化。

3.2电气类检测装置

①差动继电器，其动作原理是：在变压器的一次侧和二次侧分别安装了按变压器匝数比选定的电流互感器，利用变压器产生匝间短路之类事故时所引起的电流差值，使继电器动作。因此，变压器运行中如果差动继电器发生动作，一般都是匝间短路之类内部故障。②过电流继电器：这是在电力设备或线路发生短路事故，或者过负荷时进行保护的继电器。如果设备外部线路没有相间短路，也没有过负荷，就应考虑是变压器内部短路。

3.3利用仪器仪表检测诊断故障

保护继电器动作时或从外面观察认为内部有异常时，首先应查清当时喷油的程度、响声大小与部位，保护继电器动作状态，负责情况和电力系统的现状等情况作为参考。同时通过变压器的电气试验，油中的含气分析，变压器总的绝缘性能试验，绝缘油试验等进行综合分析，以便对故障的部位和程度作出一定的检测，都需要用专用仪器仪表进行检测诊断。

4.输配电变电器在线监测技术

4.1变压器油中气体监测

对绝缘油、绝缘材料长期在电、热、氧、水等各种因素的作用下会逐渐裂解变质，而通过对其裂解变质的生成物的化学分析，可以间接的诊断设备绝缘故障和老化的速度。由于变压器油中气体检测是在变压器运行状况下进行，并且对故障初期有较好的灵敏度，因此被广泛采用，具有良好的经济效益和社会效益。加之油中溶解气体分析判断故障的主要方法是阐值判断，即将监测到的各种气体组分的浓度和国家标准规定的注意值作对比，超过注意值时还应和历史数据作比较，确定气体浓度有无突然增长。必要时可缩短监测周期，进行追踪分析，主要应分析产气速率。另外，要注意检修后的变压器，由于油浸材料中残油所残存的故障特征气体释放至检修后己脱气的油中，导致在追踪分析初期，会发现故障特征气体明显增长的现象，从而判断为故障尚未消除。

4.2红外线测温及热成像仪检测

变压器红外线测温检测主要是评定故障发生时，变压器内部温度场分布与正常工作状态下的不同，分析故障源附近组建表面温度与你正常工作时差异值的大小，从未评定故障的严重程度。红外成像仪可以检测变压器内部各个组件的温度变化，可以判读变压器冷却装置是否发生故障、整个箱体的散热是否正常等。正常工作状态下，变压器周围的热图像是一温度均匀的温度场，变压器各组成元件的温度应基本平衡，绝缘油不应当有过热现象，变压器箱壳温度应大致相同。该评定方法简单实用，但其与绝缘油中气体分析法类似，存在评定标准的问题，故障温度临界点的设置，因此也可采用人工智能算法，前期积累故障时温度场信息及正常状态下温度场信息，通过人工智能算法给出合理的故障温度临界点。

4.3变压器局部放电在线监测

输配电变压器局部放电是反映高压电气设备状态的一个重要标志。因为很多故障均产生局部放电。一般情况下，如果变压器油中发现了特征气体则表明其内部己经存在比较严重的局部放电。局部放电能有效反映变压器内部的绝缘状况。

5.结束语

综上所述：电力系统关系到我国社会经济的健康发展，对输配电变压器的状态检测和故障诊断研究具有非常重要的现实意义。随着我国对输配电变压器状态监测和故障诊断技术现状和发展趋势的研究，从而促进了我国电力工作人员对输配电变压器的研究和学习，这是我国电力系统健康、顺利发展的关键。

参考文献：

[1]许志华.关于变压器在线监测与故障诊断新技术的思考[J].中国科技投资，2013.