变压器在线监测与故障诊断新技术

丁诗洋+丁玲莉+李瑞民

摘 要：随着社会经济不断发展，我国电力事业发展迅速，无论是电网规模还是电网运行性能，均得到了长足的发展和提高，相应提高了对于电网运行安全性和稳定性的实际要求。变压器作为电网系统重要的基础组成，其设备运行状态直接影响着系统整体运行的安全和稳定。但由于变压器应用广泛、运行条件复杂等因素影响，在设备运行过程中，不可避免地出现各类故障问题，影响设备的正常使用，如不能及时发现此类故障，就可能导致故障的进一步恶化，从而造成严重的损失和破坏影响。笔者即从变压器故障基本表现入手，就现代在线监测和故障诊断技术，发表几点看法，以供相关单位参考。

关键词：变压器；在线监测；故障诊断；新技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.159

近几年，我国社会经济发展迅速，人们对于电力能源的供应需求越来越大，对于电力系统供电稳定性和运行安全，也提出了更高的标准要求。变压器是一种改变交流电压的设备，在电网系统中有着广泛且深入的应用，是现代电网重要的基础设备。变压器在工作运行过程中受多方面的因素影响，不可避免地会发生各类故障问题，但如果不能及时发现变压器设备异常故障，并采取相应的措施加以处理，就会对电力系统的正常运行造成恶劣的影响。信息时代背景下，智能化、自动化、数字化是电网系统的主要发展方向，只有加强在线监测新技术的研究和应用，才能促进我国智能电网的进一步发展。本文即围绕变压器故障监测，就其在线监测和故障诊断新技术，进行了分析和探讨，具体内容如下：

1 变压器常见故障及成因分析

（1）铁芯故障分析。铁芯是变压器重要的基础元件之一，也是变压器设备中最容易发生故障的部件。通常情况下，变压器铁芯故障是由于铁芯元件发生松动，脱离原有位置与接地铁芯发生直接接触，进而发热、产生外放电现象，破坏变压器自身绝缘性能导致的。

（2）绕组故障分析。绕组缠绕在铁芯上，与铁芯一同完成交流电压的改变，同样也是变压器设备重要的基础元件。绕组故障主要变现为绕组变形故障，这种故障主要是由于绕组绝缘层发生老化或绕组中存在过多的水分，致使绕组短路导致的。

（3）分接开关故障分析。一般来说，分解开关故障分为有载故障和无载故障两种。其中无载分接开关对应的作用时间以变压器停止作业的时间为主，此时变压器不动作，即不存在激磁，如分接开关发生故障，就容易改变绕组的实际匝数，进而导致变压器输出电压改变等一系列问题。

（4）油绝缘故障分析。油绝缘是变压器正常运行和运行安全的重要保障，但在变压器运行过程中，会导致绝缘油发生缓慢的氧化反应产生杂质，随着时间的推移，绝缘油中的杂质不断增多，就会对绝缘油造成污染，进而降低绝缘油的散热性能和绝缘性能。如放任绝缘油长时间的污染和老化，就会导致油绝缘故障。

2 变压器在线监测新技术分析

（1）设备放电在线监测技术概述。针对变压器放电现象进行监测，是检查和判断变压器运行故障的主要手段之一。目前，超声检测技术、红外热像检测技术、脉冲电流检测技术以及光检测技术等多种技术，都可以实现变压器放电现象的在线监测，其在线监测流程如图1所示。其中，超声检测技术需要在变压器外壁安设相应的超声波传感器，通过实时接受、监测变压器局部放电产生的超声波，完成对设备放电程度和位置的在线监测；红外热像检测技术主要利用红外线热成像原理，通过监测变压器局部温度变化的方式，完成对放电现象的在线监测。

（2）绕组变形在线监测技术概述。就变压器绕组故障而言，目前常见的在线监测技术包括频响分析技术、短路电抗技术、以及低压脉冲技术等，但以上监测技术无法与变压器同时应用。另外，存在一种新型的检测技术，通过对变压器三相电压和电流的实时监测，完成对绕组运行状态的判断，进而实现精准的在线监测功能。

（3）铁芯接地在线监测技术概述。如变压器内部发生铁芯接地的现象，则变压器内部将形成闭合回路，进而产生感应电流，威胁设备以及相关操作人员的安全。铁芯接地在线监测技术主要通过监测变压器感应电流的发生情况，对铁芯是否发生接地进行判断，并在线监测回路电流的实际数据，以供设备运维参考。

（4）振动在线监测技术分析。通过在变压器设备外部加装振动传感器的方式，就可以实现对变压器振动情况的在线监测，对比分析不同时段变压器的振动加速度，就可以及时发展变压器的异常振动故障，进而对变压器绕组的运行状态，做出相应的判断。

（5）绝缘性能在线监测技术概述。对于变压器绝缘性能的监测，主要依靠外加电压的方式实现，如变压器的绝缘电阻发生变化，则其电压输出值也会随之改变，根据这一指标就可以实现变压器绝缘性能的在线监测要求。

3 变压器故障诊断新技术分析

虽然变压器的工作原理较为简单，但变压器的制造工艺和运行条件較为复杂，设备运行过程中客观存在着众多的干扰因素，不同的故障类型也有着不同的故障表现，且相应的故障表现可能对应不同的故障问题，从而给变压器故障诊断带来了一定的困难和阻碍。目前，变压器故障诊断方面的新技术主要是指信息融合技术，即通过多角度的信息分析，实现故障特征与多维度信息的融合，进而做出精准、可靠的故障判断，具体包括融合数据层数据、融合决策层数据以及融合特征层数据等应用。

4 结语

综上所述，变压器作为电力系统重要的基础设备，在电力系统运行中发挥着重要电压改变作用。因此，相关电力运维人员需全面提高对变压器故障检测工作的重视，加强现代在线监测技术和故障诊断技术的应用，综合提高变压器的故障检测和维修效率，进而促进我国电力事业的进一步发展。

参考文献：

[1]高兰香，李兵.变压器在线监测与故障诊断新技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015（18）.

[2]庞靖宇.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[J].中国新技术新产品，2015（06）.endprint