章波

【摘  要】电力变压器故障诊断技术能够检测出变压器运行中发生的故障，并对故障类型做出准确判断。绝缘油试验就是一种很重要的故障诊断方法，该方法能够有效排查变压器的潜在故障，保障变压器的正常运行。我国对变压器设备的维护主要实行定期检修制度，依靠人工巡检的方法周期性的检验和维护电力设备，即对设备进行预防性试验。本文从在线故障诊断和离线故障诊断两个方面介绍了油浸式电力变压器的故障诊断方法，并探讨了变压器远程监测技术在实际工程中的运用，研究了变压器故障诊断技术的发展情况。

【关键词】变压器; 在线故障诊断; 离线故障诊断; 远程监测;

目前实际工程中常用的变压器故障诊断试验项目包含：电气试验、油色谱分析、油化试验、局部放电试验、红外测温和绕组变形试验六类，这些检测项目对不同故障类型具有不同的灵敏度和有效性。如何科学合理地利用变压器的故障信息，准确判别变压器的故障类型和严重程度，是电力变压器状态检测和维修的关键。

本文基于實际中应用最广泛的油浸式变压器故障诊断法，分别从变压器在线和离线诊断技术对变压器故障诊断技术进行探讨，提出了变压器远程检测技术的运用和发展前景，为判别变压器受损情况和故障修复的技术发展提供依据。

1 电力变压器故障诊断的基础理论

变压器油色谱分析是反映油浸式变压器故障状况最重要、最直观的诊断方法，可以为变压器的故障判断提供可靠的依据。许多变压器故障诊断试验都是在变压器油色谱分析的基础之上进行拓展和延伸的。通过测量变压器油中溶解的各种气体成分和浓度的变化情况，就可以发现变压器内部可能存在的潜在故障，以便在变压器故障早期就能够及时进行维修。

合格的变压器油是澄清透明的矿物油，无杂质沉淀及固体悬浮物。如果变压器油在循环过程中受到污染或使用过久已经老化，变压器油色就会由澄清渐变为浅红色直至变为深褐色，并伴有沉淀物和絮凝物质产生。通常，变压器油呈浅棕色时就应该及时更换新油。当变压器内部出现故障时，变压器油的颜色也会发生变化。常见的变压器油变质现象中，若变压器油呈乳浊状，说明油中含水量过高;油色发暗，说明变压器油老化变质;油色发黑并带有异味，则说明变压器内部存在故障。

在进行故障诊断时，通过对变压器油的外观、PH值、含水量、水溶性酸、闪点、油中气体组分含量、界面张力、凝点、体积电阻率等各个物理和化学性质的检测，就可以推断出变压器运行状态的异常变化，及时发现故障并采取相应的措施消除设备故障，防止劣化的变压器油继续损害设备，保证变压器的正常运行。

2 变压器故障在线诊断法

变压器在线检测的目的是通过对变压器运行过程中特征数据的采集和分析，通过计算比对判别出变压器所处的运行状态，从而在变压器故障产生的初期就能感应到异常的运行状态，并监测故障状态的发展趋势。这种方法可以连续且大量的采集变压器设备的运行数据，反映迅速且准确度高，弥补了周期性预防试验两次检查之间可能时间间隔过长的缺点。但实际变压器运行状态是复杂且时变的，在数据收集的过程中普遍面临着大量噪声干扰的问题，如何科学合理的对数据进行降噪处理，提高数据的精确性和可靠性也是在线监测技术亟待提高的方面。另外，在线监测的状态分析环节需要收集大量的实时运行数据作为支撑，而如何存储这些海量数据也是该技术需要解决的问题之一。

2.1 气相色谱在线检测技术

气相色谱仪被广泛应用在各种变压器的故障检测中，该方法具有便捷、高效、灵敏等优良特点，可以快速检测变压器油中所含各种气体的浓度。气相色谱在线检测技术的核心步骤是油气分离。目前在实际工程中应用最广泛的是通过高分子膜来进行油气分离。高分子膜对于不同的气体分子具有选择透过性，可以直接过滤出样品油中需要测定的目标气体，该方法的操作流程相比于振动脱气、鼓泡法等传统方法更加简单。

2.2 红外光谱在线检测技术

红外光谱技术可以直测定油溶气体的类别和浓度，具有快速准确、非接触性及容易操作等特点。实际工程中一般使用HW-500红外气体分析仪，该检测器对热效应的敏感度很高，可以直接对油溶气体做定量分析。虽然红外光谱仪可以迅速准确的检测多种气体，但是它无法感应变压器发生故障时产生的H2且成本昂贵，所以人们近年来更加注重光声光谱技术在诊断变压器故障方面的研究。

3 变压器故障离线诊断法

3.1 直观检查法

技术人员直接进入配电室检查室内基本电器元件和线路是否存在烧损、冒烟、绝缘损坏、异常放电痕迹和设备爆炸损坏等现象。该方法简单直观，但对故障状况分析的程度不够深入，往往只能在变压器发生故障之后对最为明显的故障原因进行大概的初步判断，是最基本和简单的检查方法。

3.2 电气预防性试验法

电气预防性试验法是一种评估电力变压器性能指标是否正常的方法，该试验的方法和种类较多，但实施流程往往较为繁琐。有些试验必须要将变压器拆解之后才可进行，有些需要与其他试验项目同时进行，有些则是变压器投入运行之后定期检查的测试项目，有些需要在特殊环境下才可进行;如交流耐压试验就是一种破坏性试验，这种试验对变压器和电力线路的耐压要求都很高，现场条件一般很难满足，并且对变压器设备进行频繁的拆装并不利于设备的维护。

4 变压器故障的远程监测

目前，大多数检查方法还是需要工作人员手持测温仪器或成像仪器定期对设备进行定期巡检，然后再对获取的温度数据和红外图像进行人工分析。这种传统方案不仅费时费力，且可能无法发现一些变压器内部的潜伏性故障。而红外检测技术具有安全性高、响应迅速、操作便捷、非接触性、可靠度高等传统常规检测方法所不具备的优点，因此，基于红外图像的电力变压器远程监测方式正在成为一种逐步普及的变压器故障监测方法。

基于红外图像的电力变压器远程监测系统由红外摄像头、云平台、预警系统、传输设备、监控端等模块组成。根据变电站选择多个合适的位置分别安装摄像头和感应设备，通过固定的红外摄像头来实现定期的巡检，将所得图像和温度等信息通过一系列数学模型进行处理，然后发送至云平台自动分析，再通过无线传输、光纤、交换机等通讯设备实现信息传输及大数据分析。计算机和配套软件可根据需要预设置监测点，当摄像头获取红外图像存入对应数据库，整个系统可进行数据分析处理、实时测温报警等功能。配合人工操作即可实现一般性故障的远程自诊断功能，这种电力变压器的远程检测方案在很大程度上减少了人力劳动量，在成本管理上具有很大优势。

结束语

电力变压器是组成电力系统的重要成分之一，其安全运行直接影响着整个电网供电的高效性、可靠性、稳定性。目前，我国已有很多投入运行多年的变压器，这些多年运行的变压器往往存在如绝缘老化等很多严重的安全隐患，发生故障的概率会随着运行年限的延长不断增大。由于现代社会生产生活对电力的高度依赖，变压器一旦发生事故将会导致该区域停电停产，有时甚至产生严重的社会经济和政治损失。因此，深入的研究电力变压器故障诊断技术，对于电力系统长期保持稳定、安全、高效的运行具有重要的理论和实际意义。

参考文献：

[1]王伟.油浸式电力变压器故障诊断技术的研究[D].济南：山东大学，2008.

[2]杨廷方.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[D].武汉：华中科技大学，2008.

（作者单位：佛山市中研非晶科技股份有限公司）