石佩

摘要：变压器是电力网中最重要的设备之一，其常见的故障有局部放电、局部过热、绝缘老化、铁心多点接地、调压开关失灵和套管故障、冷却装置故障等，尽管电网对主变压器配置了许多继电保护装置，但保护动作在变压器故障后用于切除故障，是避免事故扩大的有效措施，不足以可靠地监视变压器运行。因此，对运行变压器存在隐患和故障的预知、预测则显得尤为重要。下面笔者阐述了变压器常见故障及原因，探讨了变压器的在线监测。

关键词： 电力系统; 电力变压器状态; 线监测 ;故障诊断

引言：

变压器作为电网中的重要设备之一，虽然配有避雷、接地等多重保护，但是由于变压器内部结构相当复杂、电场、热场均不均匀，产生故障率仍然是不可避免的，甚至可以说故障率依然很高。但是我们通过对变压器常见故障进行在线监测技术的分析，也能有利控制变压器在正常维护过程中及时、准确地判断故障因素，适时采取有效的防护措施，确保设备的安全运行。随着技术的不断进步，可以应用自动化技术和信息技术进行现场故障状态分析，并发出故障类型信号，使维护人员快速反应并排除故障。

1 在线状态监测和故障诊断技术的重要性 变压器是连接发、输、配电环节的重要电力设备。随着经济的发展，电力负荷和电压等级的增大，变压器的运行可靠与否对电力系统的稳定影响更加明显。变压器在运行时，受到电、热、机械、环境等各种因素的影响，其性能会逐渐劣化，运行状态变差，可能导致发生各类故障。为了尽量减少和避免故障的发生，长期以来电力系统的传统做法是不断地研究、总结，实施各种有效的定期预防性试验、检修等方式。与遇到事故维修相比，这种预防性试验、检修方式有着本质的进步。但是，定期计划检修存在着盲目性，且预防性试验大多是离线进行的，试验时需停机、停電，造成经济损失。对于一些重要的设备，不能轻易停运，使得定期试验难以完成。即使能够停运待检设备，也往往因运行中与停运后变压器状态差异，试验结果会有偏差。另一方面，检查维修可能会造成维修过度，对变压器性能有所损伤。

2变电器在线监测技术 变压器在线监测的目的是：通过采集和分析变压器特征信号，判断变压器的工作状态和检测变压器的初期故障，同时对故障状态的发展趋势进行监测。电力变压器的在线监测是目前国际上研究较多的对象之一，并提出了许多不同的检测方法。   2.1 油中溶解性气体分析技术：变压器内部的不同故障会产生不一样的气体，通过分析油中所溶解的气体的成分、含量和相对百分比，对变压器进行绝缘诊断。检测出各种气体的成分和含量之后，用特征气体法或比值法对变压器的内部故障进行判断。常被用作分析的几种特征气体是氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。2.2 变压器局部放电在线监测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。

2.3 振动分析法：通过监测和分析变压器振动信号，达到监测变压器状态的目的。

2.4 红外测温技术：红外热像技术是使用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号，通过放大处理将其转换为标准视频信号，再依靠监视器或电视屏来显示红外热像图。当变压器过负荷运行或者引线接触不良时，会导致导电回路局部过热，而铁芯多点接地也会导致铁芯过热。

2.5 频率响应分析法：由于绕组机械位移会细微的改变电感或电容，频率响应法便是通过对这种细微的改变进行测量来达到监测变压器绕组状态的目的。因此，此方法能够有效地判断变压器的引线或绕组结构是否偏移。

2.6 变压器绕组在线监测变压器绕组在线监测的基本原理是根据变压器绕组的短路电抗值的变化进行变形与否的监测和判断。因为绕组的短路电抗值与绕组的变形程度、几何尺寸以及位置变化密切相关，即短路电抗直接取决于绕组的几何结构。在工频电压不变的情况下，短路阻抗及阻抗中的电感分量与变压器绕组的几何形状及位移相关。通过理论研究和实际测试，实时监测绕组短路电抗的变化对在线监测变压器绕组变形具有很好的实效性。

3 变压器故障诊断的技术研究 由于变压器具有复杂的制造工艺和运行环境，因此，变压器的故障往往也较为复杂，即使故障模式相同，也通常具有不同的故障特征，一种故障特征可能对应多种故障模式，即故障特征与故障模式不是一一对应的，二者间的关系极其复杂。因此，明确故障特征与故障模式之间的关系十分重要。在变压器故障诊断过程中最常用的技术即信息融合技术，该技术能够将所有的信息进行综合分析处理，将变压器的故障特征数据与其多维信息进行融合，使诊断结果更为准确，信息融合主要有以下几方面：

3.1 融合特征层数据

信息融合的第二阶段即为融合特征层数据，首先在信息源中提取出特征数据，然后对其进行分析处理，提取出的特征信息应具备一定的统计意义，可以在一定程度上表示出整体，然后根据特征信息所反映出的信息，对原始数据进行分析处理。在融合特征层数据时，所用方法为模式识别技术，与第一阶段的区别在于，融合前对信息进行交换，将信息转化为统一的表现形式，然后将特征数据进行关联。该方法的优势在于，有效的压缩了信息，实现数据的实时处理，提高了信息分析和决策效率。   3.2 融合数据层

对数据层进行融合，即利用传感器对原始数据分析处理，传感器无需进行任何处理，以此使其与数据实现更加贴切的融合，从而使得传感器与原始数据关联更加密切，在此基础上保证目标数据的顺利融合。融合数据层的方法有很多，加权平均法以及算术平均法等算法都可用于数据层的融合。   3.3 融合决策层数据

信息融合的第三阶段即融合决策层数据，这也是信息融合的最后阶段。通过传感器对监测目标的原始数据进行初步处理并提取出特征数据，加以识别，之后对其进行关联，并根据相关标准作出决策，在此基础上还会指出故障部位和故障类型。

4 结语

电力变压器是指电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器，在供电系统中变压器是非常重要的电气设备。在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统，而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏，还会中断电力供应，给社会造成巨大的经济损失。而在实际运行中对于电力变压器的运行状态监测和故障诊断具有非同一般的实际意义。

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