李丹

武汉供电公司变电检修分公司 湖北 武汉 430000

引言

电力变压器在电力输送的过程中起到重要作用，它能够将高电压转变为可用的电压。从电网系统的角度看，电力变压器具有关键性作用，一般来说，如果电力变压器出现故障问题，就会对整个电力网络产生不良影响，还会危害人们的正常生活。所以有关部门必须确保电力变压器的安全运行，还要保证电力变压器的质量，减少故障问题的发生[1]。如果设备在运行的时候出现故障问题，那么工作人员就要做好相应的检修和处理，从而更好地解决实际问题，同时降低设备运行过程中出现的损失。在变压器在线检测过程中，其安全性和可靠性直接影响到各行各业的发展。因此，变压器在线监测既要考虑电力系统生产的安全性，又要减少变压器本身存在的问题对人们日常生活的负面影响，确保变压器的整体使用质量始终能满足人们对变压器和电力系统的相关需求。

1 变压器故障类型

电力变压器在电力输送的过程中起到重要作用，它能够将高电压转变为成可用的电压。从电网系统的角度看，电力变压器具有关键性作用[2]，一般来说，如果电力变压器出现故障问题，就会对整个电力网络产生不良影响，还会危害人们的正常生活。所以有关部门必须确保电力变压器的安全运行，还要保证电力变压器的质量，减少故障问题的发生。变压器运行过程中常见故障如下：

1.1 过热故障

电力变压器在使用的过程中存在的其中一个故障问题，就是线路过热的情况。这是因为电力变压器在使用的时候，电流出现异常情况，导致线路过热，并出现故障问题。电路回路的时候，因为电阻的不断增加，从而引发线路过热现象，一旦电路散热不及时，就会使整个线路的温度急速上升。这个时候工作人员要计算变压器的抗短路能力，要对电磁线的抗压能力进行把控。变压器的内部通电之后，电磁线的抗弯和抗压能力会跟着电磁线的温度上升而出现减弱现象，然后出现电力变压器运行不稳定的现象。

1.2 套管故障

电力变压器中的套管是关键的部件，电力企业在具体工作的时候，如果套管出现故障问题，对电力变压器的正常运行产生不利影响。而套管故障主要表现在套管的损坏和套管的受潮等，以上问题出现的原因如下：①电力变压器的使用强度太大，出现套管的破损现象，高压变电器中套管的职责是担任固定线路，因为外力和内部电流等因素，电力变压器经常会出现套管脱釉或者表面破损等现象；②电力企业在安装的时候出现一些失误现象，引起套管的受潮，套管在安装的时候，工作人员要固定住引线，然后做好相应的密封工作，如果工作人员出现安装失误，这就容易发生密封不严实等情况，进而影响其安装质量，如果套管的内部与外部连接在一起，在水汽的影响下会出现套管受潮。

1.3 自动跳闸故障

电力企业在使用电力变压器的时候，受到人为要素或电力变压器内部的影响，容易出现自动跳闸故障问题。所以电力企业要更好地避免故障问题所带来的损失，电气企业要安排技术人员，做好故障问题的分析工作，然后采取科学和合理的检修方式，确保电力系统的正常运行[3]。如果人为原因而出现自动跳闸现象，工作人员结束检修工作之后就可以继续使用变压器。可是当变压器内部出现损坏之后，变压器所带来的自动跳闸问题，就需要工作人员做好全面的检修和维护工作，对故障问题进行排查，使用合适的检修技术加以处理，避免电力变压器出现不可挽回的爆炸事件。

2 变压器在线监测技术必要性

目前，随着电力需求的增加，输电线路的电压水平也开始逐渐上升。输电线路电压水平的升高促进了电力系统内部电压的升高[4]。作为稳定电力系统的重要工具，变压器在高压电力系统中的运行过程也越来越受到人们的关注。变压器在线监测应严格遵循定期定点检测的原则，详细记录检测数据，最后汇总到检测日志中。可以发现传统的离线检测明显不符合当前的发展趋势。检测过程中的缺点证明，传统的离线检测需要不断更新和改进，进而采取变压器在线检测技术。

在变压器运行过程在线监测可以随时发现变压器的故障，判断是内部故障还是外部故障。如果是内部故障，大多数情况下的原因是油箱内各相之间短路或箱体的引线和接地不同。如果是外部故障，则可能是由于套管内部绕组和引出线之间短路等不同问题造成的。在实际的变压器故障过程中，发生内部或外部故障的频率较高。为了尽量减少故障发生的频率，有必要考虑内部和外部都需要有效处理，以减少故障的发生[5]。

3 变压器常见在线监测技术

3.1 局部放电在线监测

3.1.1 脉冲电流法。这种方法是利用就压器套管、外壳以及铁芯接地和绕组间发生高压局部放电时，产生的脉冲电信号并对其进行测量，从而得到基本量，通过分析基本量来反映放电脉冲的各个参数，如个数、大小以及相位等等。这种方法的优点是灵敏度较高，但缺点是使用这种技术时很容易被外界噪声干扰，而且测量的脉冲频率较低，能够得出的信息量却不多。在使这种这技术时，必须增强该技术的抗干扰能力，以保证测量的准确性。

3.1.2 射频检测法。这种方法的主要工作原理是对被检设备提取相关信号，从而达到在线监控的效果[6]。提取信号时，使用的主要仪器设备是罗氏线圈型传感器，主要被检设备包括变压器、发电机等等。这种方法的优点是设备安装较为简便，而且能够适合多种系统运行方式，不仅受到这方面因素的限制，因此在变压器在线监测工作中被广泛应用。但这种方法也有缺陷，即只能分辨单一信号，因此三相变压器发生局部放电时，难以应用这种方法进行检测。

3.1.3 超高频检测法。这种方法的工作原理是利用超高频传感器来接收变压器内局部放电形成的超高频电波，从而有效检测变压器局部放电情况。这种方法的优点是具有较强的抗干扰能力，在干扰因素较多的情况下，能够得到良好的应用效果[7]。除此之外，这种方法还具有测量频率高、频带宽以及信息量大等优势，因此其具发展前景。

3.2 油色谱在线监测

在研究变压器油色谱分析作用机理的过程中，发现变压器油是一种石油中矿物油，含有较多的绝缘成分。这些物质可以快速诊断变压器故障问题[8]。一些研究人员研究了矿物绝缘油的组成，发现其主要含有饱和烃，如烷烃和芳烃。其固体有机绝缘材料还含有纤维素，因此加强变压器油色谱分析在故障检测中的有效应用，可以及时发现问题。此外，使用此方法进行故障诊断时，会排放少量气体，如氢气、甲烷和乙烯。如果在此过程中变压器发生故障，则此类气体的释放将迅速增加。当变压器故障点温度较低时，气体释放中的甲烷比例将继续增加。当温度升高时，乙烯和氢的比例将增加。操作员可以通过判断特征气体如H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6来维修变压器。此外，人为或机械设备故障也会导致变压器油的色谱异常。因此，可以更快、更准确地找到变压器故障的原因。

4 变压器油色谱在线监测技术应用

色谱法属于典型的分离和分析方法，也被称作是层析法、色谱分析法。色谱过程的本质为采取各种物质，基于不同的相态进行选择性分配，物质不同的情况下，两相之间具有不尽相同的分配，物质跟固定相和流动相的相互作用力，可以决定其移动速度，通过迁移次数的增加，实现多次分配，分离开混合物内各组分。气相色谱法为采取色谱分离以及检测技术，定性分析、定量分析多组分的复杂气体混合物。

4.1 油气分离技术

4.1.1 薄膜脱气法。应用这种方法对变压器实施在线监测，主要是利用了扩散原理，利用一侧为变压油，另一侧为气室的聚合薄膜，由于这种薄膜两侧气压不平衡，利用这种特性，经过精密的计算，确定油中所溶解的某一种气体的含量，进而实现对变压器的有效监测[9]。这种方法的优点是操作较为简单，缺点是较长的时间才能够完成，而且油中杂质和污垢易造成聚合薄膜堵塞，需要对其进行定期更换，使得投入成本较高。

4.1.2 动态顶空脱气法。应用这种方法实现对变压器的在线监测，主要工作原理是在采样瓶内不断进行搅拌从而使气体析出，迫使气体进入检测装置进行检测后，再返回采样瓶中。此时，需要对相同时间间隔内的气体值进行测量，如果测量值相同，就证明完成脱气。目前，这种方法应用较为广泛，具有时间相对较短，一般不超过30分钟，而且脱气效率和分析灵敏度都较高，还具有较好的重复性。

4.2 气体检测技术

4.2.1 气相色谱法。这种方法利用高纯氮气将气体进行分离，然后获得气体样本并将其输送到色谱之中，根据分配系统确定不同的气体样品的停留时间，分配系数越大停留时间越长。然后利用高敏感度的TCD检测仪对气体样本进行检测，得到气体浓度参数。之后将其转换为电信息号输入到计算机中，实现对变压器的在线监测。应用这种在线监测方法，其优点是能够检测气体浓度，但缺点是操作难度较大，时间周期长，而且技术含量较高。因此，这种方法只适用于定期检测工作之中。

4.2.2 光声光谱。这种方法是将油中溶解的气体在完成脱气之后，将其输入到光声室中。调整入射光的频率并利用滤光片实施分光，将滤光片与气体一一对应，利用滤光片使相对应的气体中吸收其中波长的红外线，然后根据气体吸收波长的红外线的实际情况，对频率进行调整，实现多次激发气体，再将气体以辐射或非辐射方式，回到基态。在这一过程中，局部温度升高，促使封闭的光声室产生机械波，然后通过传声器检测，可以准确测定气体成分的浓度。这种方法的优点是可以用少量的样品检测组分的浓度，而不需要消耗气体消耗品。它具有时间短、效率高、重复性好等优点。由于它的诸多优点，越来越受到人们的青睐。

5 结束语

现如今，电力用户对电力需求的大大提高，在一定程度上推动了电力行业的发展，所以电力企业要认真分析电力用户的实际需要，通过变革科学技术和手段，完善电力设备和装置，更好地为人们提供正常的电力运行系统，可以促进电力系统的正常运行。对此，应进一步加强对各种变压器监测技术的应用研究，探究最佳的变压器监测方式，从而更准确、快速地进行故障处理，保证变压器稳定运行，为人们的安全和用电的耐久性提供良好的条件。