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1、变压器在线监测技术综述摘要：变压器是电网中比较昂贵且重要的电气设备，其安全运行对于保证电网安全可靠运行意义重大。变压器故障主要由内部绝缘老化造成，本文根据变压器的各种机械和电气特性，从油中溶解气体分析、局部放电、铁心接地电流在线分析、绕组变形在线分析和振动分析等方面对变压器在线监测技术作一介绍。关键词：变压器在线监测油中溶解气体局部放电铁心接地电流绕组变形振动1概述变压器是电力系统中最重要和最昂贵的电力设备之一，随着电网电压等级的提高和输送容量的增加，变压器故障将对电网的安全稳定运行产生严重的影响。长期以来，电力系统内对变压器正常运行维
2、护主要是采用事后维修和预防维修两种方式。但是，预防性维修需要停电检修，影响了供电的可靠性；定期检修中更换的设备一部分是没有必要更换的，降低了经济性。因此，常规的检测方法与现代化状态维护发展趋势不相适应，为了保证电力系统供电可靠性和经济性，电力设备的在线监测和故障诊断就应运而生。电力变压器的在线监测方法主要分为两种形式：集中式监测和分布式监测。集中式监测可对所有被测设备定时或者巡回自动监测；分布式监测是利用专门的测试仪器测取信号就地测量。变压器在线监测技术主要是根据变压器的各种机械和电气特性，采用油中溶解气体分析、局部放电、铁心接地电流在
3、线分析、绕组变形在线分析和振动分析等方法监测其运行状态。本文拟对变压器在线监测方法逐一介绍。2变压器油中溶解气体分析对变压器油中气体的检测分析是对变压器运行状态进行判断的重要监测手段。变压器在运行中由于种种原因产生的内部故障,如局部过热、放电、绝缘纸老化等都会导致绝缘劣化并产生一定量的气体溶解于油中，不同的故障引起油分解所产生的气体组分也不尽相同（见表1）,10从而可通过分析油中气体组分的含量来判断变压器的内部故障或潜伏性故障。对变压器油中溶解气体采用在线监测方法,能准确地反映变压器的主要状况,使管理人员能随时掌握各站主变的运行状态,以
4、便及时作出决策，预防事故的发生。变压器油中溶解气体在线监测的关键技术包括油气分离技术、混合气体检测技术。表1不同故障类型产生的油中溶解气体故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4,C2H4H2,C2H6油和纸过热CH4,C2H4,CO,CO2H2,C2H6油纸绝缘中局部放电H2,CH4,C2H2,COC2H4,CO2油中火花放电C2H2,H2-油中电弧H2,C2H2CH4,C2H4,C2H6油和纸中电弧H2,C2H2,CO,CO2CH4,C2H4,C2H6进水受潮或油中气泡H2-2.1油气分离技术目前,国内外都没有直接检测变压器油中
5、溶解气体含量的技术,无论是离线还是在线检测,必须将由故障产生的气体从变压器油中脱出,再进行测量,从变压器油中脱出故障特征气体是快速检测、准确计量的关键和必要前提。离线检测的脱气方法主要是使用溶解平衡法(机械振荡法)和真空法(变径活塞泵全脱法)。这两种方法存在结构复杂、操作手续繁多、动态气密性保持差等问题,难以实现在线化。在线油气分离的方法目前主要有薄膜/毛细管透气法、真空脱气法、动态顶空脱气法及血液透析装置等方法。2.1.1薄膜/毛细管透气法某些聚合薄膜具有仅让气体透过而不让液体通过的性质,适宜于在连续监测的情况下,从变压器绝缘油中脱出
6、溶解气体。在气室的进口处,安装了高分子膜,膜的一侧是变压器油,另一侧是气室。油中溶解的气体能透过膜自动地渗透到另一侧的气室中。同时,已渗透过去的自由气体也会透过薄膜重新溶解于油中。在一定的温度下,经过一定时间后(通常需要经过几十小时)可达到动态平衡。达到平衡时,气室中给定的某种气体的含量保持不变并与溶解在油中的这种气体的含量成正比。通过计算即可得出溶解于油中的某种气体含量。10这种方法的缺点是脱气速度缓慢，不适宜应用在便携式装置中进行快速的现场测量。另外,油中含有的杂质及污垢不可避免地会使薄膜逐渐堵塞,因而需要经常更换薄膜。目前国内外普
7、遍选用聚四氟乙烯膜作为油中溶解气体在线监测的透气膜,常规聚四氟乙烯膜渗透6种气体（H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6）需要100h。日立公司采用PFA膜,又称四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物,PFA膜对6种气体渗透性能较好,渗透6种气体组分所需时间为80h。上海交大采用带微孔的聚四氟乙烯膜,最优厚度为0.18mm,最优孔径为8～10μm,透气性能优于PFA膜,渗透6种气体组分所需时间为24h。加拿大MorganSchaffer公司使用聚四氟乙烯尼龙管束,渗透6种气体组分所需时间为4h[1]。Hydren公司采用聚四氟乙烯及
8、氟化乙丙稀。2.1.2真空脱气法真空脱气法包括波纹管法和真空泵脱气法。波纹管法是利用电动机带动波纹管反复压缩,多次抽真空,将油中溶解气体抽出。日本三菱株式会社就是利用波纹管法开发了一种变压器油中溶解气体在线
