浅析变压器在线监测与专家诊断系统

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1、2010年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集变压器状态检修技术应用浅析变压器在线监测与专家诊断系统胡鹏余灯余菲(武汉烽火富华电气有限责任公司湖北武汉430074)【摘要】阐述了变压器在线监测与专家诊断系统整体的构成，各个监测单元的使用技术及设计、实现方法，并与传统的测量方法的优劣进行了对比，根据各种方法的特点选择了一种适合在线监测分析的设计方法。本文还对变压器在线监测与诊断系统软件的功能进行了描述。【关键词】变压器监测单元在线监测专家诊断系统0引言大型电力变压器在电力系统运行中有着十分重要的作用，由于各个变压器厂

2、家在设计、制造、材料质量等存在差异，现场人员在安装、运行、检修水平各有不同，导致大型电力变压器的恶性事故和故障时有发生，严重影响了电网的安全稳定运行。针对上述问题，为了确保大型电力变压器安全运行，武汉烽火富华电气有限责任公司进行了变压器在线监测与专家诊断系统的相关研究，对变压器油中溶解气体含量、铁芯接地电流、套管介损数据和变压器箱体内放电信号进行全面监测与综合分析，这样不仅能及时发现绝缘损坏等“急性”故障，而且能够通过长期监测与趋势分析来发现变压器内的绝缘性能降低、引线接触不良、发热等“慢性”隐患，为机组的状态检修提供依

3、据。1变压器在线监测与专家诊断系统简介大型电力变压器的主要故障一般包括：绕组故障、铁芯故障、分接开关故障、引线故障、套管故障、绝缘故障和密封故障等。针对各个故障产生的原因和特征，本文提出相应的整体解决方案，如图1所示，来实现变压器状态综合检测与分析，该系统综合了局部放电检测分析、套管介损及电容监测、铁芯接地电流监测、油中气体微水监测几个监测单元，能够及时反映大型电力变压器的健康状态，达到对大型电力变压器实时监测的要求。2010年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集变压器状态检修技术应用图1系统整体解决方案2油中气体

4、微水监测单元实现技术方法大型变压器存在局部过热或局部放电现象时，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体(如C也、C2}16、C2H4、C她等)和其他气体(如H2、CO、C02等)。上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度(TcG)均可作为评价变压器设备内部故障的指标。国内外开发了许多的监测方法，其中利用气相色谱法(DGA)检测绝缘油中溶解气体的含量，从而诊断充油电力设备内部故障的方法已非常成熟，也成功地预防了很多变压器的严重事故。这项技术在应用上存在着很多不足，如每次检测都要经过油样采集——油样运输—

5、—油气分离——色谱分析这样一个过程，每一个环节都会影响最终的检测结果。同时气相色谱要3个月左右，即使是缩短周期进行跟踪，也不能够实现实时连续检测，且易受外部环境和取样人员的干扰。在吸收了国内外变压器油色谱分析技术的前提下，本系统采用广谱型气相色谱分析方法，可以较好的解决油色谱分析在线监测的问题，变压器油经油气分离器，在电磁激振器的作用下，通过平板式脱气膜将分离出的油中特性气体导入故障气体定量室。定量室中的混合故障气体在载气的作用下经过色谱柱，由于色谱柱对不同气体具有不同的亲和作用，故障特性气体被依此分离。气敏传感器按出峰

6、顺序对故障特性气体(H：、c0、cH4、CzH6、C批、CzH2、COz)逐一进行检测；油中微水检测则是通过专业的外置微水在线检测装置来实现的。3铁芯接地电流监测单元实现技术方法大型变压器的铁芯一般要求一点可靠接地，从而保证铁芯在强电场中仍然与大地及变压器外壳等电位，如果发生了两点或多点接地的情况，各接地点之间会形成闭合回路，当交变磁通穿过此闭合回路时，会产生循环电流，使铁心局部过热，损耗增大甚至会烧断接地片使铁芯产生悬浮电位，2010年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集变压器状态检修技术应Hj另外不稳定的多点接

7、地还会引起局部放电现象。对铁芯接地电流的监测可以直接在变压器铁芯的外接地处采用一个较高精度的电流互感器实时检测其电流即可，当电流达数安培，则证明变压器有多点接地现象。由于铁芯接地电流是工频下的电流信号，可以采用具有较高磁导率的硅钢片做电流传感器的磁芯，使其具有较低的损耗和矫顽力，从而让传感器二次侧输出电流信号波形不发生畸变，也可使信号中的相位误差较小；另外，采用浇注环氧的方法将传感器完全密闭在屏蔽壳内，起到封装和防潮、防震的效果。内层选用高磁导率的硅钢片材料，外层用不锈钢封装屏蔽，这样便有效的解决了在变电站强工频电磁场条

8、件下系统的抗干扰问题。4套管介损及电容监测单元实现技术方法-对变压器套管介损及电容的监测，能够反映变压器的绝缘情况，实时监测变压器的运行状态，传统方法测量介损多采用电桥法，但是这一方法适用于人工操作，且设备价格昂贵，较难实现实时监测的功能。我们现在利用零磁通微电流传感器，利用锁相技术、参考源同步、傅立叶频谱分析等高新