摘要：电力变压器是利用电磁感应的原理将特定电压电平的AC电压转换为相同频率的另一个AC电压电平的装置。电力变压器在生产、运输和电力消耗中起着非常重要的作用，是电力系统的核心。一旦发生电力变压器故障，将造成电力系统中断、电网瘫痪、甚至人身伤害等一系列问题，给用户、企业和国家带来很大损失。因此，在分析电力变压器故障的基础上，本文介绍了在线监测关键技术。
关键词：电力变压器；故障分析；在线监测；关键技术
前言
随着容量、高电压和电力系统复杂性的增加，与电力系统协作的变压器往往容量更大，电压更高，结构更复杂。针对这种情况，传统的监测技术和预防性能越来越不能满足变压器安全可靠供电的要求和系统经济运行的需求。在线监测系统可以在没有停电的情况下进行监测，并在事故的早期阶段具有一定的预判效果。
一、电力变压器的故障分析
（一）绕组方面故障
电力变压器绕组运行时常见的故障有绕组匝间短路、相间短路、单相接地等，主要是因为长期过负荷、外部短路、绝缘老化、绕组受潮、制造工艺不符合要求等因素引起的。产生绕组故障后，主保护差动保护和气体保护可能会起作用，引起变压器跳闸。发电厂、变电站的运维人员应立即对变压器本体引出线、绝缘套管等进行重点检查。
（二）套管方面故障
电力变压器套管方面最常见的故障为闪络故障，而发生闪络故障最常见的原因为套管表面脏污、受潮，致使套管瓷质部分发热，甚至损坏，严重影响绝缘电阻，泄漏电流增加，发生闪络故障。故障发生后，应对变压器套管进行全面检查，检查有无放电痕迹及裂纹，并彻底清扫，联系专业单位进行严密测量试验。在定期维护期间，操作和维护人员还必须对变压器外壳进行预防性清洁和维护工作。
（三）本体渗漏油
大多数电力变压器都会出现本体渗漏油现象，虽然轻微渗油不会对变压器运行造成影响，但却会为事故埋下祸根。造成变压器渗漏油的两个主要原因就是密封垫老化、密封点开焊。质量问题、长期过载和自然老化导致垫圈老化开裂。针对以上原因，切实可行的处理方法为更换密封圈以及开焊点补焊。如入孔法兰处渗漏油，在紧固螺栓的同时，还需向法兰缝隙处注入密封胶。
（四）铁芯多点接地
为了避免变压器内部放电的发生，要求电力变压器在正常运行的情况下铁芯只能有一个接地点。如果存在多个接地点，则铁芯的循环将导致铁芯中大量热量产生，这可能破坏变压器。造成铁芯多个接地点主要有两个原因：一是金属异物造成接地；二是由于铁芯上的金属残留物堆积或金属毛刺引起接地。在日常运行维护中，变压器铁芯接地电力试验要每月进行一次，以便及时发现接地危险。如有异常，可进行油色谱试验进行确认。如确认铁芯确实接地，运维人员应立即处理，防止事故扩大。如果是由于金属异物造成，则应进行吊罩检查。如果是因为铁芯上的金属残留物堆积或金属毛刺造成的，一般建议采用电容放电法。具体原理为：电容器在短时间内可以产生的巨大电流，铁芯上的金属残留物可瞬间熔断或熔化，电流产生的巨大电动力也可以使金属残留物从铁芯上脱落。
（五）油位异常
电力变压器的油位异常意味着在正常负荷和冷却条件下，油衬里的油位在短时间内产生大的波动。防爆管、油位管、呼吸器堵塞，以及变压器缺油为油位异常的常见故障原因。处理此故障时，应首先确定油位异常原因，然后再采取相应措施。如果是漏油引起的，将根据本体油渗漏进行处理。
二、变压器在线监测关键技术分析
（一）设备放电在线监测技术
检查和判断变压器运行故障的主要手段之一就是监测变压器放电现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前，实现变压器放电现象的在线监测的技术有超声波检测技术、红外热成像检测技术、脉冲电流检测技术和光检测技术等。其中，超声波监测技术要想完整对在线监测设备的放电水平和放电位置进行监测，就必须要在变压器外壁上安装相应的超声波传感器，实时接收和监测变压器局部放电产生的超声波。而红外线成像检测技术就是采用红外线热成像的原理，通过监测变压器的局部温度变化，实现放电现象的在线监测。
（二）绕组变形在线监测技术
在变压器绕组故障方面，频响分析技术、短路电抗技术和低压脉冲技术等是被广泛应用的在线监测技术，但以上监测技术无法与变压器同时应用。此外，还发明了一种新的检测技术，通过实时监测变压器的三相电压和电流，判断绕组运行状态，进而实现精准的在线监测功能。
（三）铁芯接地在线监测技术
如果铁芯在变压器内部接地，则变压器内部会形成一个闭环，产生感应电流，这将威胁到设备和操作人员的安全。铁芯接地在线监测技术主要是判断变压器铁芯地线感应电流发生，判断铁芯是否接地。并在线监测回路电流的实际数据，以提供设备运行和维护参考。
（四）振动在线监测技术分析
通过在变压器设备外部安装振动传感器，可以实现变压器振动的在线监测。通过比较和分析变压器在不同时段的振动加速度，有助于及时发现变压器的异常振动故障。此外，对变压器绕组的工作状态作出相应的判断。
（五）绝缘性能在线监测技术
对于变压器绝缘性能的监测，主要取决于施加的电压。根据该指标，就能实现变压器绝缘性能的在线监测要求。
三、在线监测技术在变压器检修中的应用
变压器是电力系统的重要组成部分，在变压器正常运行过程中，随着绝缘性能减退，将进一步影响潜在的故障出现，并且在操作期间可能发生各种化学反应。因此，在实际维护过程中，应从不同角度对其进行全面修复。油中气体的在线监测：在变压器的维护工作中，对于油中的气体监测，首先使用气相色谱法来实现相关的监测目的。经过长期的应用、总结、创新和试验，目前广泛使用基于气相色谱的故障检测方法。在线监测油气需要监测和分析气体成分和浓度。油中有固体形式的绝缘材料，变压器在运行过程中产生电压会对这些绝缘材料产生一定的影响。结合其他因素的影响，会发生进一步恶化，裂解后会产生各种气体。在线监测油中气体，然后分析气体含量和发生率，并获得相应的故障诊断结果。如果变压器过热或者放电等，一定要优化故障维修计划。在线监测技术在油气监测过程中的应用具有连续、实时应用的优点，能及时发现设备中的潜在问题，应用价值非常显著。局部放电的在线监测：在变压器运行过程中，局部放电现象不仅是设备绝缘老化的前兆指标，也是加速绝缘老化的重要因素。因此有效的监测和及时的预防对变压器的使用寿命和性能有着非常深远的意义。有效的监测变压器的局部放电，经常用的方法有声学局部放电检测和超高频法，UHF监测技术通过接收变压器内部局部放电激发的超高频电磁波以达到对局部放电的检测和定位的目的。其中，声学局部放电检测是被应用最广泛的方法，即声学传感器安装在变压器外部，并且专业传感器对放电所发出的声音信号极其敏感。它可以准确地捕获诸如放电具体位置等信息，便于顺利执行故障排除。另外，在特殊情况下，化学监测方法还可以通过标准监测手段获得变压器局部放电的状态信息。
四、结束语
随着时代的进步和社会的发展，电力系统给人们的生产和生活带来了越来越多的便利，然而人们对电力系统的要求也得越来越高。电力变压器是电力系统的关键，起着非常重要的作用。所以就需要发电厂、变电站的运维人员加强对电力变压器的日常维护工作，并提高个人素质与技术水平，确保电力变压器和电力系统能安全、稳定、持续的运行，为我国的电力事业发展做贡献。
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论文作者:梁秀丽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
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