摘要：随着社会的发展，各行各业生产规模的扩大和自动化程度的提高，其对电力需求越来越大，促使电网规模不断扩大。变压器安全运行已成为影响电力系统安全、稳定、经济运行的重要因素。为了电力系统的长周期安全稳定运行，开展电力设备故障监测和故障诊断是不可或缺的手段之一，这对减少事故发生、提高设备运行可靠性具有重要的意义。以油中溶解气体为特征量的变压器油在线监测的应用，能提高变压器故障诊断的准确率，尽早地发现变压器的潜伏性故障。
关键词：变压器油；在线监测；故障诊断
1变压器油色谱分析的原理
所谓的气相色谱分析技术是采用气体传感器和色谱检测相结合的现场的监控系统进行监测的方法。这个技术的原理是利用不同气体对应色谱的不同长度，来实现将气体通过色谱柱时的分离，并且通过这个技术可以确定是哪一种气体。确定气体过后将不同种类的气体通过检测器，确定每一种气体有多少。根据以上两个步骤会得出一个检测结果，通过这个检测结果可以分析变压器油的状况，以此判断变压器设备的内部情况。
2电网运行中变压器在线监测技术的由来
在利用常规的离线气相色谱法检测变压器油中溶解气体时，首先要在现场从被检测的变压器提取试验油样并送到分析室，然后由分析人员在气相色谱仪上进行油样的色谱分析，并由专家对分析结果进行评定。在取油样-油气分离-色谱分析的全过程中存在着环节多、操作繁琐、试验周期长等弊病，无法做到实时了解变压器的内部绝缘状况，很难尽早地发现设备内部存在的潜伏性故障。针对这个问题，为了实现变压器油中溶解气体的实时监测，及时发现故障，逐步采用在线监测变压器运行状态的在线监测技术，它能即时反映变压器的运行状态，可以及时地掌握变压器设备内部绝缘的真实状况，尽早地发现变压器内部存在的故障隐患。
3变压器的常见故障分析
3.1短路故障在变压器运行中的产生原理及其解决方案
变压器的短路故障通常是由放电现象引起的。在放电过程中，根据放电现象和原理的不同可以分为三种类型，分别是火花，弧光和局部放电。其中火花放电现象所释放的能量比较低，通常是因为内部机械零件接触不良导致的。弧光放电的原理是内部的线路卷曲结构导致线圈间绝缘层被击穿，于是线路短路。最后一种放电模式是局部放电，这种情况通常是由于变压器的突出部分机械零件导致了整个绝缘结构中电场分布不太均匀，于是电场中出现回路。
根据这三种不同的放电现象导致的短路故障，检修人员可以分别采用不同的处理办法来分别针对其特点。例如某变压器是火花放电导致的短路，就检修接触不良的部件。如果是弧光放电导致了短路，就提升线圈绝缘层的绝缘能力。如果是因为局部放电导致短路故障，就改良突出构件，使绝缘体形成均匀电场。
3.2探究变压器过热的原理和其导致故障的处理办法
过热故障在变压器运行中按照其产生原理不同可以分成三类，分别是低温过热，中温过热和高温过热。通常都是因为铁心接地导致短路，引线连接出现问题导致接触不良形成短路，变压器内部分接的开关接触不良导致短路，铁心内部短路或者被杂物干扰导致短路，以及变压器内部线圈短路和不同电压并行时出现回路短路。针对这几种不同的故障，变压器油产生不同的气体，分析这些气体就可以确认变压器内部的过热故障因何而起，从而对症下药。
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4 变压器在线监测技术的运用
4.1 气相色谱在线监测技术的运用
伴随科技的不断发展，气相色谱仪愈来愈便携、高效及灵敏。我们在使用气相色谱法对变压器进行在线监测时，主要是运用高分子膜来使油与气达到分离，进而运用色谱仪测量出气体的种类及浓度，同时把测量结果上传给服务器，最后完成对变压器的在线监测。例如加拿大加创集团公司的C201-6 在线色谱体系和重庆大学高电压与电工新技术教育部要点实验室研制的 SPJC 在线色谱监测体系。 C201-6 在线色谱体系是选用具有气体高度浸透特性的 TeflonAF 新式高分子聚合物来进行油气分离，而重庆大学的 SPJC 在线色谱监测体系则选用纳米材料浸透膜来完成油气分离。这种运用高分子膜油气分离的办法，能够大大简化传统油气分离办法的过程和设备构成，然后在降低监测设备成本的前提下完成变压器的在线监测。氢气是变压器发生故障时最容易产生的气体，对单组份气体监测重要是监测混合气体中的氢气，我们能够通过栅极场效应管、催化焚烧型传感器以及电化学氢气传感器完成对氢气的在线监测。而多组份气体的在线监测则常常运用热导式传感器、氢焰离子化传感器以及半导传感器等。
4.2 变压器微水在线监测技术
变压器油微水检查一般选用对变压器油采样，在实验室运用色谱分析法、卡尔・费休试剂法或库仑法对样品进行检查。但这种办法却没有实时监控的作用，只能选用“定时换油”的办法来防止故障发生，形成了很多的人力、物力和财力的浪费。 现在，在线监测正变成变压器油中微水检测的开展趋势。变压器微水在线监测技术检测有传感器、数据收集体系及数据处理体系构成。传感器常用的是电容传感器，将传感器接受到的信息传送给数据收集体系后，运用电磁谐振技术完成微水量的测量，最终经过数据处理设备进行数据测量。现在我国变压器微水在线监测体系还会运用到温度传感器，以测量干燥环境温度弥补温度对纸板介电特性和物力特性的影响，然后消除在检查时测量环境对微水量测量结果的误差，非常好的反映出绝缘纸板中的水份含量，以保证变压器监测的准确性。
4.3 变压器油温在线监测技术
变压器油温过热是影响变压器运行稳定性和运用寿命的重要因素，因而对变压器进行运行中的油温监测对变压器的运行维护和检查非常有效。但因为变压器内部零件复杂，油温测量测量繁琐，油温监测一直处于被忽视的位置。随着科技的发展和物联网技术在电力体系中的使用，变压器的油温监测再一次被国际大电网会议提上了议程，并将其列为变压器在线监测的重要监测手段进行推行和研讨。
在传统的变压器油温检查中，一般运用的是间接测量法，随着科技和计算机物联网技术的开展，现如今的变压器油温监测体系则是由前端数据收集体系、通讯体系、转接器等硬件结合计算机模仿剖析软件完成的。尽管现行的变压器油温监测体系不能为变压器能否安全运行带来有效数据，但用户却能够通过变压器油温监测体系的使用对运行中的变压器运行状况做到心中有数，然后确保变压器运行的功率和稳定性。
结语
电网运行在历史的发展中有些不同的维修惯例和机制，目前的电网设施非常复杂庞大，承载的能量也很大，很难通过传统的出现故障再检修的方式来维护管理。变压器油在线监测技术解决了这一问题，其思路从从处理事故变成预防事故。新的监测技术通过监测变压器油的状态从而取得数据来分析变压器运行状态，这可以有效在电网运行故障扩大之前及时发现并处理问题。在这过程中，改良三比值法在数据分析方面有很大的作用，它可以准确地得出电气运行故障的具体情况，从而让工作人员及时采取相应的措施。
参考文献
[1]左新宇，付强. 变压器油中溶解气体在线监测方法及故障判断综述[J]. 广东电力，2011.
[2]刘绍勇，赵雁群，鲍鹏.绝缘油在线监测在变压器故障诊断中的应用[J]. 电工技术，2015，(03)：31-32.
作者简介
王燕竹（1984.7-），女，山西临汾人，武汉大学电气工程硕士，单位：国网山西省电力公司临汾供电公司，研究方向：绝缘油气相色谱分析
论文作者:王燕竹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
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