淺談變壓器的狀態檢修

摘 要:本文主要闡述了變壓器狀態檢修過程中的數據采集與處理環節，闡述了當前的主要技術理論，以希為廣大同仁在工作中提供一個理論框架。

關鍵詞:變壓器狀態檢修數據采集數據分析

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0045-02

變壓器作為電力能源變送及分配的主要樞紐，其安全穩定的運行至關重要。傳統的周期性檢修和修正性檢修已經不能適應電力系統的改革發展和用戶對供電可靠性的要求。在這種環境下，狀態檢修應運而生，據統計:在實施狀態檢修后，變壓器可用率提高2%～10%，檢修費用節約25%～30%，使用壽命延長10%～15%。

1 狀態檢測的理論框架

變壓器的狀態檢修是在對變壓器狀態過程有效評估的基礎上，根據變壓器狀態和分析診斷結果及時安排檢修的時間和項目。從我國當前的發展趨勢來看，集成分布式系統是發展的主流，該系統主要包括以下幾個單元:信息的檢測及傳輸、數據的分析處理、變壓器的狀態識別和在線評估等，下面就這幾個方面分別簡單的闡述分析。

2 變壓器狀態信息的采集

2.1 狀態信息的范圍

變壓器狀態信息可以簡單的氛圍靜態數據和動態數據。靜態數據主要包括設計、材料、制造工藝、出廠前的各類實驗、安裝、調試、交接實驗、技術參數等等信息。該類數據在狀態檢修過程中對變壓器變化趨勢的判斷與檢修決策具有重要的意義。當然動態數據才是判斷變壓器狀態的直接依據，動態數據包括缺陷、故障、事故、檢修、更新改造、巡視檢查以及通過各種檢測手段所獲得的一切數據。在實際工作中更加側重與對油色譜、微含水量、油化學、由介損等方面的檢測，因為它們可以及時的反映出固體或金屬性過熱、放電、絕緣老化，變壓器受潮，及油質劣化等問題。

2.2 在線檢測的技術應用

現階段隨著傳感器技術與計算機的技術的不斷發展，電力設備的在線監測技術得到了很大的提高，可以對電氣設備保持時時監控，隨時了解電氣設備的運行情況。如變壓器絕緣油色譜分析在線監測等都已經得到了廣泛的應用。近年來在紅外熱像儀和紫外光學探傷儀的應用方面取得了不錯的成績。比如紫外電子探傷儀能夠完整的記錄絕緣子因性能變化產生的電暈和輻射的紫外線，再經過處理、分析后可以在給出直觀的圖像，為變壓器運行狀況的評估和及時發現變壓器的缺陷提供了可靠的第一手資料。

2.3 檢測信息的傳輸

在實際工作中，數據傳輸的同步性和無縫性是一個非常關鍵的問題:數據傳輸的同步性目前主要是保證所有必須的信息可以實現24h即時傳輸到控制中心;對數據的無縫性主要是在保持傳輸線路正常運轉的前提下，通過縮短監測時間間隔和打包傳輸來實現。當就當前的實際情況來看，運行中的在線檢測裝置經常會誤發告警信號，或者上傳數據失真，嚴重影響了采集數據的可信度，因此，提高現場強電磁場干擾防護能力仍然有待于進一步的研究。

3 狀態信息的診斷

狀態信息的診斷就是在傳感器采集到數據后，對數據進行的一些處理，如提取信號特征、在、抑制干擾等。當前對數據分析方法的研究已經取得了很大成績，有數學診斷方法、智能診斷方法、特征量性質的診斷方法。其中最常用的是專家系統和遠程診斷系統:

專家系統是一種知識基或規劃基生產式系統，該系統處理結果的準確性對經驗知識的依賴性較強，在處理過程中需要把變壓器研制、應用、運行、維護等方面的知識與檢測數據進行綜合的推理分析，診斷技術比較復雜，單獨采用專家系統診斷的結果往往不是太好，必須建立一個詳實數據的存儲系統，通過對大量的數據進行分析才能真正發揮出專家系統在變壓器狀態診斷方面的工程價值。

遠程診斷系統目前應用的比較多，該系統可面向整個變電站的若干臺被監測的變壓器。最大的特點是對數據的分級處理:前臺機負責對變壓器的數據采集、預處理及診斷;后臺機則負責整個系統的管理、識別與診斷，對于比較重要的數據還可以直接從前臺機調取、分析。同時，還可以把電網內所有的診斷子系統局域網與電力管理部門的調動或信息分析中心相連，形成一個集成式的遠程診斷系統。

4 變壓器缺陷的分析研究

在變壓器出現局部過熱、局部放電和電弧時，其內部會新出多種氣體，主要有氫、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、一氧化碳、二氧化碳等等。而且故障氣體的組成和含量與故障的類型及嚴重性存在著密切的關系。當前針對采樣氣體進行定量分析的方法主要有三比值法、TD圖法和產氣速率法，其中三比值法又是國際上最通用的一種方法。

4.1 三比值法

該方法是選取五種特征氣體的三對比值，通過三對比值不同的變化范圍來確定編碼表和判斷變壓器的故障性質。比如:最長使用的五種氣體是氫氣、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔，其比值編碼表可以設計如表1所示。

同時把相應編碼值所對應的故障類型輸入分析系統，即可進行故障分析。比如輸入的編碼為0、0、0即代表無故障發生，設備處于正常運行狀態;再如輸入的編碼為0、1、2時即表示線圈、線餅、線匝之間或線圈對地之間的油的電弧擊穿，有載分接開關的選擇開關切斷電源等;甚至可以對過熱故障的溫度范圍進行細分，如0、2、0與0、2、2在表示過熱故障時，就可以把溫度基本固定在150～300℃與>700℃的范圍。

4.2 TD圖法

所謂TD圖法，就是以乙炔/乙烯比值為橫坐標、以甲烷/氫氣的比值為縱坐標建立直角坐標系，形成過熱-放電之間的分析判斷圖，使用該方法可以明顯的區分出是過熱故障還是放電故障、是局部過熱電暈放電還是電弧放電，具體如下圖所示。值得注意的是該方法是以乙烯/乙烷的比值大于3為前提的。

4.3 產氣速率法

《規程》對變壓器油中所含氣體的量進行了規定，只要超過標準就應該引起注意，查明原因，對其內部是否存在故障或故障的嚴重性及其發展趨勢作出評估，下表是溶解氣體的含量標準。產氣速率的計算分為絕對產氣速率和相對產氣速率，在分析時，當烴類氣體總的產氣速率大于0.25ml/L(開放式)和0.5ml/L(密封式)，或相對產氣速率大于10%/min，即可判斷內部存在異常。如表2所示。

5 檢修的評估

通過上文的分析，可以看出:在對狀態檢測的結果進行評估時，必須注意以下幾點:首先，在評價時應該使評價的資料盡量完整，盡量包括上文中提到的靜態數據和動態數據;其次;其次是合理設置評價內容的狀態量，提高在線監測分析的可靠度;最后，根據狀態量的重要程度設置合理的權重，如果某一狀態量變化特比大而可以直接進入缺陷處理程序。

本文主要論述了變壓器狀態檢測的數據采集與處理環節，雖然取得了可喜的成績，但仍然有許多問題沒有很好的解決，如電磁干擾、龐大數據的處理等。因此，希望通過本文的闡述可以為以后的工作重點指明方向。

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