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　　Foodjx導讀：變壓器（Transformer）是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器等。
　　
　　1.變壓器狀態檢修的意義
　　
　　電力變壓器是電力系統中的重要設備，也是容易導致電力系統事故的設備。傳統的定期檢修方式為設備的安全運行起到了一定的作用，但也存在問題，如由于同類設備的運行狀況、所帶負荷、短路沖擊次數、運行環境、制造原理及制造水平等不同，若都按同一周期進行檢修，不符合客觀實際情況。另一方面，由于電力走向市場，對供電的連續性和可靠性要求越來越高，而傳統的停電試驗、維護以及定期檢修影響供電可靠性，可見，定期檢修方式已不滿足要求。因此，不僅需要定期進行以預防性試驗為基礎的預防性維護，而且需要研究以在線監測為基礎的預知性維護策略，以便實時或定時在線監測與診斷潛伏性故障和缺陷。
　　
　　2.變壓器狀態檢修的應用
　　
　　變壓器狀態檢修應從油中溶解氣體色譜在線分析、繞組局部放電在線分析和套管絕緣信息在線監測3方面進行。
　　
　　(1)變壓器油中溶解氣體色譜在線監測裝置
　　
　　變壓器在發生突發性事故之前，絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓下將產生光、電、聲、熱、化學等一系列變化。目前大型電力變壓器基本上都是用油絕緣及散熱，變壓器油及其中的固體有機絕緣材料在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等作用會逐漸變質，裂解成低分子氣體。變壓器內部存在的潛伏性過熱或放電故障又會加快產氣的速率。隨著故障的緩慢發展，裂解出來的氣體形成氣泡，經過對流、擴散作用，不斷地溶解在油中。同一性質的故障產生的氣體的組分和含量可以作為反映設備異常的特征量。
　　
　　變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監測方法，雖然仍以油中溶解氣體為反映故障的特征量，但它是直接在變壓器現場實現油色譜的定時在線智能化監測與故障診斷。
　　
　　常規的離線油色譜分析法與在線監測法都是分析油中溶解氣體的組分及濃度，本質上都與變壓器的運行狀態有關，因此故障診斷的方法應有統一標準。雖然各國對油色譜分析的故障診斷方法有所不同，但基本上都以電工委員會的三比值法為基礎。
　　
　　變壓器油中溶解氣體色譜在線監測裝置(原理見圖1)，由僅能使氣體分子透過的高分子透氣膜(F46膜)組成油氣分離單元，將其常年置于變壓器旁，實現變壓器油中的油氣自動分離。采用分辯率*的多傳感氣敏元件對分離氣體實施檢測，檢測運行變壓器油中的H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H66種溶解氣體。氣體傳感器輸出的電信號經過放大濾波等環節，并轉換為數字信號，傳輸到主控室計算機中進行存儲，在主控室中就可以對色譜監測數據進行分析處理。
　　
　　(2)變壓器繞組局部放電(局放)在線分析
　　
　　①原理。
　　
　　對不同變壓器繞組的測試發現，變壓器繞組普遍存在一個頻率特性比較平坦的范圍，即電容性網絡區。局部放電脈沖寬度在幾納秒到數十納秒之間，在變壓器內沿繞組以陡脈沖形式向兩端傳播。由于變壓器可近似等效成一個電容梯形網絡，因此，在放電開始瞬間，繞組的兩端就會出現局部放電陡脈沖對應于電容網絡區的電容傳遞分量。通過測量這個分量，并找到兩個電容分量與繞組上位置的對應關系，就可以測量并確定局部放電的大小和發生位置。通過局部放電的檢測與分析，可對變壓器的異物放電、繞組變形、絕緣破壞等事故隱患作出正確判斷。
　　
　　局部放電在線監測系統主要由高頻諧振式電流傳感器、抗干擾調節系統及信號采集系統組成。監測系統為窄頻帶系統，中心頻率280kHz，帶寬約180kHz。
　　
　　②現場干擾的消除。
　　
　　由于局部放電信號的干擾較強，本監測裝置采用電磁兼容技術及軟硬件相結合的方法消除干擾。
　　
　　由于輸出電纜的電容嚴重影響傳感器的頻率特性，為了消除其對傳感器輸出特性的影響，采用有源電流傳感器。傳感器內部加驅動電容負載能力很強的前置放大電路，電源通過三芯電纜供電。前置放大電路選用高速運算放大器進行信號放大，傳輸信號的同軸電纜采用首端匹配方式。
　　
　　抗干擾調節系統是局部放電在線監測系統的重要組成部分，采用多端調節一定向耦合差動平衡法抑制外部干擾，是基于大型電力變壓器在特定的頻率范圍內可以等效為電容性網絡的原理。
　　
　　軟件采用自適應濾波、相關性分析、小波分析、分形和神經網絡等多種信號處理方法的結合，去除周期性噪聲，提取出有用的局放信號。
　　
　　由監測到的局部放電量、放電次數、放電相位形成三維譜圖，并通過神經網絡、專家系統進行模式識別，診斷出故障類型、放電區段等。
　　
　　(3)變壓器套管絕緣信息在線監測
　　
　　變壓器套管絕緣信息在線監測是利用設備的運行電壓，通過無源傳感器在線測量變壓器套管的一次泄露電流、等值電容、介損等數據，通過自身連續監測的數據，以“縱比”(與同一設備連續檢測的數據比)為主，“橫比”(與同類設備的在線監測值比)為輔，對變壓器套管絕緣狀況進行實時檢測，并對其絕緣情況作出專家分析，供技術人員參考，及時發現變壓器套管絕緣隱患.減少變壓器故障的發生。
　　
　　3.變壓器狀態檢修的不足
　　
　　①變壓器油中溶解氣體色譜在線監測裝置還必須在檢測精度和檢測氣體種類、裝置結構及系統軟件等關鍵技術上作大量的研究，根據實際運行中發現的問題逐步改進。
　　
　　②由于干擾的存在及測試電壓的不同，局部放電測量及套管絕緣信息測量的絕緣數據與停電測量的數據存在差距，無法替代停電測量數據，數據只能用以“縱比”、“橫比”分析以發現故障隱患，并作為是否停電作預防性試驗的依據，逐漸加長預防性試驗的周期，為從預防性維修制過渡到狀態維修制提供條件。
　　
　　③變壓器的健康狀況還與其他一些參數有關，如運行負荷、運行溫度、維護情況、短路情況、缺陷情況等，綜合各種數據，才能對變壓器的狀態作出真實的評價，因此目前的在線檢測手段只是為評價變壓器的狀態多提供了一種判據。
　　
　　4.小結
　　
　　對變壓器健康狀況的分析手段大致有3種：運行中的直觀分析(聲音、油溫、油色、接頭溫度、設備缺陷等)、常規試驗(油化試驗、高壓試驗)、不間斷的帶電檢測數據(色譜在線檢測、局放在線檢測、套管絕緣信息檢測等)，這三方面的數據是相互緊密的。因此，要綜合分析這三方面的情況，才能對變壓器狀態作出客觀、真實、全面的評價。
　　
　　在線檢測手段相對傳統檢修而言，節省了大量人力、物力、財力，提高了設備的利用系數，加大了設備的安全水平，降低了設備的檢修風險。隨著在線檢測技術的進一步提高及監測項目的增加，在線檢測將逐步取代離線人工檢測，實現設備真正的狀態檢修。