變壓器是電力系統(tǒng)中重要的也是昂貴的關鍵設備，它承擔著電壓變換，電能分配和轉移的重任，變壓器的正常運行是電力系統(tǒng)安全、可靠地經(jīng)濟運行和供用電的重要保證，因此，必須最大限度地防止和減少變壓囂故障或事故的發(fā)生。但由于變壓器在長期運行中，故障和事故是不可能完全避免的。引發(fā)變壓器故障和事故的原因繁多，如外部的破壞和影響，不可抗拒的自然災害，安裝、檢修、維護中存在的問題和制造過程中留下的設備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長期運行后造成的絕緣老化、材質(zhì)劣化等等，已成為故障發(fā)生的主要因素。
變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)構架
正因為變壓器故障的不可完全避免，對故障的正確診斷和及早預測，就具有更迫切的實用性和重要性，重要用電單位對變壓器的狀態(tài)進行實時監(jiān)測正在逐漸推廣普及。
變壓器監(jiān)測裝置
變壓器主要監(jiān)測參數(shù)如下表所示：
變壓器油中溶解氣體組分和水分感知
新型無載氣免維護型油中溶解氣體在線感知裝置
新型變壓器油色譜在線感知系統(tǒng)可實現(xiàn)自動定量循環(huán)清洗、進油、油氣分離、樣品分析，數(shù)據(jù)處理，實時報警；快速地在線感知變壓器等油浸式電力高壓設備的油中溶解故障氣體的 含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統(tǒng)早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，減 少重大損失，提高設備運行的可靠性。
變壓器鐵芯接地泄漏電流感知
主變壓器加裝鐵芯接地泄漏電流監(jiān)測裝置，該裝置采用嵌入式結構、就地測量、數(shù)字傳輸，針對變壓器鐵芯接地和變壓器油溫實施在線感知及診斷，能及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣受潮或受損、鐵芯多點接地、箱體內(nèi)異物、油箱油泥沉積等故障。當變壓器鐵芯泄漏電流達到報警限值時，自動發(fā)出報警信號，對事故做到早預防早處理，為此類設備的狀態(tài)檢修提供可靠技術依據(jù)。
變壓器振動與噪聲感知
變壓器綜合振動監(jiān)測裝置采集主機電力變壓器繞組、鐵芯及附件諸如油泵、風機的振動引起了整體的振動。當繞組的壓緊力下降時，變壓器整體的振動特性也將發(fā)生變化。因此可以從箱體的整體振動信號的分析得出變壓器整體振動及繞組緊固情況。
電力變壓器振動監(jiān)測系統(tǒng)采用在線式測振儀進行電力變壓器振動信號的現(xiàn)場采集，隨即 存儲于測振儀，隨后可通過 USB 接口導入安裝有專用分析、診斷軟件的用戶計算機做進一步分析。
變壓器局部放電感知
電力變壓器局部放電信號高速采集裝置采用高速信號采集技(ADC+FPGA+ARM)， 兼容高頻脈沖電流、超聲波、暫態(tài)對地過電壓及超高頻局部放電傳感器，能準確的監(jiān)測設備內(nèi)可能產(chǎn)生的局部放電信號，并具有良好的抗干擾能力，可滿足現(xiàn)場相對復雜的電磁環(huán)境和高頻信號干擾的要求。
電力變壓器局部放電信號高速采集裝置采集單元單通道采樣率最高可達100M/S，具有極強的信號捕捉能力?？瑟毩惭b在被監(jiān)測變壓器附近，周期性地對被監(jiān)測電力設備進行掃描，捕捉變壓器中發(fā)生的各類放電的原始信號。針對電力設備內(nèi)局部放電頻譜寬的特性，采用多通道同時采集方式，并兼容不同類型局部放電傳感器。通過多路通道信號的采集、濾波、 比對，確保檢測數(shù)據(jù)的真實、完整、可靠，最大限度地減少和消除干擾信號。
變壓器聲電聯(lián)合局部放電現(xiàn)場檢測示意圖如下：
接觸式超聲傳感器
將傳感器貼在變壓器油箱外殼表面，適用于固體及充油設備的局部放電信號源探測，能有效檢出油浸式設備內(nèi)部絕緣缺陷。
變壓器繞組溫度監(jiān)測
變壓器油溫關系到變壓器的絕緣材料的壽命，當變壓器內(nèi)有機絕緣材料老化時，其機械 強度降低，無法承受正常工作的外力。最終導致變壓器發(fā)生電氣故障，無法工作。對于按照 GB1094設計的變壓器，在熱點溫度 98℃下相對熱老化率為 1。此熱點溫度與“在環(huán)境溫 度為 20℃和熱點溫升為 78K 下運行”相對應。相對老化率定義為：
此函數(shù)表示相對老化率隨熱點溫度變化規(guī)律，從公式中可以看出溫度每增加 6 度，相對老化率增加一倍。變壓器油溫監(jiān)測示意圖
在線電能質(zhì)量監(jiān)測
認證級在線電能質(zhì)量監(jiān)測裝置具有強大的電能質(zhì)量分析、高端 RTU（含 PLC 控制功能）、故障錄波、諧波分析功能。監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)電能質(zhì)量的連續(xù)在線監(jiān)測，精度高、多種通信路徑、通訊傳輸符合 TCP/IP 協(xié)議；高精度測量電力系統(tǒng)各參變量，如電壓、電流、有功功率、無功功率、視在 功率、功率因數(shù)、線損、變壓器損耗等。
紅外、紫外與可見光圖像融合感知
主流的紅外熱成像技術是利用物體發(fā)出的不可見紅外能量轉變?yōu)榭梢姷臒釄D像，并通過 熱圖像的溫度分布找出絕緣子的異常發(fā)熱點。針對設備放電的情況，如很容易就可以觀察到過熱點的紅外圖像時，電氣設備的絕緣狀態(tài)已經(jīng)極度惡化。因此，為診斷絕緣子的早期故障， 及時預報該局部放電的發(fā)展趨勢和預測相關設備的絕緣劣化程度，采用紫外成像技術能很好的解決這一問題；另外，為靈敏地檢測設備的中后期問題，仍需利用紅外熱成像監(jiān)測技術的 優(yōu)勢；再利用原始的可見光成像能直觀找出故障位置的優(yōu)點，采用這三種成像技術的優(yōu)點， 統(tǒng)一的監(jiān)測電氣設備，能保障線路與設備的正常運行，有效避免事故發(fā)生。
變壓器在線監(jiān)測平臺目標
變壓器在線監(jiān)測平臺需要具備聯(lián)網(wǎng)及通信能力，建設過程如下：
變壓器數(shù)據(jù)感知設備如下：
據(jù)統(tǒng)計，有載調(diào)壓開關的故障主要包括兩方面：一是調(diào)壓開關驅動機構故障，主要包括電動機構連動、箱體進水、齒輪盒滲漏油、彈簧儲能不足等。二是開關本體故障，主要包括油室滲漏油、緊固件松動、觸頭運動卡滯、觸頭磨損導致接觸不良等。如下列舉并分析了有載調(diào)壓開關的常見故障類型。
1、開關驅動機構故障
①電機故障。當操作電源失電或者電機回路出現(xiàn)問題時，將引起開關電動機構故障，導致升降觸頭不能動作。②彈簧儲能機構彈性變?nèi)酢椈砷L期變形運作，加上電流的熱效應作用，使彈簧的彈性變?nèi)?，引起傳動機構傳動不到位。
2、開關本體故障
①觸頭發(fā)熱磨損。有載調(diào)壓開關帶負載電流實現(xiàn)調(diào)壓。在調(diào)壓過程中，檔位更換，使觸頭產(chǎn)生機械磨損、電腐蝕等問題。觸頭接觸電阻增大，發(fā)熱量增大，加速了觸頭表面的腐蝕和機械變形，從而導致開關損壞。
②切換開關拒動或切換不到位。切換開關因動力不足或受阻導致切換不到位，長期停留在中間位置，可導致過渡電阻持續(xù)發(fā)熱，引起變壓器跳閘，導致供電中斷。
③油室滲漏油。有載分接開關的油室是獨立的油箱。運行中，有載分接開關的油室中的油是不允許進入變壓器本體的。切換開關運行時產(chǎn)生電弧，使油室中的油質(zhì)變差，這種油不能進入變壓器本體。
④油質(zhì)劣化。有載調(diào)壓開關操作過程中產(chǎn)生的電弧引起油質(zhì)劣化，開關的絕緣水平下降。變壓器油具有絕緣、滅弧、冷卻、潤滑、防腐蝕等作用。油質(zhì)的變差會產(chǎn)生游離碳、氫、乙炔等氣體及油垢。大部分氣體一般會從絕緣油中排出，但游離碳微粒和油垢卻會有一部分混在絕緣油中，另外一部分則堆積在開關的絕緣件表面，使開關絕緣水平下降。
變壓器的調(diào)壓開關是變壓器wei一可轉動的部件，很容易因為接觸不良導致機器發(fā)熱從而引起故障，對于這種很容易出現(xiàn)的開關故障，我們要做好應對的準備，對這種故障通?？梢詮囊韵聨讉€方面來檢查和判別：
（1）固定和活動的接觸面有無燒傷痕跡（燒毛）和接觸不良現(xiàn)象，接觸處有無油泥積垢。
（2）調(diào)壓開關的傳動機構是否靈活；傳動機構有無因過分松動而使箱蓋上的指針指示在位置標志上，而此時觸點尚未閉合；開關的三相觸點是否同時合上，彈簧的松緊是否相同。
（3）開關的操作桿與箱蓋的接縫處是否接合緊密，襯墊是否完整；對準操作桿的箱蓋孔下面有無水漬。
（4）如果采用接線板式的分接頭，則應檢查接線螺栓樁頭的松緊情況，各接線樁頭間是否出現(xiàn)油泥堆積的情況，確保樁頭間的清潔完好，否則很容易發(fā)生短路或出現(xiàn)閃絡痕跡。
（5）在檢查變壓器有載開關時，應將開關的芯子部分取出來，來回轉動，觀察其接觸限位的動作是否順暢連貫，同時檢查其過渡電阻，以確定其連接是否穩(wěn)定可靠。
油浸式試驗變壓器特別適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、科研部門等對各種高壓電氣設備、電器元件、絕緣材料進行工頻或直流高壓下的絕緣強度試驗。是高壓試驗中必不可少的重要設備。
1.高壓試驗變壓器按絕緣介質(zhì)主要分為三大類
（1）油浸式：采用25#變壓器油填充，絕緣冷卻效果較佳
（2）干式：干式體積小重量較輕，但電壓難以做高
（3）充氣式：油浸式采用25#變壓器油填充，絕緣冷卻效果較佳；干式體積小重量較輕，但電壓難以做高；充氣式采用SF6氣體填充。
2.根據(jù)使用設備的場合和條件，選擇好變壓器種類后，再根據(jù)所需電壓、電流選擇變壓器的規(guī)格。
（1）波形：如對高壓電壓波形要求不嚴格，可以在試驗變壓器高壓端加硅堆，可以讓交流變?yōu)榘氩ㄖ绷?，如需要全波，也可以要求廠家制作電橋硅堆，得到全波直流。
（2）容量：試驗變壓器按試驗時間長短也可以選擇足容量或者差容量，1分鐘耐壓試驗可以選擇差容量來減少成本，1小時或者以上的耐壓試驗則必須選擇足容量的變壓器，通常情況下試驗變壓器可以在1.4倍最大電壓下短時間工作。
油浸式高壓試驗變壓器，是根據(jù)《試驗變壓器》標準在原同類產(chǎn)品基礎上經(jīng)過大量改進后，研制生產(chǎn)的系列試驗變壓器，該產(chǎn)品遵照DL/T848.2-2004《高壓試驗裝置通用技術條件-第2部分：工頻高壓試驗裝置》，研制生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品。
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