變壓器在線監測技術的運用
【摘 要】為保證電力系統能夠為用電客户穩定、優質的提供電能，變壓器在線監測技術的運用十分重要。本文通過分析變壓器在線監測技術的原理，並針對這些原理對變壓器在線監測技術的運用進行了總結和分析。
【關鍵詞】變壓器；電力系統；在線監測
變壓器是利用電磁感應原理來改變電力電壓的裝置，隨着我國經濟發展對能源需求的逐漸加劇，變壓器作為保證電力能夠安全輸送到用電客户的重要設備，保證其平穩運行受到相關領域的普遍關注。物聯網時代的到來給變壓器在線監測帶來了很多新技術，這些技術在變壓器監測領域的運用有效的保證了用電客户的用電安全，滿足了我國社會和經濟發展中對能源的需求。
一、變壓器在線監測原理
1、局部放電監測
由於變壓器的使用環境和設備原因，局部放電現象會給變壓器的絕緣帶來不同程度的影響，甚至會擊穿絕緣介質從而導致設備故障甚至威脅人員安全。變壓器在運行中長期處於工作電壓的作用下，隨着電壓等級的提高，其絕緣體受到的電場強度也不同，由於變壓器各部件的絕緣層薄厚不同，因此很容易在絕緣薄弱處發生放電現象。由於變壓器是電磁感應設備，因此在變壓器放電過程中會產生一定的機械脈衝，在正常情況下這種脈衝波由於能量很小是不容易被人發現的，但通過壓電轉換器我們能將脈衝波轉換為電壓信號，從而實現對變壓器的局部放電監測。
2、油中溶解氣體監測
由於變壓器在電磁感應變壓過程中會產生熱量，為了保證設備的安全運行我們就必須對運行中的變壓器進行降温。變壓器油正是起到了變壓器散熱冷卻的作用，不僅如此，變壓器油還能起到防止電暈和電弧放電現象的產生。變壓器油是石油的一種分餾產物，它的主要成分是烷烴，環烷族飽和烴，芳香族不飽和烴等化合物。當變壓器出現故障時，變壓器油會在熱和電的雙重作用下被分解，從而產生氫氣、一氧化碳、甲烷和乙烯等氣體，我們通過利用氣象色譜技術分析變壓器油中這些氣體的類別和濃度變化就能夠判斷出變壓器的潛在安全隱患，從而實現變壓器在線監測和故障分析的目的。
3、介質損耗及泄露電流監測
變壓器的`介質損耗主要包括磁滯損耗和渦流損耗兩個部分，當磁滯損耗現象發生時，由於鐵芯內存在“磁滯回線”因此感應電動勢和磁化電流間的相位差就發生了變化，從而使變壓器損耗加大。渦流損耗通磁滯損耗相同，等效與在變壓器上並聯一個有功的電流成分，從而增大介質的損耗量。現階段的介質損耗檢測主要有直接測量相位角、諧波分析和相對介質損耗這三種方法。泄露電流主要是由於變壓器鐵芯和夾件絕緣不良或者出現多點接地時發生的，泄露電流不但會影響變電器的散熱效果，還可能會導致繞組燒燬。當前普遍運用的變壓器電流監測法有全電流和阻性電流兩種方法。
4、SF6氣體監測
SF6是法國化學家Moissan和Lebeau於1900年合成的人造惰性氣體，由於其良好的電氣絕緣性能及優越的滅弧性能被普遍應用於變壓器的絕緣中。一旦變壓器發生內部故障會導致SF6氣體泄漏，我們通過對變壓器的SF6氣體監測能夠及時發現變壓器是否發生故障，並及時對故障變壓器進行檢修和維護。
5、紅外線測温監測
無故障的變壓器在正常運行時其向外界散發的熱量是規律的，一旦變壓器出現了故障，會導致變壓器向外部散發熱量出現變化，我們通過利用紅外線技術監測變壓器的温度變化，就能夠實現變壓器的監測。利用紅外線變壓器監測，可以實現24小時不間斷監測，並將數據上載給遠程服務器，實現變壓器的遠程監測。
二、變壓器在線監測技術的運用
1、氣象色譜在線監測技術的運用
由於變壓器中氣體是以多種氣體混合存在的，因此我們在進行氣體監測時會根據需要及變壓器特點選擇單組份或多組分氣體的在線監測方法。氫氣是變壓器出現故障時最容易產生的氣體，對單組份氣體監測主要是監測混合氣體中的氫氣，我們可以利用把柵極場效應管、催化燃燒型傳感器以及電化學氫氣傳感器實現對氫氣的在線監測。而多組分氣體的在線監測則經常使用熱導式傳感器、氫焰離子化傳感器以及半導傳感器等。
2、紅外在線監測技術的運用
紅外線是物體在釋放熱能過程中伴生的一種輻射波，波長範圍在0.76～100μm。紅外在線監測技術通過利用紅外探測器將物體輻射信號轉化為電信號，從而根據紅外線的功率強度判斷變壓器內部的熱量分佈情況。紅外線在線監測系統更可以將紅外信號還原成熱像圖來模擬反映變壓器內外結構中各部分的熱量特點，從而實現對變壓器工作温度的在線監控。
通過紅外技術和計算機網絡技術的綜合運用，變壓器紅外線監測技術能夠實現變壓器工作的24h實時監測。有着響應速度快、測量範圍寬和測量結果直觀形象的特點。作為可以實現遠程變壓器監測的先進監測技術手段，紅外線監測法被廣泛應用於電力系統的設備監測工作中，並保障了電力系統平穩、安全運營。
3、變壓器微水在線監測技術
過去，變壓器油微水檢測通常採用對變壓器油採樣，在實驗室使用色譜分析法、卡爾?費休試劑法或庫侖法對樣品進行檢測。但這種方法卻沒有實時監控的能力，只能採用“定期換油”的方式來預防事故的發生，造成了大量的人力、物力和財力的浪費。
目前，在線監測正成為變壓器油中微水測量的發展趨勢。變壓器微水在線監測技術主要有傳感器、數據採集系統及數據處理系統組成。傳感器多用的是電容傳感器，將傳感器接受到的信息傳送給數據採集系統後，利用電磁諧振技術實現微水量的測量，最後通過數據處理設備進行數據分析。目前我國變壓器微水在線監測系統還會運用到温度傳感器，以測量乾燥環境温度補充温度對紙板介電特性和物力特性的影響，從而消除在檢測時測量環境對為水量測量結果的誤差，更好的反映出絕緣紙板中的水分含量，以實現變壓器監測的準確性。
4、變壓器油温在線監測技術
變壓器油温過熱是影響變壓器運行穩定性和使用壽命的重要因素，因此對變壓器進行運行中的油温監測對變壓器的故障檢測和排除十分有效。但由於變壓器內部零件複雜，油温測量麻煩，油温監測方法一直處於被忽視的位置。隨着科技的發展和物聯網技術在電力系統中的應用，變壓器的油温監測再一次被國際大電網會議提上了議程，並將其列為變壓器在線監測的重點監測手段進行推廣和研究。
在傳統的變壓器油温檢測中，通常使用的是間接模擬測量的方法，隨着科技和計算機物聯網技術的發展，現如今的變壓器油温監測系統則是由前端數據採集系統、通信系統、轉接器部分、控制電力部分等硬件結合計算機模擬分析軟件實現的。雖然現行的變壓器油温監測系統不能為變壓器能否安全運營提供有效數據，但用户卻可以通過變壓器油温監測系統的應用對運行中的變壓器運行情況做到心中有數，從而保證變壓器運營的效率和穩定性。
參考文獻：
[2]劉振亞.智能電網技術[M].北京：中國電力出版社.2010.
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