王卓
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摘要:经济的发展带动了我国电力事业的进一步发展，电网覆盖范围不断扩大，科技的渗透使得电网运行安全性明显提高。在电网整个运行体系中，变压器是重要的零件部分之一，可以说电网运行是否稳定与变压器是否正常存在极大关联。由于变压器的应用存在于各个环境，运行的环境条件复杂程度不同，且检修工作不到位，导致变压器常常出现各种各样的故障，直接影响电网整个体系的正常运行。如果不能及时排查并解除出故障，可能会引起更可怕的后果，造成巨大的财产损失，也影响人们的正常生活，因此加大对变压器的在线监测是非常必要的。本文从变压器常见的故障问题出发，探讨变压器的监测和故障诊断技术，希望能够对给相关部门带来些许启发。
关键词:变压器；在线监测；故障诊断；新技术
前 言：最近几年来，可以切身感受到我国经济发展取得了可人的成绩，人们对电力的需求进一步增多，这要求要有安全、可靠、稳定的电力资源满足人们的生活生产需求，变压器在电网运行中发挥了重要作用，被广泛运用。它的主要工作原理是对交流电压的进行改变，它在工作中容易受到各种条件的限制和影响，因此容易出现各种各样的问题，一旦排查不及时，带来的后果是无法想象的。在这样一个网络信息化的社会，把电网系统推向智能化、自动化、数字化是我国正在努力的方向和目标。为了推动电网发展走向新的阶段，必须加大网络监测新技术的研究力度，加强其应用。
一、变压器常见故障及其原因
(一)铁芯故障
作为变压器重要元件之一的铁芯，作用巨大，但却极易出现故障。一般情况下铁芯发生故障主要是由铁芯元件没有拧紧，导致铁心摆脱控制，离开本来的位置范围，而直接接触了接地铁芯，导致温度升高，出现放射电流现象导致的，而这种故障的结果就是直接导致变压器性能被破坏。
(二)绕组故障
绕组的安装位置是在铁芯周围，紧紧缠绕铁芯。作用是协助铁芯完成变压器的工作，也就是改变交流电压。在绕组上常发生的故障就是改变了原来的形状，发生形变，出现这种现象的原因是绕组的绝缘层时间太长，或者其本身水分含量过高导致绕组电路直接发生短路。
(三)分接开关故障
正常情况下，这种故障又可以进一步细分，分为无载故障和有载故障。无载分接开关以变压器作业时间几乎同步，变压器停止工作，无载分接开关也会关闭。那么此时变压器处于静止状态，就没有激磁。分接开关如果不是处于正常状态，首先最先影响的是绕组，会改变绕组的缠绕次数。接着带来的影响是改变变压器输出的电压额。
(四)油绝缘故障
油绝缘在整个变压器系统中起到了一个保护保障的作用。但在变压器不断运行使用中，长时间接触空气，会出现氧化这种化学反应，反应出其他杂质，而随着使用时间不断增长，杂质积累越来越多，就会污染油绝缘，使得原有的散热和绝缘的性能逐渐被降低弱化。如果长时间放任这样问题发展，必定会引起故障问题。
二、变压器在线监测技术
（一）变压器油中溶解气体在线监测技术
目前市场中大多数企业会选择使用充油式的电压设备，而这类设备使用的是油纸绝缘材料，这种材料容易在热力和电流作用下发生老化和分解，伴随着二氧化碳，一氧化碳和其他低分子烃类气体的释放。而这些气体可以溶解在油中，也是利用这一原理来判断变压器故障程度。
变压器油中溶解气体分析技术是是根据溶解在变压器油中的气体成分来判断这是何种故障类型及故障状况，而对于溶解气体的分析是借助气相色谱仪。气体的成分、含量可以反映出是否有故障发生，发生什么样的故障，故障发生位置以及故障的程度和之后的发展方向。
该技术的优势在于能够找出不易被发觉的潜伏性的故障，实现了早期和随时的故障诊断，不容易受外部环境干扰，也不需要停止供电，便可以实现实时在线监测，使得变压器由原来的固定时间检修变成早期状态检护。当前，大部分机构都选择使用气相色谱法，成本较低。
（二）变压器局部放电在线监测技术
变压器局部放电在线监测是运用特高频传感器技术实时检测变压器内部的局放信号，通过后台的数据分析软件和智能诊断系统，对局放信号进行分析和处理，评估变压器的绝缘状态，判断缺陷类型和缺陷的大致位置，并给出维护建议。根据变压器局部放电过程中产生的电脉冲、超声波、光等现象，目前出现的检测技术有脉冲电流法、超声波检测法、射频检测法、光测法和超高频检测法。
三、变压器故障诊断技术
（一）变压器内部放电产生的故障诊断
从变压器放电故障的放电程度来区分，可以将故障划分为两种类型:①变压器局部放电故障。因为变压器内的绝缘零件里存在空位变压器绝缘油中产生气泡，所以使得介电常数降低，产生局部放电故障，且这种放电比较明显,放电频率也比较高。虽然这种局部放电故障的放电程度比较小,对于整个变压器的运行影响不是很大，但是如果任由其发展，不进行及时处理，一样会变成大事故损坏或击穿变压器。②变压器火花放电故障。这种故障主要发生在变压器内的出现金属部件接触不良时，两个相对悬浮的金属部件附件就会产生磁场,某些变压器的重要装置设备在这个磁场里作切割运动就会有放电情况,从而产生火花性放电故障。
（二）变压器局部温度过高的故障诊断
在变压器运行时，可能导致变压器局部温度过高的原因有以下几个:①变压器的绕组温度过高的问题。绕组部件在生产制作时，可能会产生某些失误，某些绕组的绝缘部分因生产处理不当而产生局部放电或者短路现象，使得绕组局部温度过高,绝缘部件老化更快;②导线故障问题，在某些变压器检修或者装配作业时,因施工作业不小心而使得导线绝缘层被破坏，导致导线与套管内部的金属接触发生局部放电过热现象。
（三）气相色谱法故障诊断
气相色谱法是变压器常用的故障诊断方法之一，具体诊断原理如下:变压器内部的油的作用是对变压器进行散热和保障，在--定温度下，变压器油会与某些绝缘有机材料发生化学反应，生成相对分子质量较小的气体，且会生成多种气体.每种气体的稳定性都不一样。前面也提到了变压器油内的气体含量可以反映变压器的运行情况，因此分析气体成分可以判断变压器的问题。如果单纯因为油温升高而使其分解，那么只会生成H2或者CH4等气体，如果绝缘有机材料也参与了热分解反应,那么生成的气体当中会:有大量的CO或者CO2。所以绝缘有机材料参与反应的具体表现就是所生成的气体中大部分都是CO或者CO2,又因为H2、CH4气体的放电量与CO和CO2的放电量不同，所以通过放电量的变化也可以看出绝缘有机材料是否参与反应。
总结
综上所述，变压器可以改变电压，其特性决定了它在整个电力系统中的重要地位，所以，电力系统的维护人员应该高度重视变压器故障监测工作，了解掌握现代在线监测和故障诊断技术并推动其更大范围内的使用，进而降低变压器的故障监测难度，缩短检测时间，提高维修效率，最后达到实现电力事业不断良性发展的目的。
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