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[摘 要]随着国民经济的发展，电力事业迅速增长，装机容量和电网规模日益增大，人们对电力系统中设备的运行可靠性的要求不断提高，在现代电力设备的运行和维护中，电力变压器不属于电力系统中最重要的和最昂贵的设备之列，而且是导致电力系统事故最多的设备之一，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。因此国内外一直把电力变压器在线检测与诊断技术作为重要的科研攻关项目。
[关键词]变压器故障在线检测技术发展应用
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0355-01
近些年来，电力变压器事故时常出现，这些事故会直接影响到电网的安全运行。变压器的稳定运行是保证工农业生产各种设备正常运转的基础条件。经过对故障类型进行深入地分析，适时准确地检测出故障因素并及时的采取有效措施，是保证电网和电力设施安全的一项十分重要的工作。
一 常见故障及原因
变压器的常见故障主要存在短路故障、放电故障、绝缘故障、局部发热故障、声音异常故障等。以下对其中几项进行分析、探讨：
1 铁心多点接地故障
变压器运行过程中，如果其内部铁心有两点或是多点出现接地的情况发生，则会导致变压器内的铁心在运行过程中发生故障，使变压器受到损害，所以一旦发现有多点接地情况发生时，则需要及时进行处理。
2 短路故障
变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。
3 放电故障
变压器在运行过程中放电故障是较为常见的故障，故障类型是分为局部放电以及火花放电和高能量放电三种类型。在变压器正常工作过程中，绝缘层内的气隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中掺入了杂质。电弧放电是高能量放电，常出现在绕组匝间层绝缘击穿后。
4 绝缘故障
电力变压器的内绝缘是由油、纸、纸板等绝缘材料组成的复合绝缘结构，在电、热、机械等应力作用下会不断老化。尤其是，当变压器使用期接近终点时，它的绝缘材料会在空气和水的作用下加速老化，对变压器运行的稳定性、安全性产生严重影响。此外，由于外部环境影响，如进水受潮、局部过热等原因也会造成绝缘材料的损坏。
二 变压器在线监测技术
1 直观检测法
这种诊断方法是最为简单的也是最为直观的一种方法。它要求技术人员通过对电力变压器相关知识的了解和掌握，在日常的巡查过程中，能警觉性的察觉变压器的异常现象并给予及时处理。
2 局部放电在线监测技术
变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时，会由于局部场强过高而产生局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显变化，能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡等。
3 油中溶解性的气体检测技术
变压器在实际运行时其内部结构会发生一定的变化，这时所产生的故障则会导致气体有所变化，而通过对油中气体自身的成分、含量及产气率来和故障时气体进行对比，从而实现对故障的诊断。而典型的油中溶解性气体，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及C2H2，均是在通常应用于验证分析的特征气体。在具体的检测出各项气体的成分与其含量后，借助特征气体方法及比值法等手段来有效辨别变压器的内部故障。
4 振动分析法
振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析，从而达到对变压器状态监测的目的。
5 电气预防试验法
这种方法主要是通过各种准确的实验结果来有效地，准确的检查出变压器存在的故障，并予以采取及时有效的措施。例如：（1）吊芯检测。它是通过将变压器的绕组吊出，对其进行观察，来判断其有无损伤。（2）测试绝缘电阻。绝缘材料老化会改变其电阻的大小，通过测试绝缘电阻可以可靠地判断绝缘材料的老化程度。（3）吸收电流测试法。该法依据吸收电流会因绝缘材料的不断老化而增加，通过给变压器加直流电压，测量电流与时间的关系然后与变压器正常运行时的数据作比较来判断绝缘材料的老化程度。（4）采用交流电表直接测量接地线的电流检测多点接地的故障。
6 红外测温技术
红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号，经放大处理，转换成标准视频信号，然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热，铁芯多点接地也会引起铁芯过热。
7 在线检测技术
随着社会的不断发展，技术的不断进步，社会对供电系统的稳定性、可靠性、安全性的要求也是越来越高，随之而来的在线监测技术应运而生。自动化在线监测技术能够利用传感器采集信号，将信息转入到前台计算机进行数据分析，再根据以往收集到的数据进行比较，实现对变压器综合的诊断，及时的发现问题。这种技术的应用，大大提高了电力系统变压器故障检测的效率，降低了故障发生的频率。在线监测技术在电力系统的运用能使电力设备的使用更经济、更可靠。但是，由于技术资金等各方面的问题，这种技术的应用并不是很普及。
8 频率响应分析法
频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变，而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的。
9 其他监测措施的运用
低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用方案。
10 绕组温度指示
绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度，给出越限报警，并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术，即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度，从而改进变压器的预测建模技术，并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。
三 变压器在线监测研究发展趋势及研究方向
1 仪器上
要保证变压器正常运行，切不可让变压器超负荷运行，防止变压器发生突发性短路，这是预防变压器绝缘材料老化的有效措施。（2）要严格按照变压器的有关标准进行运行前的检测，确保变压器在运行前的完好性。（3）要确保变压器的清洁性。定期检查变压器的油色、油量，及油冷却系统中的散热器的完好性。
2 理论工具上
模糊理论，人工神经网络，专家系统及灰色理论在（变压器油中溶解气体）DGA的分析中都有应用。油浸电力变压器中主要绝缘材料是变压器油和绝缘油纸。这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体。而变压器内部故障都伴随着局部过热和局部放电的现象，使油或纸或油和纸分解产生C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO和CO2等气体。当故障不太严重，产气量较少时，所产生的气体大部分溶解于绝缘油中。此外，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不相同。因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。
结束语
利用在线监测装置不仅有效的对故障起到了预防的作用，而且使发电厂和变电站的运行管理水平得到较大程度的提升，特别是故障诊断技术在变压器的实际故障监测和诊断中更具有实用性。因而，要高度重视，加强对电力变压器的常见故障的分析研究和诊断预防。
参考文献
[1] 王俊宁，姚莉.电力变压器常见故障及在线监测技术分析[J].科技创新与应用，2014，13：141.
[2] 乔悦.智能信息融合技术在变压器故障诊断中的应用研究[D].湖南大学，2011.
[3] 刘新光.基于监测分析的电力变压器状态检修策略研究[D].山东理工大学，2013.
[关键词]变压器故障在线检测技术发展应用
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0355-01
近些年来，电力变压器事故时常出现，这些事故会直接影响到电网的安全运行。变压器的稳定运行是保证工农业生产各种设备正常运转的基础条件。经过对故障类型进行深入地分析，适时准确地检测出故障因素并及时的采取有效措施，是保证电网和电力设施安全的一项十分重要的工作。
一 常见故障及原因
变压器的常见故障主要存在短路故障、放电故障、绝缘故障、局部发热故障、声音异常故障等。以下对其中几项进行分析、探讨：
1 铁心多点接地故障
变压器运行过程中，如果其内部铁心有两点或是多点出现接地的情况发生，则会导致变压器内的铁心在运行过程中发生故障，使变压器受到损害，所以一旦发现有多点接地情况发生时，则需要及时进行处理。
2 短路故障
变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏，还会使其内部的压紧装置、引线、套管和油箱发生变形、位移等损伤，更甚者还会产生火灾。
3 放电故障
变压器在运行过程中放电故障是较为常见的故障，故障类型是分为局部放电以及火花放电和高能量放电三种类型。在变压器正常工作过程中，绝缘层内的气隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中掺入了杂质。电弧放电是高能量放电，常出现在绕组匝间层绝缘击穿后。
4 绝缘故障
电力变压器的内绝缘是由油、纸、纸板等绝缘材料组成的复合绝缘结构，在电、热、机械等应力作用下会不断老化。尤其是，当变压器使用期接近终点时，它的绝缘材料会在空气和水的作用下加速老化，对变压器运行的稳定性、安全性产生严重影响。此外，由于外部环境影响，如进水受潮、局部过热等原因也会造成绝缘材料的损坏。
二 变压器在线监测技术
1 直观检测法
这种诊断方法是最为简单的也是最为直观的一种方法。它要求技术人员通过对电力变压器相关知识的了解和掌握，在日常的巡查过程中，能警觉性的察觉变压器的异常现象并给予及时处理。
2 局部放电在线监测技术
变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时，会由于局部场强过高而产生局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显变化，能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡等。
3 油中溶解性的气体检测技术
变压器在实际运行时其内部结构会发生一定的变化，这时所产生的故障则会导致气体有所变化，而通过对油中气体自身的成分、含量及产气率来和故障时气体进行对比，从而实现对故障的诊断。而典型的油中溶解性气体，包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及C2H2，均是在通常应用于验证分析的特征气体。在具体的检测出各项气体的成分与其含量后，借助特征气体方法及比值法等手段来有效辨别变压器的内部故障。
4 振动分析法
振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析，从而达到对变压器状态监测的目的。
5 电气预防试验法
这种方法主要是通过各种准确的实验结果来有效地，准确的检查出变压器存在的故障，并予以采取及时有效的措施。例如：（1）吊芯检测。它是通过将变压器的绕组吊出，对其进行观察，来判断其有无损伤。（2）测试绝缘电阻。绝缘材料老化会改变其电阻的大小，通过测试绝缘电阻可以可靠地判断绝缘材料的老化程度。（3）吸收电流测试法。该法依据吸收电流会因绝缘材料的不断老化而增加，通过给变压器加直流电压，测量电流与时间的关系然后与变压器正常运行时的数据作比较来判断绝缘材料的老化程度。（4）采用交流电表直接测量接地线的电流检测多点接地的故障。
6 红外测温技术
红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号，经放大处理，转换成标准视频信号，然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热，铁芯多点接地也会引起铁芯过热。
7 在线检测技术
随着社会的不断发展，技术的不断进步，社会对供电系统的稳定性、可靠性、安全性的要求也是越来越高，随之而来的在线监测技术应运而生。自动化在线监测技术能够利用传感器采集信号，将信息转入到前台计算机进行数据分析，再根据以往收集到的数据进行比较，实现对变压器综合的诊断，及时的发现问题。这种技术的应用，大大提高了电力系统变压器故障检测的效率，降低了故障发生的频率。在线监测技术在电力系统的运用能使电力设备的使用更经济、更可靠。但是，由于技术资金等各方面的问题，这种技术的应用并不是很普及。
8 频率响应分析法
频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变，而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的。
9 其他监测措施的运用
低压脉冲测试也可作为一项实用、有效的变压器实时状态的探测方案，经实践验证已应用在检测变压器能否通过短路试验的有效措施。另外，电路绕组间运行的漏感测试、绝缘电阻验测及油的相对性湿度检测等也可作为变压器状态的监测实用方案。
10 绕组温度指示
绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度，给出越限报警，并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术，即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度，从而改进变压器的预测建模技术，并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。
三 变压器在线监测研究发展趋势及研究方向
1 仪器上
要保证变压器正常运行，切不可让变压器超负荷运行，防止变压器发生突发性短路，这是预防变压器绝缘材料老化的有效措施。（2）要严格按照变压器的有关标准进行运行前的检测，确保变压器在运行前的完好性。（3）要确保变压器的清洁性。定期检查变压器的油色、油量，及油冷却系统中的散热器的完好性。
2 理论工具上
模糊理论，人工神经网络，专家系统及灰色理论在（变压器油中溶解气体）DGA的分析中都有应用。油浸电力变压器中主要绝缘材料是变压器油和绝缘油纸。这两种材料在放电和热作用下，会分解产生各种气体。而变压器内部故障都伴随着局部过热和局部放电的现象，使油或纸或油和纸分解产生C2H2，C2H4，C2H6，CH4，H2，CO和CO2等气体。当故障不太严重，产气量较少时，所产生的气体大部分溶解于绝缘油中。此外，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不相同。因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障。
结束语
利用在线监测装置不仅有效的对故障起到了预防的作用，而且使发电厂和变电站的运行管理水平得到较大程度的提升，特别是故障诊断技术在变压器的实际故障监测和诊断中更具有实用性。因而，要高度重视，加强对电力变压器的常见故障的分析研究和诊断预防。
参考文献
[1] 王俊宁，姚莉.电力变压器常见故障及在线监测技术分析[J].科技创新与应用，2014，13：141.
[2] 乔悦.智能信息融合技术在变压器故障诊断中的应用研究[D].湖南大学，2011.
[3] 刘新光.基于监测分析的电力变压器状态检修策略研究[D].山东理工大学，2013.