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關(guān)于變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的論文
變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的運用
【摘 要】為保證電力系統(tǒng)能夠為用電客戶穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的提供電能，變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的運用十分重要。本文通過分析變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的原理，并針對這些原理對變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的運用進(jìn)行了總結(jié)和分析。
【關(guān)鍵詞】變壓器；電力系統(tǒng)；在線監(jiān)測
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來改變電力電壓的裝置，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)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戶的重要設(shè)備，保證其平穩(wěn)運行受到相關(guān)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)時代的到來給變壓器在線監(jiān)測帶來了很多新技術(shù)，這些技術(shù)在變壓器監(jiān)測領(lǐng)域的運用有效的保證了用電客戶的用電安全，滿足了我國社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對能源的需求。
一、變壓器在線監(jiān)測原理
1、局部放電監(jiān)測
由于變壓器的使用環(huán)境和設(shè)備原因，局部放電現(xiàn)象會給變壓器的絕緣帶來不同程度的影響，甚至?xí)䲟舸┙^緣介質(zhì)從而導(dǎo)致設(shè)備故障甚至威脅人員安全。變壓器在運行中長期處于工作電壓的作用下，隨著電壓等級的提高，其絕緣體受到的電場強(qiáng)度也不同，由于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(fā)生放電現(xiàn)象。由于變壓器是電磁感應(yīng)設(shè)備，因此在變壓器放電過程中會產(chǎn)生一定的機(jī)械脈沖，在正常情況下這種脈沖波由于能量很小是不容易被人發(fā)現(xiàn)的，但通過壓電轉(zhuǎn)換器我們能將脈沖波轉(zhuǎn)換為電壓信號，從而實現(xiàn)對變壓器的局部放電監(jiān)測。
2、油中溶解氣體監(jiān)測
由于變壓器在電磁感應(yīng)變壓過程中會產(chǎn)生熱量，為了保證設(shè)備的安全運行我們就必須對運行中的變壓器進(jìn)行降溫。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(xiàn)象的產(chǎn)生。變壓器油是石油的一種分餾產(chǎn)物，它的主要成分是烷烴，環(huán)烷族飽和烴，芳香族不飽和烴等化合物。當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，變壓器油會在熱和電的雙重作用下被分解，從而產(chǎn)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(shù)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(xiàn)變壓器在線監(jiān)測和故障分析的目的。
3、介質(zhì)損耗及泄露電流監(jiān)測
變壓器的`介質(zhì)損耗主要包括磁滯損耗和渦流損耗兩個部分，當(dāng)磁滯損耗現(xiàn)象發(fā)生時，由于鐵芯內(nèi)存在“磁滯回線”因此感應(yīng)電動勢和磁化電流間的相位差就發(fā)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，等效與在變壓器上并聯(lián)一個有功的電流成分，從而增大介質(zhì)的損耗量。現(xiàn)階段的介質(zhì)損耗檢測主要有直接測量相位角、諧波分析和相對介質(zhì)損耗這三種方法。泄露電流主要是由于變壓器鐵芯和夾件絕緣不良或者出現(xiàn)多點接地時發(fā)生的，泄露電流不但會影響變電器的散熱效果，還可能會導(dǎo)致繞組燒毀。當(dāng)前普遍運用的變壓器電流監(jiān)測法有全電流和阻性電流兩種方法。
4、SF6氣體監(jiān)測
SF6是法國化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，由于其良好的電氣絕緣性能及優(yōu)越的滅弧性能被普遍應(yīng)用于變壓器的絕緣中。一旦變壓器發(fā)生內(nèi)部故障會導(dǎo)致SF6氣體泄漏，我們通過對變壓器的SF6氣體監(jiān)測能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器是否發(fā)生故障，并及時對故障變壓器進(jìn)行檢修和維護(hù)。
5、紅外線測溫監(jiān)測
無故障的變壓器在正常運行時其向外界散發(fā)的熱量是規(guī)律的，一旦變壓器出現(xiàn)了故障，會導(dǎo)致變壓器向外部散發(fā)熱量出現(xiàn)變化，我們通過利用紅外線技術(shù)監(jiān)測變壓器的溫度變化，就能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器的監(jiān)測。利用紅外線變壓器監(jiān)測，可以實現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)上傳給遠(yuǎn)程服務(wù)器，實現(xiàn)變壓器的遠(yuǎn)程監(jiān)測。
二、變壓器在線監(jiān)測技術(shù)的運用
1、氣象色譜在線監(jiān)測技術(shù)的運用
由于變壓器中氣體是以多種氣體混合存在的，因此我們在進(jìn)行氣體監(jiān)測時會根據(jù)需要及變壓器特點選擇單組份或多組分氣體的在線監(jiān)測方法。氫氣是變壓器出現(xiàn)故障時最容易產(chǎn)生的氣體，對單組份氣體監(jiān)測主要是監(jiān)測混合氣體中的氫氣，我們可以利用把柵極場效應(yīng)管、催化燃燒型傳感器以及電化學(xué)氫氣傳感器實現(xiàn)對氫氣的在線監(jiān)測。而多組分氣體的在線監(jiān)測則經(jīng)常使用熱導(dǎo)式傳感器、氫焰離子化傳感器以及半導(dǎo)傳感器等。
2、紅外在線監(jiān)測技術(shù)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，波長范圍在0.76～100μm。紅外在線監(jiān)測技術(shù)通過利用紅外探測器將物體輻射信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而根據(jù)紅外線的功率強(qiáng)度判斷變壓器內(nèi)部的熱量分布情況。紅外線在線監(jiān)測系統(tǒng)更可以將紅外信號還原成熱像圖來模擬反映變壓器內(nèi)外結(jié)構(gòu)中各部分的熱量特點，從而實現(xiàn)對變壓器工作溫度的在線監(jiān)控。
通過紅外技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合運用，變壓器紅外線監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器工作的24h實時監(jiān)測。有著響應(yīng)速度快、測量范圍寬和測量結(jié)果直觀形象的特點。作為可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程變壓器監(jiān)測的先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)手段，紅外線監(jiān)測法被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測工作中，并保障了電力系統(tǒng)平穩(wěn)、安全運營。
3、變壓器微水在線監(jiān)測技術(shù)
過去，變壓器油微水檢測通常采用對變壓器油采樣，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(jìn)行檢測。但這種方法卻沒有實時監(jiān)控的能力，只能采用“定期換油”的方式來預(yù)防事故的發(fā)生，造成了大量的人力、物力和財力的浪費。
目前，在線監(jiān)測正成為變壓器油中微水測量的發(fā)展趨勢。變壓器微水在線監(jiān)測技術(shù)主要有傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，利用電磁諧振技術(shù)實現(xiàn)微水量的測量，最后通過數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。目前我國變壓器微水在線監(jiān)測系統(tǒng)還會運用到溫度傳感器，以測量干燥環(huán)境溫度補(bǔ)充溫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(huán)境對為水量測量結(jié)果的誤差，更好的反映出絕緣紙板中的水分含量，以實現(xiàn)變壓器監(jiān)測的準(zhǔn)確性。
4、變壓器油溫在線監(jiān)測技術(shù)
變壓器油溫過熱是影響變壓器運行穩(wěn)定性和使用壽命的重要因素，因此對變壓器進(jìn)行運行中的油溫監(jiān)測對變壓器的故障檢測和排除十分有效。但由于變壓器內(nèi)部零件復(fù)雜，油溫測量麻煩，油溫監(jiān)測方法一直處于被忽視的位置。隨著科技的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，變壓器的油溫監(jiān)測再一次被國際大電網(wǎng)會議提上了議程，并將其列為變壓器在線監(jiān)測的重點監(jiān)測手段進(jìn)行推廣和研究。
在傳統(tǒng)的變壓器油溫檢測中，通常使用的是間接模擬測量的方法，隨著科技和計算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)如今的變壓器油溫監(jiān)測系統(tǒng)則是由前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、轉(zhuǎn)接器部分、控制電力部分等硬件結(jié)合計算機(jī)模擬分析軟件實現(xiàn)的。雖然現(xiàn)行的變壓器油溫監(jiān)測系統(tǒng)不能為變壓器能否安全運營提供有效數(shù)據(jù)，但用戶卻可以通過變壓器油溫監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用對運行中的變壓器運行情況做到心中有數(shù)，從而保證變壓器運營的效率和穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)：
[2]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國電力出版社.2010.