通過(guò)對現行檢修檢測體制方法優(yōu)缺點(diǎn)對比，分析了開(kāi)拓應用變壓器類(lèi)電力設備狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)的意義，研究了現在變壓器檢測與故障診斷技術(shù)，并對該技術(shù)現今發(fā)展存在的問(wèn)題和發(fā)展前景進(jìn)行了介紹。

  引言

  隨著(zhù)電力負荷逐漸增大，電力系統穩定性要求日益增高，變壓器類(lèi)電氣設備的狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)日益受到普遍關(guān)注，越來(lái)越多的研究、生產(chǎn)部門(mén)正在積極開(kāi)發(fā)和應用該技術(shù)，目前已有全面推廣之勢。在這種情況下，全面、客觀(guān)、深入的認識該技術(shù)，了解其目前技術(shù)狀態(tài)，比較、認識其和現行預防性檢修體系的優(yōu)劣性及關(guān)系，對于正確開(kāi)發(fā)應用和推廣這一新技術(shù)及更好保障電力生產(chǎn)的可靠安全性將具有一定意義。

  1.狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)的重要性

  變壓器是連接發(fā)、輸、配電環(huán)節的重要電力設備。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，電力負荷和電壓等級的增大，變壓器的運行可靠與否對電力系統的穩定影響更加明顯。變壓器在運行時(shí)，受到電、熱、機械、環(huán)境等各種因素的影響，其性能會(huì )逐漸劣化，運行狀態(tài)變差，可能導致發(fā)生各類(lèi)故障。

  為了盡量減少和避免故障的發(fā)生，長(cháng)期以來(lái)電力系統的傳統做法是不斷地研究、總結，實(shí)施各種有效的定期預防性試驗、檢修等方式。與遇到事故維修相比，這種預防性試驗、檢修方式有著(zhù)本質(zhì)的進(jìn)步。但是，定期計劃檢修存在著(zhù)盲目性，且預防性試驗大多是離線(xiàn)進(jìn)行的，試驗時(shí)需停機、停電，造成經(jīng)濟損失。對于一些重要的設備，不能輕易停運，使得定期試驗難以完成。即使能夠停運待檢設備，也往往因運行中與停運后變壓器狀態(tài)差異，試驗結果會(huì )有偏差。另一方面，檢查維修可能會(huì )造成維修過(guò)度，對變壓器性能有所損傷。

  2.變壓器的狀態(tài)監測和故障診斷

  變壓器的故障診斷技術(shù)從以時(shí)間為基準的方式轉變到以狀態(tài)為基準的方式，其內容包括狀態(tài)監測與故障診斷兩個(gè)方面：前者通過(guò)提取故障的特征信號為狀態(tài)維修提供檢修依據，后者則分析、處理所采集的狀態(tài)信息。變壓器的在線(xiàn)監測技術(shù)研究大致包括以下內容：（1）故障機理分析；（2）在線(xiàn)監測手段；（3）監測信息的傳遞、處理和存儲；（4）故障特征量的提??；（5）故障診斷的方法和理論分析。

  電力工業(yè)主要采用充油式變壓器，在某些特殊場(chǎng)合也采用干式變壓器或者六氟化硫變壓器。目前國內外對于變壓器的狀態(tài)監測，多采用局部放電監測和超聲定位技術(shù)、紅外技術(shù)、微水分析技術(shù)。對于變壓器的高壓套管，通常采用介質(zhì)損耗因數的數字化在線(xiàn)測量技術(shù)。對于故障較多的有載調壓開(kāi)關(guān)，采用有載故障診斷在線(xiàn)裝置測量觸點(diǎn)磨損及機械和電氣回路等。除此之外，油溫、線(xiàn)匝繞組溫度、負載電流及電壓、冷卻泵風(fēng)扇運行等參數也在監測之列變壓器狀態(tài)監測。涉及到的變壓器主體部件為：磁路繞組及固定絕緣液體的絕緣，氣體絕緣和冷卻系統。擬診斷故障為：過(guò)熱行故障、放電性故障、過(guò)熱兼放電故障、機械故障和進(jìn)水受潮等。常用的局部放電監測與診斷，多采用電脈沖信號發(fā)生法和超聲法，對電信號和聲信號聯(lián)合檢測去的理想的定量和定位效果，根據視在放電量、分布圖譜和放電源的定位來(lái)判斷故障。油中溶解氣體組分含量的分析（DGA），首先依據溶解平衡原理采用各種不同原理脫氣，方法如：真空、滲透膜、氣體洗脫等，將油中氣體脫出，再用分離柱進(jìn)行分離，再經(jīng)檢測器監測（如TCD、FID等），或各種原理的傳感器對不同組分氣體進(jìn)行監測，后依據國內外通用的組分比值法或多維圖視法，結合電氣試驗和離線(xiàn)定期試驗結果，綜合分析診斷出潛伏性故障。近期還發(fā)展了復合滲透膜電化學(xué)/燃料電池紅外監測等技術(shù)進(jìn)行油中溶解氣體組分含量的分析。由于DGA分析判斷的準確性已被國內外所認可，該技術(shù)成為各國研究的熱點(diǎn)。

  3.在線(xiàn)監測與故障診斷技術(shù)研究存在的問(wèn)題

  狀態(tài)監測、故障診斷技術(shù)雖然有其不可替代的優(yōu)勢，但在目前情況下，尚存在很多不足和問(wèn)題需要解決。已經(jīng)安裝投運狀態(tài)監測系統的單位，決不可高枕無(wú)憂(yōu)，不再有安全憂(yōu)患。由于變壓器有復雜的結構系統，運行參數間并非全部有嚴格的邏輯和定量關(guān)系，其故障現象、故障原理之間具有很大的不確定性，一個(gè)故障可表現出多種征兆，監測到的幾個(gè)故障起因，同時(shí)反應一個(gè)故障征兆，故障與征兆之間關(guān)系模糊復雜，完全用建立精確的數學(xué)模型來(lái)診斷是十分困難的。這種復雜的系統都是模糊的系統。而模糊系統的邊界、結構等概念的外延是模糊的，內涵是灰色的。也就是說(shuō)，此系統中，一些信息是確知的，另一些是非確知的，因此，需要采用將精確性向模糊性逼近的模糊集的數學(xué)方法來(lái)處理這些模糊現象，并將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )系統也注入，才能對變壓器故障診斷這一復雜系統，找出合適的描述方法。同時(shí)還要模擬技術(shù)專(zhuān)家在進(jìn)行故障診斷時(shí)的經(jīng)驗及將經(jīng)驗、規劃模型化，以計算機替代專(zhuān)家，并以遠程通信方式進(jìn)行傳輸。除此之外，復雜的現場(chǎng)環(huán)境也給狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)的應用帶來(lái)困難。到目前，狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)尚存在以下不足和問(wèn)題：

  （1）受技術(shù)條件限制，目前發(fā)展較成熟的僅有局放定位儀和部分組分含量的在線(xiàn)色譜儀，而其他反應設備狀態(tài)的項目尚無(wú)成熟監測。因此，在故障診斷中，很多需采集的信息還必須依賴(lài)于離線(xiàn)監測。

  （2）早期故障的監測信號極弱，設備運行現場(chǎng)均有較強的磁場(chǎng)和電場(chǎng)干擾，信噪比很低，給狀態(tài)監測帶來(lái)困難。

  （3）現有的一些監測系統，只能反映設備故障的發(fā)展趨勢，很難提供設備故障的類(lèi)型及故障的危急程度。滲透膜存在滲透率衰減，軟件不能適應個(gè)案的分析、判定。

  （4）現行規程中沒(méi)有狀態(tài)監測的技術(shù)要求和指標，使故障診斷中缺乏科學(xué)的判據。

  （5）現有的監測、診斷系統尚不能完全實(shí)現連續不斷實(shí)時(shí)監測，所以對突發(fā)性故障不能準確、及時(shí)預報

  4.結論

  綜上所述，變壓器類(lèi)的電氣設備的狀態(tài)監測和故障診斷技術(shù)，可以更迅速、連續反映設備的運行狀態(tài)，預示運行設備存在的潛伏性故障，提出處理措施，不同程度地延長(cháng)設備的服役期，減免不必要的維修干擾，大大降低運行成本，易實(shí)行自動(dòng)化和科學(xué)化設備管理，是保障電力設備安全經(jīng)濟運行的有力措施，應大力推廣，實(shí)施狀態(tài)監視和故障診斷為不可逆轉的發(fā)展趨勢。

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