隨著民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)發(fā)展迅速，電網(wǎng)裝機(jī)容量和規(guī)模日益增大，人們對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行可靠性的要求也越來越高。在現(xiàn)代電力設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中，電力干式變壓器不僅是電力系統(tǒng)中較重要、較昂貴的設(shè)備之一，也是造成電力系統(tǒng)事故較多的設(shè)備之一，其故障可能對(duì)電力系統(tǒng)和用戶造成很大的危害和影響。因此，電力干式變壓器在線檢測(cè)診斷技術(shù)一直被內(nèi)外視為重要的科研項(xiàng)目，目前使用的技術(shù)大多包括干式變壓器的局部放電法和油色譜分析等。

一、干式變壓器在線監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀

(一)干式變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)

1.原理：干式變壓器故障的主要原因是絕緣損壞，故障前發(fā)生局部放電，伴隨以下信號(hào)：電流脈沖、無線電波、超聲波、C2H2、C2H4、C2H6、CH4、H2、CO等氣體、光信號(hào)、超高頻電磁波。干式變壓器局部放電的嚴(yán)重程度可以通過測(cè)量上述五個(gè)信號(hào)來確定。因此，對(duì)五種信號(hào)的監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究。在這些檢測(cè)方法中，電流脈沖法較為敏感。但變電站電信號(hào)的干擾也比較大，常規(guī)的電流脈沖法難以測(cè)量。超聲波法和油中氣體分析法在現(xiàn)場(chǎng)干擾較小，但超聲波法靈敏度低，往往無法檢測(cè)出隱藏在絕緣中的放電。同時(shí)，超聲波信號(hào)的傳播延遲大多是通過用電流脈沖信號(hào)觸發(fā)定時(shí)器來獲得的?，F(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)往往淹沒在高干擾脈沖中，無法區(qū)分，導(dǎo)致定時(shí)器難以觸發(fā)工作，導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)判斷錯(cuò)誤。

2.方法：(1)差動(dòng)平衡法：比較兩個(gè)進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)，一個(gè)來自中性點(diǎn)傳感器，另一個(gè)來自干式變壓器鐵心接地傳感器。當(dāng)干式變壓器中產(chǎn)生局部放電信號(hào)時(shí)，它在干式變壓器的中性點(diǎn)和鐵芯接地傳感器上產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的電流脈沖。當(dāng)干式變壓器外部有干擾信號(hào)時(shí)，兩個(gè)傳感器產(chǎn)生的電流脈沖方向相同，通過適當(dāng)選擇頻率，比較兩個(gè)電信號(hào)，可以抑制電暈干擾。(2)超聲波檢測(cè)方法：利用超聲波傳感器，在干式變壓器外殼上檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的聲信號(hào)。一方面，當(dāng)干式變壓器發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)檢測(cè)到產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)；另一方面，分布在油罐壁上的幾個(gè)超聲波傳感器也將檢測(cè)聲波信號(hào)。但比電脈沖延遲一定時(shí)間。根據(jù)該延遲時(shí)間，可以確定傳感器和放電點(diǎn)之間的距離，并且可以確定放電點(diǎn)的位置。(3)電定位法：一種利用超聲波傳播的方向和時(shí)間以及放電脈沖在繞組中的傳輸過程來確定放電位置的定位方法。

(2)干式變壓器油中溶解氣體(DGA)的在線監(jiān)測(cè)

利用油中溶解氣體的氣相色譜分析判斷干式變壓器內(nèi)部故障；

1.原理：油浸式電力干式變壓器中的主要絕緣材料是干式變壓器油和絕緣油紙。在放電和熱量的作用下，這兩種物質(zhì)會(huì)分解產(chǎn)生各種氣體。干式變壓器內(nèi)部故障伴隨著局部過熱和局部放電，使油或紙或油和紙分解產(chǎn)生C2H2、C2H4、C2H6、CH4、H2、CO和CO2。當(dāng)故障不嚴(yán)重，產(chǎn)氣較少時(shí)，產(chǎn)生的氣體大部分溶解在絕緣油中。此外，熱量產(chǎn)生和排放的嚴(yán)重程度不同，產(chǎn)生氣體的類型、油中溶解氣體的濃度以及各種氣體的比例關(guān)系也不同。因此，干式變壓器的發(fā)熱和放電故障可以通過一個(gè) #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

(1)干式變壓器油比中溶解氣體的定期檢驗(yàn)一般采用常規(guī)氣相色譜儀進(jìn)行，即測(cè)試人員到變電站提取部分汽提氣體注入氣相色譜儀入口，用氣相色譜儀檢測(cè)并輸出結(jié)果，較后與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

(2)為了克服傳統(tǒng)油色譜繁瑣復(fù)雜的操作程序，人們開發(fā)了一種油中氣體自動(dòng)分析裝置，將傳統(tǒng)色譜分析儀的脫氣和氣體濃度檢測(cè)放在干式變壓器的安裝現(xiàn)場(chǎng)，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析。顯然，這種油色譜自動(dòng)分析裝置的功能與常規(guī)色譜分析類似，結(jié)構(gòu)上沒有根本改變，只是實(shí)現(xiàn)了操作程序的自動(dòng)化，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面限制了其推廣應(yīng)用前景。

(3)人們必須在原理和結(jié)構(gòu)上研究創(chuàng)新的在線監(jiān)測(cè)裝置。在干式變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置的研究中，人們先先想到的是改變油氣分離方式。因此，油氣分離單元由只允許氣體分子通過的聚合物滲透膜組成，不僅大大簡(jiǎn)化了油中氣體自動(dòng)分析裝置的結(jié)構(gòu)，而且實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)。

(4)對(duì)氣體檢測(cè)單元進(jìn)行改造，用氣體傳感器代替復(fù)雜的色譜儀檢測(cè)分離出的氣體。由于氣體傳感器的靈敏度與添加的貴金屬有關(guān)，因此很難使氣體傳感器對(duì)過程中的各種氣體具有相同的靈敏度。因此，人們研究成功的較好個(gè)在線監(jiān)測(cè)裝置是監(jiān)測(cè)干式變壓器油中的氫含量。干式變壓器無論哪種內(nèi)部故障，氫氣都是故障產(chǎn)生氣體的主要成分之一。油中氫的在線監(jiān)測(cè)可以判斷干式變壓器是否有異常，然后通過常規(guī)色譜分析進(jìn)一步判斷故障的類型和程度。因此，雖然這種只能判斷是否有異常但不能診斷故障類型的在線監(jiān)測(cè)裝置功能有限，但它已被廣泛使用，因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)的色譜法更進(jìn)一步。

二、干式變壓器在線監(jiān)測(cè)研究的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向

1.儀器化：發(fā)展了紅利氣體分析儀等光學(xué)器件，紅外氣體分析儀的特點(diǎn)是能測(cè)量各種氣體含量。測(cè)量范圍寬、靈敏度高、響應(yīng)快、選擇性好、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)分析和自動(dòng)控制。紅外氣體分析儀的工作原理基于吸光度定律(即阿姆赫特-比爾定律)，分為非分光型、分光型和傅里葉變換紅外(FTIR)

rmInfraRed)型以及基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMSMicro-Electro-MechanicalSystem)技術(shù)的微型紅外氣體分析器。分光型紅外氣體分析器是利用分光系統(tǒng)從光源發(fā)出的連續(xù)紅外譜中分出單色光，使通過介質(zhì)層的紅外線波長(zhǎng)與被測(cè)組分的特征吸收光譜相吻合而進(jìn)行測(cè)定的。不分光型紅外氣體分析器(NDIR)指光源發(fā)出的連續(xù)紅外譜全部通過固定厚度的含有被測(cè)混合氣體的氣體層。由于被測(cè)氣體的含量不同，吸收固定紅外線的能量就不同。

2.理論工具上：模糊理論，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，專家系統(tǒng)及灰色理論在DGA的分析中都有應(yīng)用。

三、結(jié)語#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

干式變壓器作為發(fā)變電系統(tǒng)中重要設(shè)備，安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性已漸漸成為電力行業(yè)的共識(shí)，電力干式變壓器的工作效率代表了電力部門的財(cái)政收益，干式變壓器的在線監(jiān)測(cè)提高了運(yùn)行的可靠性，延緩了維護(hù)費(fèi)用的投入，延長(zhǎng)了檢修周期和干式變壓器壽命，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是今后的發(fā)展方向，具有廣闊的前景。