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【摘 要】近年来，随着用电单位对供电可靠性要求日益提高，以及变电站基于状态检修的发展需求，针对各种高压设备的在线检测系统应运而生。本论文详细介绍了电力变压器智能化中的一些关键技术。
【关键词】电力变压器；技术应用；智能化
本文以某变电站的变压器改造为例，对电力变压器智能化改造技术的应用进行了分析。
1.变压器智能化改造技术的应用
1.1变压器油色谱、微水在线监测分析系统
系统具有如下特点：1）通过油样分析能够实时监测变压器内部运行状态信息。2）具有完善上位机通信，检测数据可纳入上一级自动控制系统和综合信息管理系统。3）分析响应速度快。4）集油样采集、多组份分析、信息传输等功能于一体，在一定程度上消除了在采样过程中引起的误差。5）结构紧凑、易安装、维护、运行便利。
变压器内部产生不同气体是伴随不同故障产生，选取哪几种油中溶解气体进行分析，对准确有效分析诊断变压器故障类型、能量及发展趋势及其关键，该监测系统为5种气体为基础的多组份监测。主要监测的气体为CO、CO2、H2、C2H2、CH4等。從变压器结构来看，绝缘材料主要是绝缘油、绝缘纸、木材、复合材料，它们随变压器运行时间增长，除自身老化，还受不同程度电磁、酸碱作用加速老化、劣化，同时绝缘纸、木材主要成分纤维素在高温下热分解产物是CO、CO2、水和焦炭，容易产生劣化和分解，所以采用多组份5种气体在线监测可使变压器得到有效的运行监测。
1.2多组份在线油色谱分析与故障诊断
根据所检测多组分浓度分析判断变压器运行状况，当所检测多组份浓度或多组分浓度的增长率未达到预设定的注意值，可评估变压器运行状态为正常运行情况，通过过程层网络向主控制平台报告一次自评估结果。当所检测多组份浓度或多组分浓度的增长率超过预设定的注意值，可评估变压器运行状态为异常运行情况。根据GB/T7252（IEC60599）中改良三比值、大卫三角形法、立方体图示法等方法来分析变压器的数据。根据IECEStdC57.104———2008对变压器故障风险进行界定，判断故障类型及严重等级，并通过过程层网络向主控制平台随时报告自评估结果，随时判定变压器是否进行状态检修和解体大修。
1.3变压器有载调压开关在线净油装置应用
有载调压开关在线净油装置是专为有载调压变压器设计的有载调压开关在线净油系统。电力行业中，大型变压器广泛安装有载调压开关，对保证电力系统和用户电压质量起到重要作用。但由于有载调压开关频繁的带负荷电流切换，产生的电弧会导致开关中油裂解，产生游离碳、水份、氧化物等，油质的劣化降低了油的绝缘强度，限制了有载调压开关切换次数和使用寿命，甚至危及变压器安全运行。有载调压开关在线净油装置的安装应用，避免了开关室内变压器油出现以上危害，主要用于变压器有载调压开关的旁路循环过滤，与变压器有载调压开关配套使用，能够在变压器正常运行情况下，有效地除去有载调压开关内变压器油中的游离碳、金属微粒、氧化物等杂物，并可降低微量水份，提高变压器油的击穿电压和使用寿命。
1.4变压器智能油泵、风机系统变频技术应用
变压器智能油泵、风机变频技术主要是针对大型强油风冷变压器设计，它将变压器冷却系统中油泵、风机工频状态模式改为变频状态模式，实现节能降噪和智能控制，满足室内外变压器运行工作环境，可靠性高，运行操作方便。主要工作特点：根据油温变化实现均衡冷却，减少温度波动，提高变压器绝缘使用寿命。根据运行参数（油温、负荷、绕组温度、环境温度）选择最佳运行状态模式，实现智能调节、实现实时通信、传输状态信息，接收控制指令指导运行状态。
1.5变压器套管绝缘、铁芯、夹件接地电流在线监测系统应用
套管是变压器重要部件之一，根据变压器故障数据统计，套管故障占变压器故障的比例高达14%。因此在线监测变压器高压、中压套管的绝缘状态，对变压器安全运行有重要意义。变压器套管绝缘在线监测的智能组件主要有电压监测单元、容性设备监测单元、环境监测单元及嵌入式数字处理单元。通过在线监测高压、中压套管的介质损耗、末屏电流、等值电容量等各项数据，并根据同类设备的横向比较，同一设备的纵向比较来监测数据，确定套管的运行状态，判断出套管是否在健康运行状态。采用锁相技术自动跟踪电网频率，解决频谱运行分析中的频谱泄漏问题，全数字化交流同步采样，采用无线电流传感器，实现信号的无线传输。变压器铁芯、夹件接地电流在线监测系统主要采集变压器铁芯、夹件接地电流情况信息，通过铁芯、夹件接地电流在线监测发现变压器箱体内的异物、内部绝缘降低、绝缘受潮情况，或损伤、油箱沉积油泥、铁芯、夹件存在多点接地电流等故障。
1.6变压器套管电子式互感器应用
电子式互感器是基于光学和电子学原理上设计发展形成的一种超高压条件下电压、电流的测量设备，分别称为EVT和ECT。EVT采用电阻分压器、电容分压器或光学装置作为一次转换部件。ECT采用霍尔传感器、罗式线圈或光学装置作为一次转换部件。电子式互感器利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作为测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。根据应用原理不同，电子式互感器可分为无源式和有源式两类。无源式电子互感器是指高压侧传感部分不需要供电电源的电子式互感器。无源式电子式互感器的优点是在一次传感部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好，缺点是传感部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，影响了其实用化的进程。有源式电子式互感器是指传感部分需要供电电源的电子式互感器，有源式电子式互感器一次传感部分依赖于供电装置，但其工作原理较为简单，不需要设计复杂的光学系统。
2.智能组件安装
2.1变压器油色谱、微水在线监测分析系统安装位置
变压器油色谱、微水在线监测分析系统需要从变压器上选取两个阀门，连接两根油管，一根为取油管，一根为回油管。待测变压器油从取油管进入油气分离装置，经脱气检测记录检测数据后，变压器油从回油管流回变压器，完成变压器油的色谱、微水检测循环过程。
2.2变压器套管绝缘、铁芯、夹件接地电流在线监测系统安装
变压器套管绝缘监测电流传感器安装于套管末屏附近，末屏接地线通过穿芯式电流传感器后接地。铁芯接地电流传感器采用穿芯式电流传感器，接地线穿过穿芯式电流传感器后接地，穿芯式电流传感器安装后不影响变压器安全运行维护。
3.结束语
经过智能化改造，变压器达到了各类数据采集数字化、传输平台网络化、信息共享标准化、功能应用互动化的智能要求，实现变电站智能化高效运行。变压器智能化的建成为智能变电站技术打下基础，积累了变压器设备智能化改造相关技术和工程经验，对进一步加快智能电网建设产生推动作用。
【关键词】电力变压器；技术应用；智能化
本文以某变电站的变压器改造为例，对电力变压器智能化改造技术的应用进行了分析。
1.变压器智能化改造技术的应用
1.1变压器油色谱、微水在线监测分析系统
系统具有如下特点：1）通过油样分析能够实时监测变压器内部运行状态信息。2）具有完善上位机通信，检测数据可纳入上一级自动控制系统和综合信息管理系统。3）分析响应速度快。4）集油样采集、多组份分析、信息传输等功能于一体，在一定程度上消除了在采样过程中引起的误差。5）结构紧凑、易安装、维护、运行便利。
变压器内部产生不同气体是伴随不同故障产生，选取哪几种油中溶解气体进行分析，对准确有效分析诊断变压器故障类型、能量及发展趋势及其关键，该监测系统为5种气体为基础的多组份监测。主要监测的气体为CO、CO2、H2、C2H2、CH4等。從变压器结构来看，绝缘材料主要是绝缘油、绝缘纸、木材、复合材料，它们随变压器运行时间增长，除自身老化，还受不同程度电磁、酸碱作用加速老化、劣化，同时绝缘纸、木材主要成分纤维素在高温下热分解产物是CO、CO2、水和焦炭，容易产生劣化和分解，所以采用多组份5种气体在线监测可使变压器得到有效的运行监测。
1.2多组份在线油色谱分析与故障诊断
根据所检测多组分浓度分析判断变压器运行状况，当所检测多组份浓度或多组分浓度的增长率未达到预设定的注意值，可评估变压器运行状态为正常运行情况，通过过程层网络向主控制平台报告一次自评估结果。当所检测多组份浓度或多组分浓度的增长率超过预设定的注意值，可评估变压器运行状态为异常运行情况。根据GB/T7252（IEC60599）中改良三比值、大卫三角形法、立方体图示法等方法来分析变压器的数据。根据IECEStdC57.104———2008对变压器故障风险进行界定，判断故障类型及严重等级，并通过过程层网络向主控制平台随时报告自评估结果，随时判定变压器是否进行状态检修和解体大修。
1.3变压器有载调压开关在线净油装置应用
有载调压开关在线净油装置是专为有载调压变压器设计的有载调压开关在线净油系统。电力行业中，大型变压器广泛安装有载调压开关，对保证电力系统和用户电压质量起到重要作用。但由于有载调压开关频繁的带负荷电流切换，产生的电弧会导致开关中油裂解，产生游离碳、水份、氧化物等，油质的劣化降低了油的绝缘强度，限制了有载调压开关切换次数和使用寿命，甚至危及变压器安全运行。有载调压开关在线净油装置的安装应用，避免了开关室内变压器油出现以上危害，主要用于变压器有载调压开关的旁路循环过滤，与变压器有载调压开关配套使用，能够在变压器正常运行情况下，有效地除去有载调压开关内变压器油中的游离碳、金属微粒、氧化物等杂物，并可降低微量水份，提高变压器油的击穿电压和使用寿命。
1.4变压器智能油泵、风机系统变频技术应用
变压器智能油泵、风机变频技术主要是针对大型强油风冷变压器设计，它将变压器冷却系统中油泵、风机工频状态模式改为变频状态模式，实现节能降噪和智能控制，满足室内外变压器运行工作环境，可靠性高，运行操作方便。主要工作特点：根据油温变化实现均衡冷却，减少温度波动，提高变压器绝缘使用寿命。根据运行参数（油温、负荷、绕组温度、环境温度）选择最佳运行状态模式，实现智能调节、实现实时通信、传输状态信息，接收控制指令指导运行状态。
1.5变压器套管绝缘、铁芯、夹件接地电流在线监测系统应用
套管是变压器重要部件之一，根据变压器故障数据统计，套管故障占变压器故障的比例高达14%。因此在线监测变压器高压、中压套管的绝缘状态，对变压器安全运行有重要意义。变压器套管绝缘在线监测的智能组件主要有电压监测单元、容性设备监测单元、环境监测单元及嵌入式数字处理单元。通过在线监测高压、中压套管的介质损耗、末屏电流、等值电容量等各项数据，并根据同类设备的横向比较，同一设备的纵向比较来监测数据，确定套管的运行状态，判断出套管是否在健康运行状态。采用锁相技术自动跟踪电网频率，解决频谱运行分析中的频谱泄漏问题，全数字化交流同步采样，采用无线电流传感器，实现信号的无线传输。变压器铁芯、夹件接地电流在线监测系统主要采集变压器铁芯、夹件接地电流情况信息，通过铁芯、夹件接地电流在线监测发现变压器箱体内的异物、内部绝缘降低、绝缘受潮情况，或损伤、油箱沉积油泥、铁芯、夹件存在多点接地电流等故障。
1.6变压器套管电子式互感器应用
电子式互感器是基于光学和电子学原理上设计发展形成的一种超高压条件下电压、电流的测量设备，分别称为EVT和ECT。EVT采用电阻分压器、电容分压器或光学装置作为一次转换部件。ECT采用霍尔传感器、罗式线圈或光学装置作为一次转换部件。电子式互感器利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作为测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。根据应用原理不同，电子式互感器可分为无源式和有源式两类。无源式电子互感器是指高压侧传感部分不需要供电电源的电子式互感器。无源式电子式互感器的优点是在一次传感部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好，缺点是传感部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，影响了其实用化的进程。有源式电子式互感器是指传感部分需要供电电源的电子式互感器，有源式电子式互感器一次传感部分依赖于供电装置，但其工作原理较为简单，不需要设计复杂的光学系统。
2.智能组件安装
2.1变压器油色谱、微水在线监测分析系统安装位置
变压器油色谱、微水在线监测分析系统需要从变压器上选取两个阀门，连接两根油管，一根为取油管，一根为回油管。待测变压器油从取油管进入油气分离装置，经脱气检测记录检测数据后，变压器油从回油管流回变压器，完成变压器油的色谱、微水检测循环过程。
2.2变压器套管绝缘、铁芯、夹件接地电流在线监测系统安装
变压器套管绝缘监测电流传感器安装于套管末屏附近，末屏接地线通过穿芯式电流传感器后接地。铁芯接地电流传感器采用穿芯式电流传感器，接地线穿过穿芯式电流传感器后接地，穿芯式电流传感器安装后不影响变压器安全运行维护。
3.结束语
经过智能化改造，变压器达到了各类数据采集数字化、传输平台网络化、信息共享标准化、功能应用互动化的智能要求，实现变电站智能化高效运行。变压器智能化的建成为智能变电站技术打下基础，积累了变压器设备智能化改造相关技术和工程经验，对进一步加快智能电网建设产生推动作用。