变压器状态的监测与诊断

近年来的统计结果表明，75%的变压器故障是由变压器绝缘故障引起的。360兆伏安变压器的一次故障可能会影响几十万人的供电。与此同时，故障和维护的成本将高达上千万元。因此，对变压器的性能进行准确的诊断和监测是十分必要的。

化学检测

化学检测是检测变压器油分解过程中产生的化学成分最灵敏和可靠的技术之一。但是，它不能提供任何关于故障位置和热点的信息，因此经常只是用来验证故障是否存在。

另一种检测方法是高效液相色谱法(HPLC)，用于检测变压器油中存在的液体。通过扫描红外热像图，可以估计出变压器的状态，为负载提供加热模式。

而常用的分析方法则是溶解气体分析(DGA)，主要用于检测变压器油中的溶解气体。对变压器的初始故障和暂态故障进行检测是有效的。然而，它不能定位局部放电(PD)。

变压器局部放电信号的检测与定位:

局部放电是源于绝缘中的空隙，或在很大程度上是由于不对称的电场中发生电击穿而产生的一种电现象。内部绝缘故障可导致系统性能的破坏性击穿、恶化和不可挽回的损坏，因此开发基于高压设备电气现象和老化前兆的局部放电诊断技术具有重要意义。根据局部放电产生的不同类型信号，诊断局部放电源主要有两种方法:电检测和声检测。

对于电学方法，脉冲电流法是一种传统的PD测量方法。当变压器中存在局部放电时，在两端检测到瞬态电压的变化。该方法灵敏度高，变化量易于量化。然而，脉冲电流法检测到的电流并不是实际的局部放电。

电容分量是检测局部放电的另一种方法。该方法的缺点是，其灵敏度随着样品电容的增加而降低。近年来，随着数字测量技术的发展，提出了改进的电容分量法、端点电流脉冲频率法和能量比线法。采用改进的电容分量法，利用绕组的电流脉冲信号获得的数据，能使定位的误差率从5降到4.6%。然而，由于电力变压器环境包括各种干扰和干扰引起的高水平的电气和环境噪声，PD测量装置在区分电气噪声和PD时有微妙的局限性。为此，研制了超高频(UHF)传感器，用于检测PD在300 MHz 3 GHz频率范围内产生的电磁波。UHF传感器能够定位低噪声水平的PD源，并通过连接到非电气单元的电力变压器来抵抗局部干扰。然而，这种方法不能给出可靠的剩余寿命指示。因此，要提高超高频法的抗干扰稳定性。

声学方法是通过探测从局部放电传播的声波的振幅衰减或相位延迟，来确定局部放电的位置。这种声信号是由真空内热流光周围物质汽化引起的机械能爆炸而产生的一种瞬态弹性波。该信号以压力场的形式在变压器罐内传播。材料在压力场作用下会发生相变和裂纹。它能对变压器中不同位置的局部放电源进行定位。利用压电传感器实现了PDs的在线检测。此外，声学传感器安装方便，不受电磁干扰。

然而，与具有变压器内部衰减机制的电信号方法相比，它们的灵敏度较低。为了提高声传感器信号检测的敏感性，人们开发了光纤声传感器，可以安装在变压器内部。该方法的主要优点是抗电磁干扰、抗环境高温稳定性和抗化学腐蚀能力强。但是，成本很高，而且不容易为最终用户处理。

热点检测作为变压器绝缘诊断的另一种候选方法，其应用范围较广。电气和机械应力产生的热应力会破坏变压器的绝缘体。利用超声波的飞行时间，可以检测出变压器在油浸过程中的瞬态温度梯度变化和热点温度点位置。

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