变压器早期故障监测装置的技术及应用

　　近期，我们对变压器早期故障监测装置的技术及应用情况进行了专题调查和研究，并针对现场应用的实际情况，应用中的有效性、可靠性、经济性和客观上所存在的一些问题，进行了技术分析。同时，将部分相关电力企业的运行经验和监测实例作了总结，以力求从先进、实用、经济、有效的角度出发，促进和提高该在线监测技术在电力系统的应用水平。

　　1 装置概况及应用

　　电力变压器早期故障在线监测装置的工作原理是：变压器油中的溶解气体经可选择性的渗透膜进入电化学气体传感器内，在传感器内，油中析出的氢气(H2)、一氧化碳(CO)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)等气体与空气中的氧气(O2)进行化学反应，从而产生一个与反应量成比例的电信号，实时在线测量气体含量的变化，以此来判断变压器可能存在的故障。

　　由于此类装置具有结构简单、安装方便、可免维护和使用寿命长等特点，目前，在国内电力企业很快得到了推广和应用。据不完全统计，应用于各地大型变压器上的此类装置在1000台以上。其中尤以加拿大SYPRTEC公司生产的HYDRAN系列模拟型 H201R和数字智能型H201i System变压器早期故障监测装置为最多，并占据主导地位。江苏地区的发电厂和供电局目前已在各地所辖变电站的一些大型变压器上安装运行了70余台，其中仅苏州地区就应用了近40台。

　　2 装置的技术背景

　　随着运行时间的增加，电力变压器内的绝缘油和有机绝缘材料在热和电的长期作用下会逐渐老化和分解，并产生少量的氢气、烃类气体(CH4、C2H2、 C2H4、C2H6等)及一氧化碳和二氧化碳(CO2)，这些气体大部分溶解在变压器油中。当变压器内部发生潜伏性过热或放电故障时，就会加速这些气体的产气速率。测量并分析溶解于油中的气体含量变化，就能尽早发现变压器内部的局部过热或电弧性故障，并可掌握变压器的运行状态和故障的严重程度及发展趋势，以防止和控制恶性事故的发生及发展。

　　变压器发生故障时，内部油中产生气体，主要是由于绝缘油和绝缘纤维材料在电和热的作用下被逐步分解所致。变压器的各种故障特征所对应分解生成的特征气体见表1。

　　由表1可以看出，在不同的变压器故障类型中，氢气和一氧化碳是重要的故障特征气体。在一般情况下氢气的增长变化往往反映了变压器油裂解。如油中水分、绝缘受潮、过热或放电性故障等。一氧化碳的增长变化往往反映了固体绝缘材料可能有裂解，如绝缘过热、绝缘纤维老化等。如果温度高于 250℃，产生的一氧化碳量一般都要大于二氧化碳。典型的变压器不同类型故障气体组分所占百分数见图1。