电力变压器绕组热点状态的在线监测技术

TM835文献标识码A，引言大型变压器运行时内部温度分布不均匀，如过载运行时油温虽为允许值，但变压器热点温度可能很高，导致局部绝缘老化击穿而损坏变压器因而，变压器热点温度监测备受重视热区达到温度是变压器负载的主要限定因素，应尽力准确测出4热点产生机理的复杂性及热点位置的不确定性使其在线监测仍未终解决。本文综述当前各种绕组热点监测方法的现状并探讨些新技术在其中的应用，展望其前景。

1在线监测技术的现状目前绕组热点监测普遍采用以下3种方法1.1热模拟测量法热模拟测量法以绕组热点温度=拉，+1为基硫式中，为铜油温差；为顶层油温；尤为热点系数。1的测试系统用丁人获取电流7正比于负荷，流经温包内特别设计的加热元件以获取，加上。即为绕组热点温度2！

热模拟法测量的前提是变压器油箱顶层绕组内顶层油温和变压器油温近似，这不适合多路系统变压器；且模拟产生的附加温升4，虽己校准，但运行绕组的温升过程与模拟不尽相同，误差较大，法国电网己停用该测温装置3.分析热模拟法测量误差后认为2严格设计与选型热模拟绕组温度1.2直接测量法直接测量法在变压器靠近导线部位或导线线饼中预埋测温传感器，直接测量绕组的热点温度。传感器有声频结晶石英莹光红外辐射激发式镓砷化合物晶粒光致发光传感器等多种形式4埋入方法有多点埋入及穿越流道间隙及只埋在线饼间隙流道出口处等多种。美国乙公司的丁5型莹光式光纤监测系统，测温范围，20反，分辨率0.火，准确度士2，广泛用于人860等公司的变压器中。沈阳变压器厂1984年开始研究光纤测温仪，以半导体砷化镓为敏感元件，实测多台变压器热点温度，取得了定的成果5.

直接测量结果真实，但绕组内埋设传感器对绝缘结构设计要求更高，容易影响变压器正常运行；且由于绕组热点位置不确定，传感器埋设处不定是热点，测量结果可能并非绕组的热点温度1.3间接计算法间接计算法指国际电工技术委员会根据变压器简化热特性分布模型，结合各国运行经验制定的化0354负载导则中给出的热点温升计算公式来确定变压器热点温度。不同冷却方式计算公式为自然冷却额定负荷下顶底部温升0.为额定负荷下油平均温升伟为热点对绕组顶部的温升尤为负载系数；1为油温指数；7为绕组温度指数；及为额定负载下负载损耗与空载损耗之比可实时监测负荷电计厉，1入1能在缓咣测热点，鹿比较直接测量和间接计算法的结果显间接计算法可在定准确度下确定绕组热点的温度，但该法的理论基础建立在简化模型上，而变压器的实际运行和简化模型必定不同，因此测量结果只能在走程度1反映出变压器绕组的热点状态2新技术的应用21新型测温传感器的研究与传统的机电类传感器相比。光纤传感器抗屯磁扰耐高温体积小。绝缘性能良好。用来在线监测绕组热点是直接测量法中的发展方向针对传感器埋点不定是绕组热点的问，提出了种分布式光纤测温传感器以实时测量温度场分布，决了热点位置不确定性对测量的影晌传感器在2长的光纤上可采集1000个点的温度信息，测温范围50150，测温准确度±2，光纤覆以特殊金属涂复层还可扩展测温范围到60，1似费1吊贵且安装复杂，光纤的机械特性无足够的可靠性。利用光纤光栅传感器长期监测绕组热点温度的准确度达±犯7，利用波分复用技术在根光纤中串接多个扮8光栅即可实现温度的分布式测量，但价格昂贵安装不便限制其应用。文8膜出了种新颖的光纤温度传感器设计方案，以筛选过的参考液体持代部分光纤粗运由于参考液体的折射率和光纤覆层的不同，且折射率随温度变化。从而导致通过光纤的光功率变化。测，光功率器结构简笨价格低廉，很适合热点温度的在线监测。但仍是点测量，不能实现分布式监测，仍存在热点位置+确定带来的测量误差22综介判断方法的研究绕组热点温度14时，油中溶解气体及糠酸含量分析则是判断变压器低温过热的有效方法14正比似法或其它有效判断准则能较准确判断低温过热故障；在工厂温升实验中，利用0只评，12，6的判断准则也有满意的结果；糠酸含量测量可判断绕组低温过热，但实用灵敏度尚待提高文外人为间接计算法可较准确测量绕组热点温度，但绕组热点正常温度队，140，时，油气分析对判断绕组热点状态很有价值，两方法结合，在全域内判断热点温度利用分子筛分离汕气时间短，利用神经网络技术测量实现了对混合气体中各组分的准确。在这些工作的姑础1建立了热点温2.3人工智能技术的应用实现综合判断的好工具是人工智能技术，2模型191中厂负电流7为底层油温4心分别为42，的体积分数，Mcn为模糊集合正常偏高过高，付1中各校糊子圯的炎属函数特征提取单元，属函数生成单元模糊推理单元1感！

监测特征气体接感器阵绽合判断模型先通过，属函数神经网络计算各输入参量的模糊隶属度。然后将其送入模糊推理凋经络推珊，给出各模糊干集的隶4度。后依据大隶属度原则给出热点状态的判断结论。实例验证针对过载时现有模型及其修正算法不能给出准确的热点温度结果，文10利用径向基函数神经网络建立的过载时热点温度预测校型能根据实际情况增减网络输入信号，灵活性与可靠性有较大提高3结论分析当前变压器绕组热点多种监测方法可知；1.热模拟测量法由于原理上的+足。测误差较大，将来的工作重点应放在提高间接计算法的测量精度以及改善直接测量法的方案设计上1.间接计算法应综合考虑多种因素的影响，结果才能更可靠而直接测量法有前途，分布式温度测量装置原理先进，降低其安装的复杂性及费用，提高运行可靠性是研宄重点，2陆万烈，夏业勤。变压器绕组温度测量的热模拟误差3陈淑谨，王世阁，刘富家。变压器绕组热点在线监测装置4朱英浩。探测绕组低温过热的方法力。变压器，1995，325牟氏江。用光纤技术直接测量变压器绕组热点温度网络模糊推理神经网络6张在宣，金仁株，郭宁，等。新型分布式光纤拉曼光子温度传感器系统几物理实验，2，03，23138上接第7页6交直流线路不对称故障和操作的相互影响交流线路发生不对称故障时，其相电压和电流在故障过渡过程中快速变化且不平衡，对直流线路的电磁感应比正常运行时影响大得多。某直流工程的计算结果明，交流线路单相接地故障时，每1姒路屯流比正常运厅时好，稳态工作屯流在直流线路产生的，1大10多倍。500单相短路电流1般达儿到几十1.因此在故陷过代中流过换流变线圈的直流分量为正常运行时的几十倍，达数单相开断产卞的小于单相接地故障亦仍大于正常值10多倍交流线路正常和后备保护清除故障时间般50018，因而换流变严屯偏磁的时间很短，不会造成换流变过热等位害+付称故障期间换流变会发出较大的低频噪声，产生震动直流线路的要故吣为单极接地故障故障期间通过电磁感应，在交流线路上产生过电压并导致电压谐波分量增大某直流工程计算出的交流线路感应过屯压仅1.1倍，牛不威胁交流系统的绝缘直流单极接地故障期间约工频23周波，交流线路电压的谐波总畸变量由0.2，至6.秘，但持续时间短，不影响正常运行。

叮，交直流线路因操作产卞的相互影响体现过电压和谐波七，具体大小闪各程而异。

7降低交直流线路相互影响的措施1增大交直流线路间的耦合距离；2减小费合长度；3耦合段内交流线路导线取角排列；4架空地线采用连续接地，耦合段内均匀换位其中12儒更改线路路径，大线路走廊；4肢经济。

9常炳国。基于模糊传感器系统的电力变压器热点状态监测技术的研宄西安西安交通大学，2000钱政1973年生，博±，副教授，主要从事电力设备在线监测与故障诊断高压测试及技术等研究8结论；1.廊道架设的交流线路在每极贞流线1感性耦合，产生纵向感应电势，容性耦合则产生工频对地电压前者较后者产生的工频感应电流分量大，粗略计算可忽略工频对地电压的影响。

1.计算工频感应电流的方法可采用等效电势法和交直流线路耦合模型法前者用于工程建设初期的设计中，估算每极直流线路工频感应电流，计算结果偏严，增加投资。荇则用于已知线路路径及沿直流线同廊道架设的交流线路中，计算结果准确进入换流变网侧各相的直流分量与直流线路上工频感应电流的幅值和相角有关，大直流分量为直流线路上工频感应电流峰值的04直流线路的工频感应电流的允许值与其他原因引起的流过换流变绕组的直流电流大小和换流变所允许的大直流偏磁分量等因素有关，需经过技术和经济比较才能确定。

6耦合段内交直流线路操作和不对称故障会引起换流变短时间内严重偏磁，并在交直流线路上产生过电压和谐波降低同廊道架设的交直流线路相互影响有效的措施是增大耦合距离，减小耦合长度和在尤合段内交流线路导线均幻换位，1周沛洪等。广直流工程同廊道架设的交直流线路相互影响的研宄武汉武汉高压研究所，20022浙江，学发电教研室。流输屯科研组。直流输电加1.

北京电力工业出版社。呢2周沛洪1949年生，教授级高工，从事过电压和绝缘配合高电压测