【正文】 充分的熱交換，最后達到熱平衡這時感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測對象的溫度值。溫度的測量是利用某些材料或元件的性能隨溫度變化的特性通過測量該性能參數(shù)從而達到測量溫度 的目的。下面著重闡述獨立式電阻傳感器測溫和壓力式溫控器測溫及運行中常見故障。變壓器運行時，其繞組和鐵芯的電能損耗都能轉(zhuǎn)化為熱能。 ( 2) 如果 H2 的含 量增大 , 而其它成分不增加時 , 有可能是設(shè)備進水或有泡存在 , 引起鐵和水的化學(xué)反應(yīng)。但出現(xiàn)高溫熱點時也會產(chǎn)生少量 C2H2, 因此不應(yīng)認為凡有 C2H2 出現(xiàn)都視為放電性故障。 總烴 ( CH4+ C2H4+ C2H6+C2H2) 0. 15%。隨著故障點溫度的升高 , CH4 所占的比例逐漸減少 , 而 C2H4 和 C2H2 所占的比例逐漸增加 , 嚴重過熱時將產(chǎn)生適當數(shù)量的 C2H2, 當達到電弧弧道溫度時 , C2H2 將 成為主要成分 , 因此可用表 2 所列的方法判斷故障性質(zhì) , 其中特征氣體注意值 : H2 0. 15%。條件屬性集為 CH4/ H C2H6/ CH C2H4/ C2H6 和 C2H2/ C2H4 這 4 對氣體的比值 , 決策屬性為診斷結(jié)果。 羅杰斯比值法總結(jié)出了氣體比值代碼 和故障類型之間的內(nèi)在聯(lián)系 , 如表 1所示。光譜法可測量甲烷（ CH4）、乙烯（ C2H4）、乙烷（ C2H6）和乙炔（ C2H2）等故障氣體，與色譜法相比，它的優(yōu)勢是安裝方便，維護工作量少，但仍需要現(xiàn)場脫氣和定時檢測且有靈敏度不高等缺點。其次，由于脫氣速度慢，所以檢測周期較長不能做到理想的“即時在線”監(jiān)測的任務(wù)；而且因為色譜儀設(shè)備復(fù)雜，檢測過程會消耗樣氣和載氣，長期使用過程中色譜柱和傳感器的性能會逐漸老化，為保證準確度，需要定期用標準氣體對監(jiān)測裝置進行校準，需要大量的系統(tǒng)維護工作。 變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)由油氣分離、混合氣體分離、氣體監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和故障診斷等環(huán)節(jié)組成。這些故障氣體的組成和含量與故障的類型及其嚴重程度有密切關(guān)系?？梢圆捎脺y量電力變壓器絕緣套管電壓與套管末屏接地電流間相位差的方法，對絕緣套管介質(zhì)損耗進行監(jiān)測。由于長時間的運行受溫度、局部放電、雜質(zhì)等多種因素的影響， 絕緣介質(zhì)會發(fā)生老化， 使絕緣性能下降，影響到變壓器運行的可靠性。 絕緣老化及其檢測 大 多變壓器的損壞和故障都是因絕緣系統(tǒng)的損壞而造成。非功能型光纖傳感器一般采用多模光纖，光纖不再是敏感元件，而是在光纖端面或者接合處放置機械式或者光學(xué)式的敏感元件來感受被測量物的變化，從而光纖本身只起傳輸作用。功能型光纖傳感器一般采用單模光纖，光纖同時起傳輸和傳感作用，即光纖本身即是敏感元件。 超聲一光纖監(jiān)測法 光纖傳感器利用光線本身或外部敏感元件將聲信號轉(zhuǎn)變成光強信號的變化，再轉(zhuǎn)變成電信號。 磁回路過熱性故障判據(jù) 在四比值法中，當 CH4/ H2= 1~3， C2H6/ CH4 1， C2H4/ C2H6 3， C2H2/ CH4 0. 5 時，變壓器存在磁回路過熱性故障。隨著溫度的升高， CO、 CO2 比值逐漸增大。當嚴重過熱 ( 800e ) 時，也會產(chǎn)生少量乙炔， 但其含量不超過乙烯量的 10%。故障點溫度較低時， 甲烷占的比例大。當發(fā)生過熱性故障時，熱點只影響到絕緣油的分解而不涉及固體絕緣的裸金屬過熱 性故障。正常運行中，變壓器內(nèi)部絕緣油與固體絕緣材料會產(chǎn)生一些非氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還產(chǎn)生少量的氫、低分子烴類氣體和碳的氧化物等。變壓器油和固體絕緣材料在電或熱的作用下分解產(chǎn)生一些特征氣體。所以該方法存在受環(huán)境噪聲、電磁干擾等問題和本身衰減等因素影響，所以運用該方法 的精度往往不夠，時有誤測漏測。但由于超聲波傳輸?shù)亩嗦窂絾栴}（這是由于超聲波在不同介質(zhì)間傳播速度的差異引起的），注定了這種定位是粗糙的，難以進行定量。由于它們相對于局放源的位置不同，接收到的超聲波信號之間存在時間差，通過計算就能相對準確地定位出局放源的位置。這種局部 放電的監(jiān)測方法就稱之為超聲波檢測法。 超聲波監(jiān)測法 局部放電所伴隨的爆裂狀的聲發(fā)射，會產(chǎn)生超聲波并以球面波的形式快速向四面八方傳播。同時，用甚高頻法也可以對 PD進行定位。雖然這個頻率范圍可避開一些電暈干擾，但并不能完全排除。脈沖電流法中將試品看作一個集中參數(shù)的對地電容，發(fā)生一次局放時， 試品電容兩端產(chǎn)生一個瞬時的電壓變化，通過耦合電容在檢測阻抗中產(chǎn)生一個脈沖電流；而 UHF 法中傳感器并非起電容耦合的作用， 而是接收超高頻信號的天線。隨著數(shù)字濾波技術(shù)的發(fā)展，該方法在局放在線監(jiān)測中已有較廣泛的應(yīng)用，尤其是在發(fā)電 機在線監(jiān)測領(lǐng)域。該測試系統(tǒng)安裝方便，檢測設(shè)備不改變電力系統(tǒng)運行方式。 電脈沖法技術(shù)的關(guān)鍵是如何有效地識別和抑制干擾，將真正的局放信號提取。盡管如此， 光纖技術(shù)作為超聲技術(shù)的輔助手段應(yīng)用于局放檢測，將光纖伸入到變壓器油中， 當變壓器內(nèi)部發(fā)生局放時， 超聲波在油中傳播，這種機械力波擠壓光纖，引起光纖變形，導(dǎo)致光纖折射率和光纖長度發(fā)生變化，從而光波被調(diào)制，通過適當?shù)慕庹{(diào)器即可測量出超聲波，實現(xiàn)放電定位。在變壓器油中，各種放電發(fā)出的光波長不同，光電轉(zhuǎn)換后，通過檢測光電流的特征可以實現(xiàn)局放的識別。 超聲檢測法主要用于定性判斷是否有局放信號，結(jié)合電脈沖信號或直接利用超聲信號對局放源進行物理定位。 變壓器內(nèi)部局部放電的檢測方法 超聲檢測法 用固定在變壓器油箱壁上的超聲傳感器接收變壓器內(nèi)部局放產(chǎn)生的超聲波來檢測局放的大小和位置。突發(fā)性故障具有偶然性， 且沒有一個供運行人員進行監(jiān)測分析和維護的過程，只能通過避雷器、繼電保護、高頻保護等手段， 使突發(fā)性故障被限制在最小的范圍之內(nèi)。突發(fā)性故障發(fā)展過程很快，瞬間就會造成嚴重后果。必要時必須進行變壓器特性試驗及綜合分析，才能準確可靠地找出故障原因，判明事故性質(zhì)，提出較完備的合理的處理方法。以上對變壓器的聲音、溫度、油位、外觀及其他現(xiàn)象對配電變壓器故障的判斷，只能作為現(xiàn)場直觀的初步判斷。變壓器套管因外力沖撞或機械應(yīng)力、熱應(yīng)力而破損也是引起閃絡(luò)的因素。 (3) 調(diào)壓分接開關(guān)故障：配電變壓器高壓繞組的調(diào)壓段線圈是經(jīng) 分接開關(guān)連接在一起的，分接開關(guān)觸頭串接在高壓繞組回路中，和繞組一起通過負荷電流和短路電流，如分接開關(guān)動靜觸頭發(fā)熱，跳火起弧，使調(diào)壓段線圈短路。 (1) 絕緣損壞：匝間短路等局部過熱使絕緣損壞；變壓器進水使絕緣受潮損壞；雷擊等過電壓使絕緣損壞等導(dǎo)致內(nèi)部短路的基本因素。 運行時發(fā)現(xiàn)變壓器溫度異常，應(yīng)先查明原因后，再采取相應(yīng)的措施予以排除，把溫度降下來，如果是變壓器內(nèi)部故障引起的，應(yīng)停止運行，進行檢修。 溫度異常 變壓器在負荷和散熱條件、環(huán)境溫度都不變的情況下，較原來同條件時的溫度高，并有不斷升高的趨勢，也是變壓器溫度異常升高，與超極限溫度升高同樣是變壓器故障象征。此時，要停下變壓器，檢查鐵芯接地與各帶電部位對地的距離是否符合要求。 (4) 音響中夾有放電的 吱吱 聲時，可能是變壓器器身或套管發(fā)生表面局部放電。 (3) 音響中夾有爆炸聲，既大又不均勻時，可能是變壓器的器身絕緣有擊穿現(xiàn)象。分接開關(guān)的接觸不良而局部點有嚴重過熱或變壓器匝間短路，都會發(fā)出這種聲音。例如，夾件或壓緊鐵芯的螺釘松動時，儀表的指示一般正常，絕緣油的顏色、溫度與油位也無大變化，這時應(yīng)停止變壓器的運行，進行檢查。 必須指出，不管系統(tǒng)有沒有備用的電源，絕對不允許將變壓器強制送電。 如果是由于工作人員失誤或者操作器誤動作或外部故障， 而非內(nèi)部故障， 則可越過內(nèi)部檢查步驟，直接投入送電；如果屬于差動保護、重瓦斯保護或電流速斷保護等主保護動作，且發(fā)生故障時有沖擊現(xiàn)象，就需對變壓器及其系統(tǒng)進行詳細檢查，并且停電進行絕緣測量。 防止這種現(xiàn)象發(fā)生就要做到規(guī)范設(shè)計，重視線圈制造的軸向壓緊工藝； 對變壓器進行短路試驗；加強運行維護，使用可靠的短路保護系統(tǒng)，如采用差動保護和變壓器本身的重瓦斯動作來保護。 由于大氣過電壓或操作過電壓，使繞組匝間或相間絕緣被擊穿而發(fā)生短路； 如果線圈繞得不緊， 線匝間絕緣在負載激烈變化時， 絕緣紙摩擦破損反復(fù)重合閘， 也會造成匝間短路； 變壓器油面過低或散熱受限， 致使繞組溫度過高而損壞絕緣造成整體短路等， 都會使變壓器發(fā)生短路故障。 最常見的是單相線圈的線匝之間、層間的短路，當短路電流很大時，線圈就會產(chǎn)生嚴重變形，使故障 進一步擴大 .主要原因有：制作繞組時， 導(dǎo)線的表面有毛刺或尖棱、絕緣扭傷、接頭焊接不良；變壓器未經(jīng)干燥處理，在運行中受潮等。這就要求經(jīng)常檢查油位計，保證變壓器安全穩(wěn)定運行。如果油位過高，則易引起溢油。 如果變壓器油位低于變壓器的上蓋則可能導(dǎo)致瓦斯保護誤動作， 嚴重時， 會導(dǎo)致變壓器線圈或引線油面露出，引發(fā) 絕緣擊穿事故。油位下降或上升主要取決于油溫的下降或上升。對判斷故障有價值的氣體有甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氫氣、一氧化碳、二氧化碳，氣體不同，引起故障的原因不同。為防止繞組與外殼間或線圈繞組間發(fā)生擊穿，應(yīng)立即取樣進行化驗 分析，檢驗合格方可繼續(xù)運行。 如果變壓器油色發(fā)黑，說明油質(zhì)變壞。若變壓器處于超負荷運行狀態(tài)，就要立刻減輕變壓器負荷；如果負荷減輕后變壓器的溫度依然沒有明顯下降，就要立刻切斷電源，查找故障原因。油溫過高的原因主要有：冷卻裝置運行不正常、內(nèi)部緊固螺絲接頭松動、內(nèi)部短路放電 以及變壓器過負荷運行等。 對于粗糙處，應(yīng)打磨平整或用速效堵漏密封膠將凹處填平；或采用有密封槽或有限位圓鋼 ( 方鋼 )結(jié)構(gòu)的合適的、合格的密封墊。如果密封墊壓緊面上有異物， 接觸面糙、偏斜都會出現(xiàn)滲漏。密封不嚴造成滲油變壓器滲漏多發(fā)生在密封膠墊處，主要是由于密 封墊耐油性能差，在高溫下老化速度快造成的。對于因鑄造產(chǎn)生的砂眼、氣孔和焊縫、焊點處出現(xiàn)的虛焊、脫焊、裂紋造成的平面接縫處滲油，如果滲漏點較小，可以直接對其進行焊接； 漏點較大時，應(yīng)先填充石棉繩或金屬填料， 在四周堆焊，再采用小焊條大電流快速引弧補焊。 。 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 根據(jù)行業(yè)標準與原有 電力變壓器在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng) 運行經(jīng)驗，并結(jié)合 自己的體會。 分布式光纖光柵測溫系統(tǒng)測溫精度高， 空間定位準確。 105Pa 壓強下沒有形變，并且對 160 ℃溫度下環(huán)氧樹脂中的化學(xué)和物理變化不敏感，其目標是連續(xù)測量范圍從 20~ 160 ℃，測量精度小于 1 ℃。由于光纖光柵與光纖之間存在固有的兼容性，容易實現(xiàn)波分復(fù)用和準分布式傳感。當外界的被測量溫度、應(yīng)力等改變時都會導(dǎo)致反射光的中心波長發(fā)生變化。 近年來迅速發(fā) 展的光纖光柵 (Fiber Bragg Grating, FBG) 傳感器由于其特殊的結(jié)構(gòu)為市場提供了一種新的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。以目前的研究成果來看，分布式光纖測溫系統(tǒng)的測溫誤差一般為幾個攝氏度，定位誤差為一米左右，在電力系統(tǒng)中主要應(yīng)用于電纜的分布溫度監(jiān)測中。分布式光纖溫度傳感器通常是將光纖沿溫度場分布，借助于光在傳輸時光時域后向散射技術(shù)，根據(jù)散射光所攜 帶的溫度信息來進行測量溫度。對于變壓器內(nèi)部溫度的分布測量需要采用多個傳感頭，引出多條光纖通道，因此其應(yīng)用會受到一定限制。這種方法一般在制造或繞組改造過程中埋設(shè)測點才可能實施，如能多埋設(shè)幾點可能碰上真正的最熱點，測量結(jié)果比較準確，但維護技術(shù)復(fù)雜，絕緣處理比較困難，其價格也非常昂貴，四探頭的典型價格為二十多萬人民幣。在繞組靠近導(dǎo)線部分埋設(shè)光纖傳感器來測溫，溫度傳感器采用的是一種穩(wěn)定的耐高溫的熒光材料， LED 光源發(fā)出的光脈沖通過光纖送到與繞組接觸的溫度傳感器，該脈沖激勵傳感器的熒光材料，使其產(chǎn)生波長較長的熒光，根據(jù)返回熒光的衰減時間測出該傳感器的溫度（需進行溫度矯正）。因為光強度不僅與檢測的溫度有關(guān)，其還與光源強度的起伏、光纖微彎效應(yīng)引起的隨機起伏、耦合損耗、光探測器性能等因素有關(guān)，所以其受干擾的情況也比較嚴重。國內(nèi)有學(xué)者用砷化鎵半導(dǎo)體晶片做敏感元件，用發(fā)光二極管做光源，光電二極管作為光電轉(zhuǎn)換元件，構(gòu)成了半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器并對其進行了研究。半導(dǎo)體材料的吸收波長隨著溫度的增加而向長波長位移，選擇適當?shù)陌雽?dǎo)體光源，使其光譜范圍正好在吸 收區(qū)域，這樣透過半導(dǎo)體材料的光強隨溫度的增加而減少，而從半導(dǎo)體材料反射回來的光強隨溫度的增加而增加，利用光探測器檢測出光強的大小進而檢測出溫度。 國外對電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的研究，始于 60 年代，但直到 70~80 年代，隨著傳感器、計算機、光纖等高新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，設(shè)備在線診斷技術(shù)才真正得到迅速發(fā)展。 光纖傳感技術(shù)種類很多，根據(jù)被外界信號調(diào)制的光波的物理特征參量的變化情況，可以將光波的調(diào)制分為光強度調(diào)制、 光頻率調(diào)制、光波長調(diào)制、光相位調(diào)制和偏振調(diào)制等五種類型。因此，準確測量油溫 (尤其是其熱點溫度 )就顯得十分重要。 在線監(jiān)測 變壓器油溫和繞組熱點溫度對早期診斷變壓器故障十分重要， 但是因變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 影響其安全運行的因素較多， 使得在線監(jiān)測的難度很大。所以，變壓器溫度在線監(jiān)測對保證安全和延長設(shè)備壽命都