1 前言

　　變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其狀態(tài)好壞，直接影響電網(wǎng)的安全進(jìn)行。由于變壓器在設(shè)計(jì)、制造、安裝和進(jìn)行維護(hù)等方面原因使絕緣存在缺陷，抗短路能力降低，因此近年來(lái)主變的事故較多，其中威脅安全最嚴(yán)重的為繞組局部放電性故障。根據(jù)國(guó)家電力公司對(duì)2001年全國(guó)110kv及以上主變事故的調(diào)查，得知繞組的事故占總事故臺(tái)數(shù)的74.6%（福建省網(wǎng)為80%）。因此，提高變壓器安全運(yùn)行的最主要任務(wù)是早期檢出繞組內(nèi)部的局部放電性缺陷。

　　目前變壓器在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可分為油中氣體、水分和絕緣兩大類。絕緣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有介損、泄漏電流和局部放電，其中介損和泄漏電流只能反映總體絕緣狀態(tài)，難以檢出局部缺陷；而局部放電在線監(jiān)測(cè)的抗干擾技術(shù)尚未得到解決，因此，目前變壓器在線監(jiān)測(cè)在很大程度上是油中氣體和水分在線監(jiān)測(cè)。近年來(lái)，傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)和油氣分離技術(shù)得到迅速的發(fā)展，為變壓器在線監(jiān)測(cè)的實(shí)施創(chuàng)造了條件。

　　2 變壓器內(nèi)部局部放電的特點(diǎn)

　　眾所周知，任何事故都有一個(gè)產(chǎn)生、發(fā)展的過(guò)程，也就是從量變到質(zhì)變的過(guò)程。變壓器內(nèi)部局部放電，也有一個(gè)從電暈發(fā)展到爬電、火花放電，最后形成電弧放電的過(guò)程。其發(fā)展速度取決于故障部位和故障能量的大小。筆者分析了十幾年來(lái)發(fā)生的主變事故，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)數(shù)量的事故有幾個(gè)小時(shí)的發(fā)展過(guò)程，如1987年1月福建三明后山1號(hào)主變（220Kv,90MVA）因高壓B相屏樹(shù)枝狀放電引起的事故，2000年7月31日廈門嵩嶼電廠2號(hào)主變（220Kv,370MVA）因低壓角接線水平木支架絕緣缺陷引起的事故，以及2002年3月22日廣東大亞灣核電站2號(hào)主變C相低壓角接線的短路事故等，都有數(shù)小時(shí)的發(fā)展過(guò)程。如果選用對(duì)故障氣體響應(yīng)快的監(jiān)測(cè)裝置，使其在火花放電階段被檢出，則就有可能防止惡性事故的發(fā)生。

　　3 油中氫氣在線監(jiān)測(cè)局部放電性故障的必要性和可能性

　　變壓器內(nèi)部的絕緣油、紙、布、漆和木頭等絕緣材料都為碳?xì)浠衔锘蛱妓衔?，在分子結(jié)構(gòu)中碳?xì)滏I（C-H）最多，其鍵能最低，因此在分解時(shí)最容易斷裂；而氫氣的生成熱最小，因此在碳?xì)滏I斷裂后氫氣最容易生成，又因?yàn)闅錃獾姆肿影霃阶钚?，在油中的溶解度也最小，使氫氣最容易從油中析出后滲透過(guò)高分子模，使其以最快的速度集聚到檢測(cè)室。因此，選擇氫氣為監(jiān)測(cè)的對(duì)象應(yīng)是局部放電性故障早期檢出最理想的氣體。

　　有的人提出乙炔（C2H2）是放電性故障最具代表的特征氣體。這確實(shí)如此，但C2H2分子中有CC鍵，生成時(shí)必須吸收較大的能量，在局部放電的初期不可能產(chǎn)生，只有在火花放電后期才會(huì)有少量C2H2，但此時(shí)距電弧放電很近，惡性事故很快就會(huì)發(fā)生，即使這時(shí)被檢出，也沒(méi)有時(shí)間來(lái)采取防患措施，避免事故的發(fā)生了。

　　有的人提出，只監(jiān)測(cè)氫氣、水分不能進(jìn)行綜合判斷，而應(yīng)該監(jiān)測(cè)多組分才能作出診斷，這種想法也是很正常的，但是，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在線監(jiān)測(cè)是運(yùn)行設(shè)備，要停運(yùn)不可能只靠油中氣體含量的診斷來(lái)決定設(shè)備立即停電！就是目前試驗(yàn)室的色譜分析，盡管所檢測(cè)的組分很多，判斷的方法很多，也很成熟，但當(dāng)檢出油中氣體含量異常后，也不可能立即下令停電！在線監(jiān)測(cè)的目的主要是對(duì)變壓器內(nèi)部故障起“哨兵”的作用，即在準(zhǔn)確檢出初期故障發(fā)出報(bào)警。為此，在線監(jiān)測(cè)裝置不僅要求連續(xù)在線，而且要求對(duì)故障氣體的響應(yīng)速度要快。若檢測(cè)多組分只能通過(guò)二個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：一為色譜法，這將帶來(lái)取樣、進(jìn)樣和色譜柱分離等過(guò)程，使檢測(cè)變成間斷進(jìn)行；二為用多個(gè)傳感器分別監(jiān)測(cè)各組分，因目前傳感器質(zhì)量不過(guò)關(guān)，近年內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)上述分析，得知選擇連續(xù)監(jiān)測(cè)油中氫氣才是檢出早期局部放電故障的最佳方法。