运用传感器检测变压器故障

在农网的运行管理中，对变压器等电气设备的检验，往往用常规的巡视、检查和定期电气试验等手段，而电气试验往往是要停电进行，无法满足用户对供电可靠性的要求。为此，对供电设备的检测中，必须探索新的检测手段，为能在变压器不停电状态下检测出设备内部异常征兆，进而使电气设备的故障消灭于萌芽状态，这对提高供电可靠性具有现实意义。作为计算机控制的重要组成部分——传感器，它可以定量地检测电气设备异常征兆的物理现象和化学现象，并转换成计算机所需要的模拟量和数字量，向运行值班人员提示，以采取相应的控制措施。

1 运用铁氧体电流传感器检测变压器的放电电流

铁氧体的高频特性好，其频率在400～500kHz之间，故可采用铁氧体作为适用于较高频率的TA的磁心，被测电流的导线从磁心环内穿过，并在磁心的间隙中装置磁电变换元件。若被测导线的电流发生变化，其周围的磁场强度亦发生变化，使磁电变换元件的输出量也随之变化。

铁氧体传感器能反映极微小的物理变化，可用于变压器运行中的预防性保护测试，其效果是常规方法所无法比拟的。用铁氧体传感器可检测运行中变压器内是否有局部放电电流，依此可判断变压器内部是否有异常征兆。

在油浸变压器绕组、油箱和铁心之间均存在着分布电容。若变压器绕组中某处产生脉冲放电电流(局部放电)，有一部分必定通过分布电容而流入箱体接地线人地，随放电发生部位和传送的路径的不同，其脉冲放电电流的频率也不同。因此，使用高频特性好的铁氧体电流传感器，可准确地测出放电电流的故障点。检测时需用两只电流传感器，一个装于变压器接地线上，用于检测变压器的脉冲放电电流。另一个装于邻近的操作控制箱外壳接地线上，用于检测变压器周围环境干扰电流数据。将它们输出信号经高通滤波器，让脉冲放电电流通过，放大后的输出亦愈大，再经计算机处理即输出数据得以打印显示。据此，即可判断变压器内部是否有局部放电点，从而确定故障源。

2　用声表面波谐振传感器检测变压器超声波的发生

谐振传感器是由石英晶体、压电薄膜和压电陶瓷三种压电基片材料构成。当基片受外力作用时，基片的弹性模量和密度发生变化，从而引起基片长度的变化，由此而引发谐振传感器频率的变化，使其输出电信号亦发生改变。

变压器在运行中，若内部发生故障，其放电或过热必定会产生高电平的超声波。因此，采用声表面波谐振传感器，可检测变压器内部是否有超声波产生及超声波信号的强弱。由于超声波在油中传播速度与电在油中传播速度悬殊很大。故可利用此差异测出故障点的位置。

采用声表面小组谐振传感器进行检测，应与电流传感器配合使用。当变压器内部某点发出脉冲放电，可用示波器观测出装于变压器外壳上的超声波传感器输出信号，和接于变压器外壳地线上电流传感器输出信号时间差，通过计算机处理，即可测得变压器内放电点与超声波传感器接处的距离。将超声波检测点移几个位置，从所测得的不同距离，即可准确地判断变压器内故障点的位置。

3　运用化学传感器检测变压器H₂含量

化学传感器包括半导体陶瓷气体传感器、电化学气体传感器、半导体场效应传感器和生物传感器等，半导体陶瓷气体传感器用于检测混合气体中的某一气体(如H₂)的含量。它是采用元件表面基片吸附气体时，其导电率变化极小，若温度升高到300～500℃，则气体与气敏元件表面将产生电子交换，使其电导率发生变化，因而使输出电压升高。据此，如电气设备内部产生的H₂、CO浓度愈大。催化剂加热、温度上升。如温度愈高，气敏元件电导率变化愈大。则输出电压亦愈高。

变压器内部若有局部放电或局部过热等异常情况，其绝缘材料的过热必定会产生H₂、O₂、CO、CO₂及其它碳氢化合物。故而以变压器油中分析其气体即能检测出是否有异常征兆。无论是属于哪一种内部异常情况，H₂总是所产生气体的主要成分。故采用化学传感器，能得以测出H₂含量。具体方法是：在变压器的截止阀与气体室之间装半透膜，只让气体分子通过，不让油透过。在气体室内装置传感器(薄膜气敏传感器或半导体陶瓷气体传感器)对透出的气体进行分析，根据其气体的含量，即可判断变压器内部的异常征兆。