变压器铁芯在线监测系统的应用保证变压器的安全运行

电力变压器是电力系统中最重要的电气设备，运行中一旦出现故障，将会对电力 系统造成严重的后果。正常运行的变压器铁芯一点接地，如果有两点或者两点以上同时接地，刚铁芯与大地之间将形成电流回路，最大电流可以达到几十安培，将会造成铁芯过热，甚至烧毁。目前判断变压器铁芯是否存在多点接地，主要有三种方法：钳形电流表定期监铁芯接地电流的电气方法，测量铁芯对地绝缘电阻法，监测变压器绝缘油特征气体的气相色谱分析法。以上方法存在的不足是不能及时发现铁芯多点接地故障，一旦发生故障，也不能及时采取相应措施。因此，对变压器铁芯接地电流的实时在线监测是十分必要的。

目前，现场人员多采用钳形电流表夹住铁芯接地线来监测其电流，但由于变压器强磁场的干扰，测量值很不精确，甚至出现同一测量点几次测量值差别迥异的情况，这样测量的参考价值值得怀疑;而国内有些单位研制的自动监测装置虽能及时发现多点接地故障，但缺乏故障后的实时监测功能。为此，设计了一种基于GSM通讯的在线监测装置，较好地解决了变压器铁芯接地电流在线监测的问题。为了解决正常状态下接地电流很小，受到的现场干扰却比较严重的问题。

一、目的

大型电力变压器铁芯电流的变化可直接反映出变压器的故障状态——是否存在铁芯多点接地。以往的监测方式是由变电站值班人员使用手持仪器定期进行检测和记录，该方式的最大缺点是不能立即对故障做出反应，存在使事故进一步扩大的严重隐患。随着电力自动化水平的提高和无人值守变电站的增多，迫切需要一种稳定可靠、精度高、功能强的大型电力变压器铁芯电流在线监测装置。本文所描述的装置，就是为此而设计的，具有极高的应用价值。

二、今后的发展

目前国家正在发展智能化电网，而变压器铁芯在线监测系统是构成智能化电网中比较重要的组成部分，国外早在八十年代就已经开始实现对变压器铁芯在线监测系统研究并实现无人化变电站，可以节省大量的人力物力，并能够及时有效的发现变压器铁芯接地点情况，并通过一系列的数据可以分析变压器是否存在多点接地的危险，更好的保证变压器设备的正常运行。目前国家在安全规程中已提出变压器铁芯在线监测的要求，在以后五年内将全部实现变压器铁芯在线监测的部署。国外科技工作者和有关部门对这种定期维修和预防性试验的不足之处早有认识，已纷纷致力于电气设备的在线监测和状态检修研究。它的优点在于可及时发现早期故障征兆，使运行维护人员在故障处于萌芽状态时能够通过检测手段及早消除隐患，从而避免恶性事故的发生，提高了维修质量和效率。随着传感器技术、信号处理技术和计算机技术的发展与应用，作为状态检修基础的电气设备在线监测技术得到了飞速发展，已成为绝缘检测中的一个重要组成部分，它将在很多方面弥补仅依靠定期预防性试验带来的不足之处。通过对铁芯接地电流的在线监测，准确判断铁芯的工作状况，从而有的放矢在铁芯出现故障前及时进行维护，不仅有效的提高了供电的可靠性，还降低了电力系统的运行费用，对保障电力变压器的安全运行具有十分重要的意义。

三、实现的功能

⑴、连续监测铁心接地电流值;

⑵、具有最大电流记忆功能;

⑶、可显示最大电流值和最大电流值时间;

⑷、具有开关信号输出报警;

⑸、报警值可进行就地设定，也可由上位机设定;

⑹、具有RS485远传通讯功能;

⑺、上位机可监测数据，并可查询历史数据

四、线路安装图

五、远程监控实现

远程显示：本系统的数据采集模块能够实时的采集变压器等电气设备的泄露电流参数，并能够通过RS-485传送到串口联网服务器，再传送到电力局域网，串口联网服务器具有自连接功能，即便系统断电，当电源恢复时串口联网服务器也能够自动连到局域网中。

本地显示： 本地显示仪表能够实时显示变压器等电气设备的泄露电流参数，并具有声音报警功能。

六、工作流程

变压器和电抗器的铁芯及其夹持件在绕组的电场作用下，其上面各部位会形成不同的电位或电荷积累，这些电位和电荷达到一定程度就会放电，对变压器的运行构成威胁。为消除这一放电现象，必须将铁芯和夹件可靠接地，使其在变压器运行中始终保持接地电位。如果一点以上的多点接地，将会在铁芯内形成短接回路，短接回路所包括面积中的磁通或漏磁通将会在回响内产生很大的一流，而且接点越多，短接回路越多，环流越大。环流的存在将烧毁接地片和产生放电甚至烧毁铁芯，因此铁芯和夹件必须一点接地。型变压器铁芯接地电流在线监测系统的工作流程介绍如下：

在变压器铁芯、电抗器的铁芯和夹件的接地排上安装泄漏电流传感器，监测铁芯和夹件的泄漏电流，变压器现场安装数据采集柜并和串口联网服务器之间通过RS485电缆连接，串口联网服务器经由路由器最终和服务器监测终端连接。

数据采集柜，将泄漏电流传感器采集到的模拟信号，转化为数字信号，并在数字显示仪表上显示出来。同时通过RS485电缆将数字信号传递到串口联网服务器，通过串口联网服务器和路由器最总到监控中心的服务器实时显示监测数据。

后台管理软件接收记录所有数据，并且提供报警，历史数据查询，趋势分析，报表打印等多种功能。

该项目运行一段时间之后，通过趋势分析，可以看出变压器铁芯接地状况，发现一些潜在的设备故障情况，为电气设备维护人员提供检修依据。

七、上位机的实现

JTX上位机软件分为四个主要部分:主界面,实时数据监测,历史数据查询,图形显示界面。

主界面如图(A),通过主界面对主界面的不同按扭的操作可以方便的进入不同的显示和查询界面。

实时显示界面如图,同过设置按钮完成对监控站点的通信和报警数据设置.通过连接按钮完成与下位机通信显示实时监控数据通过返回按钮回到主界面。

历史查询画面如图,通过对查询方式的选择完成对历史数据快速的查询和删除。

变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件，保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。正常运行时,变压器铁芯需要有一点接地,避免铁芯因悬浮电位放电，其铁芯接地电流很小，约为几毫安到几十毫安，当变压器发生铁芯多点接地故障时，会产生涡流，其铁芯接地电流将增大到几安培甚至几十安培，从而会导致局部铁芯过热，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电,造成轻瓦斯动作甚至重瓦斯动作跳闸，甚至损坏变压器，造成主变重大事故。通过测量变压器铁芯接地电流可直接反映出变压器的故障状态——是否存在铁芯多点接地。我国在《电力设备预防性试验规程》(Q/CSG10007-2004)中5.1“油浸式电力变压器”关于“铁芯及夹件绝缘电阻”的要求：“运行中铁芯接地电流一般不应大于0.1A”。因此，准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。