套管监测技术

变压器套管故障的在线监测技术摘要：本文介绍了利用光纤传感器监测变压器外壳故障的原理，提出了基于光纤传感器的套管故障实时在线监测管理系统的应用方案。

关键词：变压器；套管；光纤传感器；在线监测引言在变压器结构中，外壳是一个重要的组成部分，它将变压器内部的高压和低压引线引至油箱外部，充当接地绝缘和固定引线。

一般要求套管除符合规定的电气强度和足够的机械强度外，还必须在运行中具有良好的热稳定性和密封性，并能承受短路过热的瞬间。

变压器套管通常因各种原因导致失效，主要失效模式为局部放电，漏电，内部绝缘问题。

一旦套管失效，就有可能造成大面积停电，严重影响整个电网的安全运行。

因此，有必要监测和诊断变压器套管的状况。

传统的变压器外壳通过离线检测进行监控。

这样就很难在短时间内或无限期地发现故障，从而不可能及时发现故障，及时判断并及时修复故障。

随着技术的发展，红外测温，油色谱分析，介电绝缘测试等一些在线监测方法也逐步引入到维护工作中。

这些试点项目可以帮助人们及时了解套管的运行状况，并使维护或事故诊断更有针对性。

上述检测技术取得了不同程度的成功，但也具有局限性，包括强电磁场干扰和环境噪声，气体传感器选择性差等。

由于其体积小，灵敏度高，抗电磁干扰，复用能力强，可在恶劣环境下工作，更适合在复杂的电磁环境中工作。

本文采用全光纤传感器监测变压器套管的实时状态，结合计算机技术，信息处理技术，设计一套完整的实时在线综合智能监测系统进行实时监测进行套管操作，诊断和预警，消除事故发生，尽量减少事故造成的损失。

1变电检修中使用在线监测技术的重要意义在不断的检查和实践中，在线检测技术的合理性得到了验证，这种技术的推广，非常有利于变电站的维护工作。

在线监测技术可称为一种非常新型的监测方法，目的是获取数据，然后分析数据带来的故障维修参考价值。

我们都知道设备的性能与运行状况有关，设备故障的概率比较大。

一般情况下，设备故障造成的损失是无法估算的，而在线监测技术可以很好地处理这个问题。

变压器高压套管在线监测数据阐述电气设备在线监测技术是一种在运行状态下对电气设备的绝缘参数进行监测的方法，充分利用了传感器、计算机、数字信号处理等技术，连续或周期性地采集设备运行过程中的绝缘参数，能够准确地监测运行设备的绝缘状态，为电气设备的状态检修提供依据，为电力系统的安全可靠运行提供保障。

目前，西双版纳供电局在线监测系统主要对变压器高压套管、电流互感器、电容式电压互感器、避雷器等容性设备进行绝缘监测，通过定期对绝缘监测数据进行收集分析来判断设备的运行状况。

1 变压器高压套管在线监测高压套管作为电力变压器的重要设备，它能使变压器高压导线安全地穿过变压器箱盖，与其他电气设备连接，它的安全稳定运行对变压器来说具有重要意义。

当高压套管内部绝缘发生劣化、受潮时都会导致介损值增加，所以根据介损值的变化可以较灵敏地反映出绝缘受潮和其他某些局部缺陷。

高压套管在线监测系统技术原理是通过高精度传感器，测出高压套管末屏电流的幅度和相位，通过系统电压测量单元测得系统电压的幅度和相位。

由于损耗等效电阻的存在，流经末屏接地线的漏电流与系统电压间相位差并不是90°，而是存在δ的偏差。

介损P与δ关系为：P=UIctanδ=U2ωCtanδ，因此一般用tanδ来表征介损值，并且电容C变化导致的Ic的改变也会在δ中表现出来。

2 故障发现2014年9月25日，某110kV变电站容性设备在线监测系统进行检查维护，当调取在线监测数据进行查看时，发现110kV 1号主变110kV高压套管C相介损值有明显增加的趋势，而A相及B相套管却未见异常，通过调取2011～2014年同一月份时间节点的在线监测数据进行对比，如表1所示。

调取2014年近5个月在线监测数据进行对比，如表2所示：分析以上数据及变化趋势，C相套管介损值在2014年较前三年发生明显突变，而且在2014年近5个月内有明显增长的趋势，通过检查C相套管在线监测系统的装置及接线情况，未发现任何异常，且C相在线监测系统与另外A、B两相套管在线监测系统运行于同样的外部环境中，可以排除系统受干扰造成的数据异常情况，初步判断C相套管介损值真实存在明显增长趋势，套管内部可能存在绝缘劣化或受潮情况。

变压器套管绝缘在线监测仪的技术特点及工作原理变压器套管绝缘在线监测仪的技术特点套管绝缘在线监测系统应包含套管末屏电流采集单元、PT二次电压采集单元、数据测量及其系统掌控单元、就地显示单元、网络通讯单元及后台分析管理软件等六个部分构成：1、末屏电流采集单元依据变压器套管的末屏结构，提出相搭配的连接方式，制作出相搭配的连接件。

采集单元内部应加入相应的限压保护电路及雷电冲击保护电路等。

该单元应具有良好的屏蔽保护作用，避开引入外界干扰信号。

2、PT二次电压采集单元连接中控室内相应的PT接线端子，通过电缆将其引致监测装置内部端子。

3、数据测量及其系统掌控单元数据测量单元安装在变电站电气设备的运行现场，每三台变压器（单相变压器）安装一套；该单元可就地监测变压器套管的绝缘特征参量，通过计算处理把测量结果就地显示并以数字方式通过通讯总线，传送到变电站的后台服务器。

该单元须在已有的电流信号采集通道及PT电压信号采集通道基础上，附加1路温度采集通道；对监测数据进行实时修正，从而综合分析采集信息，精准明确反映套管绝缘情形。

该单元应具有长期工作的稳定性，且能有效抑制谐波干扰的影响。

4、就地显示单元考虑到现场太阳直晒情况，就地须接受320×240大屏幕白底黑字液晶屏幕显示。

可实时显示套管电容量Cx、介质损耗值tanδ、末屏电流等数值。

并配置相应的按键，从而实现相关参数的调整。

5、网络通讯单元可选择RS485/ RS232/USB/光口等接口，亦需有多种通讯规约可选，如Modbus RTU、IEC61850等。

zui终可在在总服务器上实现全部现场变压器套管绝缘情形的综合分析、集中监控。

6、后台分析管理软件接受智能软件辨别系统，实现全天候实时在线监测，系统操作界面友好；监测系统接受先进的监测原理及软硬件优化设计，使系统能够有效滤除各种干扰，牢靠发觉变压器内部隐患。

产品参数1.精准度：Cx:±（读数×1%±2pF）tgδ:±（读数×1%±0.0005）2.抗干扰指标：在电流谐波达到50%时仍能达到上述精准度3.电容量范围： 3—700pF4.tgδ范围：不限，辨别率0.001%。

夹套管内管壁厚DR检测技术研究及应用夹套管是一种常用于石油钻井和地热开发中的管道，由内、外两层金属管组成，内层管用于输送油气或热媒，外层管则用于保温和保护内层管。

夹套管的管壁厚度是其关键性能指标之一，直接关系到其使用寿命和安全性能。

因此，夹套管内管壁厚DR检测技术的研究和应用对于夹套管的质量控制和安全使用具有重要意义。

夹套管内管壁厚DR（Double-Ring）检测技术是目前应用较为广泛的一种非破坏性管壁厚度检测方法。

该方法主要通过探测内管壁上的损伤或裂纹以及厚度变化的异常情况，从而判断内管的壁厚是否满足要求。

夹套管内管壁厚DR检测技术具有高效、快速、无损和精确的特点，能够有效地提高夹套管的质量控制能力和安全性能。

夹套管内管壁厚DR检测技术的核心是通过仪器设备对内管壁进行高精度扫描，并利用数据分析算法对采集到的数据进行处理和解析。

夹套管内管壁厚DR检测设备通常由探测器、数据采集系统和分析软件组成。

探测器主要负责对夹套管内管壁进行扫描，采集到的数据通过数据采集系统传输到计算机进行处理和分析。

1.夹套管生产过程控制：通过对夹套管内管壁厚度的在线检测和实时监测，可以提高夹套管的生产过程控制能力，避免因质量问题导致的生产事故和产品不合格。

2.夹套管运输和安装前检测：在夹套管运输和安装前，对夹套管的内管壁进行检测可以确保夹套管的质量符合要求，减少因管道损伤或厚度异常而导致的安全事故。

3.夹套管使用过程监测：通过定期对夹套管内管壁进行检测，可以实时监测夹套管的壁厚变化情况，及时发现并处理管道的各类问题，保障夹套管的安全运行。

4.夹套管维修和更换：当夹套管的内管壁存在损伤或厚度不足时，需要对夹套管进行维修或更换。

夹套管内管壁厚DR检测技术能够准确地确定夹套管的具体问题，并为维修和更换提供科学依据。

总之，夹套管内管壁厚DR检测技术对于夹套管的质量控制、安全性能提升以及延长使用寿命具有重要意义。

随着技术的不断进步和应用的不断推广，相信这一技术将在夹套管领域得到更广泛的应用。

变压器套管介质损耗在线监测及故障诊断系统摘要：随着国民经济的迅速增长，对电力系统的依赖也日益增大，停电事故造成的损失也越来越大。

变电站主变压器是电力系统的主要设备，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全及供电的可靠性。

为保证电力系统的安全运行，必须加强对变电站主变压器绝缘的监测。

套管是变压器中一种重要的部件，介质损耗因数是反应电容型套管绝缘状况的重要特性参数，在线监测变压器套管的介质损耗（简称介损）是判断其绝缘状况的有效手段。

本设计采用DSP和CPLD实现套管在线监测终端设计。

本文重点阐述了基于谐波分析法对介质损耗角的在线提取以及终端锁相倍频电路设计和基于灰关联方法对套管故障诊断的分析，为提高监测精度，采用B码时钟实现异地高精度同步采样。

经试验表明，系统工作稳定可靠、能够精确在线测得变压器套管的介质损耗。

关键词：套管；介质损耗；在线监测； DSP；CPLD0引言变电站主变压器是电力系统的主要设备，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全及供电的可靠性[1-2]。

一旦发生失故，造成的损失或影响巨大。

我国从20世纪50年代开始，主要根据《电气设备预防性试验规程》的规定对电气设备进行定期的停电试验、检修和维护，这些预防性试验发挥了一定的积极作用，大量严重受潮和有明显缺陷的设备被检查出来。

但由于这种停电检修和试验是定期进行，难以及时反映设备内部的绝缘潜伏性故障，具有一定的盲目性，同时也造成了大量人力物力的浪费，而且试验电压往往要低于运行电压，因此其等效性相对较差，对某些缺陷反映不够灵敏，不能完全适应电网的安全、经济、稳定运行需求。

据不完全统计，1985~1990年间全国有80%的变压器事故是在预防性试验合格的情况下发生的[3-4]。

因此，基于状态的维修方式逐步代替基于时间的维修方式是电力系统设备维修发展的必然趋势，而电气设备绝缘在线监测技术作为实行状态维修的前提，已成为近年来国内外高压领域的研究热点[4-6]。

电厂变压器套管绝缘性能在线监测技术分析摘要：套管是电厂变压器的附件重要组成单元之一，其为变压器与高压母线的桥梁。

套管在运行过程中一旦出现绝缘性能故障，将导致电力系统停运，造成严重变压器事故。

基于此，本文在简单介绍在线监测技术原理的基础上，分析了电厂变压器套管绝缘性能检测方法，并对电厂变压器套管绝缘性能在线监测方案进行了深入研究，以期能够提升套管绝缘性能实时在线监测的精确性，确保套管安全运行。

关键词：系统变压器；绝缘性能；套管前言电厂电气设备在长期运行过程中将普遍面临绝缘老化的问题，而绝缘性能直接引发安全隐患。

针对套管设备的绝缘性能，我国相关企业进行了电气设备预防性试验，针对各种电力设备设置了不同的检修周期与方式。

随着居民生产生活用电量的进一步加大，传统离线检修无法满足电厂需求，在此基础上，在线监测方法有效融合了通信技术、数据处理技术、信号采集技术、智能传感器技术，实现了套管绝缘状态信息的实时获取，降低了监测过程中的人力物力投入，提升了电厂套管运行的安全性。

1电厂变压器套管绝缘性能在线监测原理电厂变压器绝缘套管绝缘性能的在线监测实际上就是对其性能的试验与检测，主要包含分析诊断系统、传感器系统与信号采集系统。

信号采集系统利用传感器获收集变压器绝缘套管状态相关信息并进行相关信息的处理与传递，将信息交递给分析诊断系统；数据信号经过分析诊断系统的处理与诊断，可以得出变压器绝缘套管的绝缘性能状态，评估变压器绝缘套管使用寿命。

2电厂变压器套管绝缘性能检测方法2.1离线检测法离线检测法是一种传统变压器绝缘套管绝缘性能检测方法，在进行监测的过程中，相关工作人员首先要保证变压器绝缘套管停止带电运行，之后人工拆除变压器绝缘套管，加压模拟变压器绝缘套管带电运行状况，从而得到该状态下变压器绝缘套管绝缘状态。

在变压器绝缘套管离线检测法当中，最常用的方法为电桥法，该状态下的运用原理基本等同于变压器绝缘套管带电运行工作原理，因此该方法数据信息更为准确，但是在具体使用时可能会出现变压器绝缘套管两端电压不达标的情况。

INSULATION DIAGNOSTIC CENTER绝缘诊断中心上海市闵行区新俊环路188号8号楼A座302室Web: www.weidmann- BM变压器套管介质损耗和电容在线监测系统油浸式电力变压器高压侧套管介质损耗值在线监测解决方案Weidmann Diagnostic Solutions Inc魏德曼诊断技术有限公司INSULATION DIAGNOSTIC CENTER绝缘诊断中心上海市闵行区新俊环路188号8号楼A座302室Web: www.weidmann- BM变压器套管介质损耗和电容值在线监测技术概述变压器的高压侧套管易受高介电及热应力影响，高压侧套管故障是引起被迫停运及变压器故障的主要因素之一。

一些研究表明套管故障占到变压器故障的40％。

还有数据显示52％的套管故障是很严重的，会引起即发火灾导致间接危害。

变压器套管最常见的两种故障是湿气浸入和内部局部放电引起的。

最近套管制造商已经发布了关于套管绝缘油内的腐蚀性硫作用引起局部放电及套管故障的公告。

湿气可以通过腐蚀的垫圈材料，裂缝以及松动的端子进入套管。

湿气会引起介损的增大因此导致功率因数增大。

套管绝缘情况继续恶化，会引起容性层故障而且在外观上可以看到有局部放电的痕迹。

探测套管绝缘恶化的方法是我们所熟知的传统的离线测试，常温下进行的10kV离线测试需要较长的测试间隔而且测试结果不尽如人意。

套管的在线监测可以提供所有天气，负载以及电压条件下的测试数据，而且具有和离线测量同样的灵敏度。

因此，采用功率因数和电容的在线监测是非常有效且可靠的诊断工具。

一种灵敏的在线获得这些参数的方法是和电流法。

该在线监测方法的基础是比较三相套管系统的绝缘特性。

通过定向的增大测试抽头的电流，即可确定套管的状态。

如果是同样规格的套管且系统电压平稳，和电流即为零。

当然实际安装中是不可能的。

监测技术：如图1所示，图中给出了典型的电容式套管内的电容分布。

故套管带电后，泄漏电流较电压相角提前90º（如图2所示）。

变压器套管绝缘在线监测仪的技术特点变压器作为电力系统中的重要组成部分，其性能的稳定与否直接关系到整个电力系统的运行效率和稳定性。

在变压器的运行周期中，绝缘系统是一个容易受到破坏的部分，而变压器套管绝缘属于一种易损部件，其损耗及老化程度对变压器的安全运行和使用寿命有着重要的影响。

为此，研发一种能够在线监测变压器套管绝缘损耗和老化程度的设备显得尤为必要。

变压器套管绝缘在线监测仪就是一种能够在线监测变压器套管绝缘的损耗和老化程度的设备，其主要技术特点如下：1. 能够实现在线监测变压器套管绝缘在线监测仪是一种能够实现在线监测的设备，它利用了传感器技术和无线通信技术，能够实时监测变压器套管绝缘的损耗和老化程度，通过云监控系统实时记录和分析数据，为产生的问题提供快速的诊断和解决方案。

2. 智能化分析算法变压器套管绝缘在线监测仪采用智能化分析算法，可以对监测到的数据进行精准的分析。

通过设备自适应和学习算法，可以对变压器套管绝缘的老化程度进行精准的估计，并提出相应的预警和建议。

这样，就能够在变压器套管绝缘发生问题之前及时发现问题，以便于更好地保障变压器的安全运行。

3. 高可靠性对于变压器套管绝缘在线监测仪来说，其重要性不言而喻，因此它的可靠性也尤为重要。

监测仪器所采用的传感器、采样器等设备，必须具有卓越的可靠性，确保监测结果的准确性和真实性。

在设计方面，变压器套管绝缘在线监测仪采用了多重的硬件和软件保护机制，充分保证了仪器的可靠性和稳定性。

4. 安全保障变压器套管绝缘在线监测仪是一种嵌入式设备，其数据的安全性和保密性也十分重要。

该设备采用安全密钥通信技术，对数据进行了加密传输，以确保用户数据的安全性和隐私保护。

同时，该设备还支持远程控制和管理，方便用户远程进行设备的配置和管理。

综合来看，变压器套管绝缘在线监测仪是一种实现在线监测的智能设备，其智能化分析算法、高可靠性和安全保障机制，能够为变压器套管绝缘的损耗和老化程度提供全面的监测和保障，为变压器的安全运行提供了重要的技术支持。

TMB套管在线监测系统设计原理和技术特点TMB套管在线监测系统设计原理和技术特点变压器套管在线监测仪MODEL TMB系统能够持续稳定地监测变压器套管的介质损耗、泄漏电流、母线电压、阻性电流等参数，并根据其变化趋势来监测变压器套管的运行状况。

本系统能够在典型的变电站和发电厂环境下运行。

该系统的技术特点主要表现在如下几个方面：一、系统的结构形式和测量原理变压器套管在线监测仪MODEL TMB是用来实时监测变压器套管的专用仪器。

华电云通公司的变压器套管在线仪采用高性能微小电流传感技术测量变压器套管的介质损耗等参量。

监测仪可以在变压器带电的状态下24小时不间断运行。

监测仪可以发现变压器套管潜在的故障。

可以在变电站的室外环境长期稳定运行。

变压器套管在线监测仪MODEL TMB是一种精密的装置，具有世界顶尖技术水平。

主要有以下几个关键技术环节：微小电流传感环节，小信号无失真放大环节，绝缘性能高精度测试环节和故障判断专家诊断环节。

监测仪的心脏是一个特制的微小电流传感器，可以把微小的电流无失真地转换成大信号输出。

监测仪可以测量套管的母线电压、电容量、泄漏电流、介质损耗、阻性电流、环境温度、环境湿度等参量。

微小电流传感器安装在变压器套管的末屏上，微小电流信号在传感器本地被转化为大电压信号，采用先进的屏蔽电缆将电压信号传输到仪器的处理电路中。

处理电路完成电压信号的数字化转换，并计算得到各种表征套管性能的参数。

各种参数通过RS-485总线送到上位机专家系统，进行故障诊断等处理。

图1是变压器套管在线监测仪的原理示意图。

变压器套管末屏电流传感器变压器套管在线监测仪屏蔽电缆专家系统RS-485图1 变压器套管在线监测仪原理示意图监测仪可以在很短的时间内完成信号的采集、处理及传输。

一旦测量完成，你可以使用TMmonitoring（变压器在线监测系统配套的上位机软件）来进行数据的浏览和数据追踪。

各种监测数据既可以在上位机通过TM monitoring进行浏览，也可以通过Internet访问上位机进行浏览。

基于无线传感技术的主变套管在线监测系统技术资料设备简介电力系统的规模日益庞大，现代工业和人类文明对电力系统供电可靠性和优质性的要求与日俱增。

要经营这样一个超大规模的工业系统，强化现代化科学化管理的意义尤为重要，设备管理是电力企业管理的重要组成部分，在线监测和故障诊断是现代设备管理的手段和核心所在。

供电设备管理的优劣，对设备的健康状况、运行性能以及供电的可靠性影响极大。

以设备检修管理为例，过去供电企业长期实行以时间周期为基础的设备定期检修制度。

其检修等级、周期，均按照主管部门颁发的全国统一的规程规定执行，检修项目统一，检修间隔统一，检修工期统一。

这种传统的检修制度，在以往的定检中也确实发现了设备的缺陷和故障，并及时消除，曾起到一定的积极作用。

但是，随着供电技术装备水平的提高和深入，原有检修制度已不适应现有设备的运行需要，因此提出了状态检修的课题。

电网设备状态检修是指根据电网设备的运行状态合理安排检修时间和检修项目，其基本思想是：设备应尽可能长时间地处于运行状态，只要设备结构和性能即将破坏的临界状态才停运检修，改变以时间为基准的预防性检修为以状态为基准的响应性检修，做到该修才修。

所以说，状态检修亦称视情检修、预知检修、适应性检修等。

它与“定期计划检修”的主要区别是以实际运行状态取代固定的检修周期。

状态检修可以减少停电次数，提高供电可靠性；可以减少检修的费用开支，提高经济效益；可以减少设备事故和避免人身伤亡事故。

从设备事故状况来看，其事故率曲线是一个所谓U形曲线，在投入的开始阶段，事故率偏高，以后逐渐进入稳定期，直至绝缘老化而发生事故，如果能达到理想的状态检修，一方面能及时反映设备的运行状况，避免事故的发生，另一方面可减少停电检修所带来的意外事故和停电时间，从国外资料统计来看，实施状态检修可使每年用于设备的维护修费用减少25%~50%，故障停电时间减少75%，设备寿命大约可提高1.6倍。

二、监测主要内容及技术指标基本技术指标要求：相对介损：±0.5%；泄漏电流：±0.5%电容比率：±1%工作环境：温度-20°C~80°C，湿度0~95%三、监测设备明细：四、设备挂装设备固定是整个施工过程中的一个重要环节，设备地固定不仅直接关系到整个系统的一个整体外观形象，而且对于以后的工作也有相当大的影响，比如：设备安装的位置不适当，不仅会影响到整个系统外观，而且还可能会使以后的工作不便于开（如：不方便传感器的穿芯），有的甚至还会导致以后的维护不方便。