1、概述
主變壓器，簡稱主變，是變電站中主要用于輸變電的總降壓變壓器，也是變電站的核心部分。主變壓器的容量一般比較大，并且要求工作的可靠性高。盡管主變壓器故障率不高，但是一旦出現(xiàn)故障就會(huì)造成重大的損失。輕則可能會(huì)造成設(shè)備故障；重則會(huì)引發(fā)火情，危及正常的運(yùn)輸安全。因此，分析變壓器的故障原因，并采取相應(yīng)的防范措施具有非常重要的意義。

變壓器主變主要有如下故障：散熱器堵塞造成主變壓器油溫升高

油溫高主要有兩部分原因：一部分散熱器由于風(fēng)路翅片間隙設(shè)計(jì)較小，散熱片間堵塞嚴(yán)重，由于機(jī)車上蓋安裝的散熱風(fēng)道濾塵網(wǎng)強(qiáng)度不高，破裂后卡滯在散熱片間，影響了散熱器通風(fēng)量；另一部分散熱器的上部翅片大面積倒塌，堵塞了翅片之間的間隙，使散熱器通風(fēng)量減少，影響散熱效果。

固體材料絕緣效果下降引起的故障

固體絕緣材料老化使變壓器原有的絕緣性能降低，易產(chǎn)生局部放電，造成變壓器的擊穿損壞。主要有以下三方面的原因：

熱原因造成固體材料絕緣效果下降
變壓器長期超負(fù)荷運(yùn)行，使溫度超過絕緣材料允許的范圍，造成固體絕緣材料高分子鏈斷裂，結(jié)果使材料變脆、 老化，從而導(dǎo)致絕緣性能降低。絕緣油過熱產(chǎn)生的H?與固體絕緣材料在高溫時(shí)產(chǎn)生的 CO 、CO?及C2H4、H?氣體導(dǎo)致絕緣材料過熱老化 。

電氣原因引發(fā)固體材料絕緣效果下降
在正常運(yùn)行中，主變壓器出口發(fā)生突發(fā)性三相短路，變壓器絕緣因大電流產(chǎn)生的電動(dòng)力發(fā)生位移，造成線圈變形 。由于自然原因及人為因素引起的出口三相短路，造成的危害極大，不僅會(huì)給主變壓器帶來致命損傷，且可能導(dǎo)致大面積停電。局部放電能引發(fā)絕緣表面樹枝放電，絕緣材料承受高壓電場時(shí)在其表面或內(nèi)部空隙會(huì)發(fā)生屢次放電，所產(chǎn)生的離子電弧和離子運(yùn)動(dòng)將嚴(yán)重侵蝕絕緣材料，使其絕緣性能下降。

環(huán)境因素引起固體材料絕緣效果下降
若主變壓器周圍存在灰塵、水分、腐蝕性氣體、放射物和油類等，都會(huì)加速固體絕緣材料的老化，影響絕緣效果。雜質(zhì)離子容易造成離子電流和離子碰撞，因此絕緣材料還要起到抗周圍灰塵、氣體侵蝕的作用，而且也要保護(hù)關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體 。

2、需求分析
2.1、行業(yè)應(yīng)用需求
綜合變電站主變的常見故障分析可知，在主變出現(xiàn)故障的前夕都伴隨著自身溫度的升高，因此為了采取有效的防護(hù)措施，根據(jù)主變的溫度進(jìn)行判斷是一個(gè)有效的手段。當(dāng)溫度達(dá)到某一高溫值時(shí)，即判定變電站的主變工作異常，需要采取相應(yīng)的措施排除安全隱患。

2.2、當(dāng)前解決方案
為了能夠準(zhǔn)確掌握的變電站主變的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題規(guī)避因?yàn)樽冸娬局髯児ぷ鳟惓Ｋ絹淼呢?cái)產(chǎn)及安全損失，各電站采取多種措施，其中通過測溫傳感器對主變的溫度進(jìn)行測量，來判斷主變的工作狀態(tài)。

通過傳感器測溫能夠測得當(dāng)前的主變壓器的溫度，判定其工作狀態(tài)，但是由于傳感器測溫是變壓器單點(diǎn)的溫度，即使采用多點(diǎn)放置傳感器測溫也只能獲得局部的溫度信息，因此測得的溫度不夠全面準(zhǔn)確。目前，變電站的主變圧器的測溫是對接消防水炮的，當(dāng)主變的溫度過高時(shí)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)消防水炮對主變進(jìn)線噴水降溫。當(dāng)測溫傳感器測溫不準(zhǔn)確或者異常時(shí)，導(dǎo)致的消防水炮觸發(fā)所帶來的損失是很嚴(yán)重的，因此需要一套更為有效的方法對主變的溫度進(jìn)行測量。

當(dāng)前檢測方法的不足：

局部測溫，不能通過全面的主變溫度場信息進(jìn)行其工作狀態(tài)的判定；
溫度誤判調(diào)動(dòng)消防水炮處理的損失較大。

3、紅外熱像儀方案
熱像儀是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。紅外熱像儀的非接觸式測溫方式，能夠在不影響主變工作的同時(shí)測量其實(shí)時(shí)溫度，在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)采取降溫措施。

在設(shè)計(jì)電站在線式熱成像測溫系統(tǒng)時(shí)，我們采用了前端紅外熱像儀+后端處理軟件的系統(tǒng)解決方案。

前端紅外熱像儀+后端處理軟件的系統(tǒng)解決方案：此套解決方案最大的特點(diǎn)就是全部數(shù)字化，前端使用紅外熱像儀，通過以太網(wǎng)傳輸，數(shù)字信號經(jīng)過交換機(jī)和光端機(jī)傳輸至后端電腦，進(jìn)行視頻圖像的存儲，并通過顯示器實(shí)時(shí)顯示。

前端采集和后端顯示分離的設(shè)計(jì)方式也讓工作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)工作區(qū)的現(xiàn)場，在控制室就可以知道設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，安全、高效。

3.1、雙光監(jiān)測方式
變電站主變監(jiān)測采用紅外光+可見光雙光譜監(jiān)測方式，通過紅外光對主變的溫度場進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)異常溫度時(shí)就給出告警的信號，提醒工作人員采取有效的措施；可見光監(jiān)測加以輔助，實(shí)時(shí)監(jiān)測視場范圍內(nèi)的情況，使得工作人員能夠更為清楚地看到變電站主變的周邊情況，做出正確的判定。

3.2、測溫對象添加
紅外熱像儀測溫是測量整個(gè)視場范圍內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)的溫度，因此在長期的測溫過程中可能會(huì)出現(xiàn)其他非我們關(guān)注的高溫出現(xiàn)在視場中引起誤判，因此我們設(shè)置了測溫對象，通過多邊形測溫對象將主變框選為測溫對象，只關(guān)注該部分的溫度信息，防止誤報(bào)。

4、綜述
綜合考慮用戶的實(shí)際使用情況，及系統(tǒng)的可靠性和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性考慮，在此變電站主變監(jiān)控中我們保留原有的監(jiān)控檢測方式，將紅外熱像儀的檢測的信號和原有的監(jiān)測方式的信號在同一個(gè)管理系統(tǒng)中進(jìn)行串聯(lián)處理，即當(dāng)各種監(jiān)測方式都出現(xiàn)告警時(shí)才觸發(fā)消防水炮進(jìn)行處理。

通過該方式可以有效規(guī)避掉因?yàn)槟骋环N監(jiān)測方式的誤判引起的不必要的消防水炮的調(diào)用，耗費(fèi)人力物力；同時(shí)，又將原來的系統(tǒng)加以利用節(jié)約資源。