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，但是一旦出現故障就會造成重大的損失。輕則可能會造成設備故障；重則會引發(fā)火情，危及正常的運輸安全。因此，分析變壓器的故障原因，并采取相應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路翅片間隙設計較小，散熱片間堵塞嚴重，由于機車上蓋安裝的散熱風道濾塵網強度不高，破裂后卡滯在散熱片間，影響了散熱器通風量；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
變壓器長期超負荷運行，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，結果使材料變脆、 老化，從而導致絕緣性能降低。絕緣油過熱產生的H?與固體絕緣材料在高溫時產生的 CO 、CO?及C2H4、H?氣體導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生的電動力發(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，不僅會給主變壓器帶來致命損傷，且可能導致大面積停電。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在其表面或內部空隙會發(fā)生屢次放電，所產生的離子電弧和離子運動將嚴重侵蝕絕緣材料，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，都會加速固體絕緣材料的老化，影響絕緣效果。雜質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，而且也要保護關聯的導體 。
2、需求分析
2.1、行業(yè)應用需求
綜合變電站主變的常見故障分析可知，在主變出現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措施，根據主變的溫度進行判斷是一個有效的手段。當溫度達到某一高溫值時，即判定變電站的主變工作異常，需要采取相應的措施排除安全隱患。
2.2、當前解決方案
為了能夠準確掌握的變電站主變的工作狀況，及時發(fā)現問題規(guī)避因為變電站主變工作異常所到來的財產及安全損失，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的溫度，即使采用多點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確。目前，變電站的主變圧器的測溫是對接消防水炮的，當主變的溫度過高時會自動觸發(fā)消防水炮對主變進線噴水降溫。當測溫傳感器測溫不準確或者異常時，導致的消防水炮觸發(fā)所帶來的損失是很嚴重的，因此需要一套更為有效的方法對主變的溫度進行測量。
當前檢測方法的不足：
局部測溫，不能通過全面的主變溫度場信息進行其工作狀態(tài)的判定；
溫度誤判調動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成像物鏡接受被測目標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測量其實時溫度，在發(fā)現異常時采取降溫措施。
在設計電站在線式熱成像測溫系統(tǒng)時，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就是全部數字化，前端使用紅外熱像儀，通過以太網傳輸，數字信號經過交換機和光端機傳輸至后端電腦，進行視頻圖像的存儲，并通過顯示器實時顯示。
前端采集和后端顯示分離的設計方式也讓工作人員遠離危險工作區(qū)的現場，在控制室就可以知道設備的運行狀態(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行監(jiān)測，當出現異常溫度時就給出告警的信號，提醒工作人員采取有效的措施；可見光監(jiān)測加以輔助，實時監(jiān)測視場范圍內的情況，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視場范圍內每一個點的溫度，因此在長期的測溫過程中可能會出現其他非我們關注的高溫出現在視場中引起誤判，因此我們設置了測溫對象，通過多邊形測溫對象將主變框選為測溫對象，只關注該部分的溫度信息，防止誤報。
4、綜述
綜合考慮用戶的實際使用情況，及系統(tǒng)的可靠性和項目的經濟性考慮，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管理系統(tǒng)中進行串聯處理，即當各種監(jiān)測方式都出現告警時才觸發(fā)消防水炮進行處理。
通過該方式可以有效規(guī)避掉因為某一種監(jiān)測方式的誤判引起的不必要的消防水炮的調用，耗費人力物力；同時，又將原來的系統(tǒng)加以利用節(jié)約資源。
