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電力變壓器常見(jiàn)故障及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

2014-04-26 10:59:44王俊寧姚莉
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年13期
關(guān)鍵詞:在線檢測(cè)變壓器故障

王俊寧 姚莉

摘 要:社會(huì)的快速發(fā)展,對(duì)電能的需求量不斷增加,這就促使電力系統(tǒng)的容量和電壓系統(tǒng)都在不斷的增加,電力設(shè)備無(wú)論是數(shù)量還是技術(shù)含量都得以不斷的提升,而且呈現(xiàn)復(fù)雜多變性。電力系統(tǒng)中其核心設(shè)備即是電力變壓器,其承擔(dān)著電壓轉(zhuǎn)換和電能分配的主要任務(wù),所以其運(yùn)行的安全性至關(guān)重要。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,電力變壓器發(fā)生故障是在所難免的,所以需要我們對(duì)電力變壓器的常見(jiàn)故障進(jìn)行了解,以便于能夠及時(shí)、快速的對(duì)故障進(jìn)行診斷和排除。近年來(lái),在變壓器故障檢測(cè)技術(shù)中,在線監(jiān)測(cè)技術(shù)取得了較快的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)的需求。

關(guān)鍵詞:在線檢測(cè);變壓器;故障

前言

在電力系統(tǒng)中,變壓器起著非常關(guān)鍵的作用,其可以將交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓和交流電流,從而更便于傳輸?shù)男枰?。所以電力變壓器可以說(shuō)是電力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)暮诵?,為人們?cè)谏a(chǎn)和生活中提供重要的電能供應(yīng),所以電力變壓器運(yùn)行的安全性是非常重要的,其作為電網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備,一旦發(fā)生故障,則會(huì)導(dǎo)致其正常運(yùn)行受到較大的影響,甚至可對(duì)導(dǎo)致自身受到損壞,無(wú)法正常的供電,對(duì)社會(huì)和電力企業(yè)所帶來(lái)的損失是無(wú)法估量的。所以保證變電壓的正常運(yùn)行,對(duì)其常見(jiàn)的故障進(jìn)行掌握,加強(qiáng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的水平,這是確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1 變壓器常見(jiàn)故障及原因分析

電力變壓器運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生一些較為常見(jiàn)的故障,這些故障的存在使變壓器的正常運(yùn)行受到不同程度的影響,所以需要針對(duì)導(dǎo)致這些故障的原因進(jìn)行分析,從而及時(shí)清除故障,確保電力變壓器的正常運(yùn)行。

1.1 短路故障

變壓器發(fā)生短路故障時(shí),通常都會(huì)在出口電路的位置發(fā)生,而當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí),由于短路電流會(huì)比額定的電流大許多,所以會(huì)導(dǎo)致變壓器繞組產(chǎn)生大量的熱量,導(dǎo)致繞組變形或是絕緣受到損壞的情況發(fā)生,同時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部的一些壓緊裝置、套管及油箱等也會(huì)帶來(lái)不同程度的變形及損壞,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

1.2 放電故障

變壓器在運(yùn)行過(guò)程中放電故障是較為常見(jiàn)的故障,而故障發(fā)生的位置不同,其放電的類(lèi)型也不一樣,在絕緣層內(nèi)的氣隙及油膜發(fā)生放電時(shí)則屬于局部放電,而導(dǎo)致火花放電情況發(fā)生時(shí),多是由于油中有雜質(zhì)滲入進(jìn)去而導(dǎo)致的,另外當(dāng)繞組匝間層的絕緣被擊穿后,則會(huì)導(dǎo)致電弧產(chǎn)生高能量放電現(xiàn)象。

1.3 絕緣故障

變壓器絕緣是變壓器在正常工作、運(yùn)行的基本條件。電力變壓器絕緣有主絕緣和繞組縱絕緣,主絕緣一般是指輻向主絕緣(即繞組與鐵心間,高、低壓繞組間以及高壓繞組的相間)和繞組端部主絕緣(繞組端部至接地體間和兩繞組之間的端部)以及引線至接地體和其相對(duì)應(yīng)部分的絕緣等,繞組縱向絕緣是指滿足變壓器運(yùn)行中沿線段間及匝間電位梯度而采取的絕緣措施。電力變壓器通常采用礦物油作為絕緣和散熱的媒質(zhì),采用絕緣紙及紙板來(lái)絕緣。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中,這些化合物由于受電場(chǎng),水分、溫度、機(jī)械力的作用,會(huì)逐漸劣化,引起故障,并最終導(dǎo)致變壓器壽命的終結(jié)。

1.4 鐵心多點(diǎn)接地故障

變壓器運(yùn)行過(guò)程中,如果其內(nèi)部鐵心有兩點(diǎn)或是多點(diǎn)出現(xiàn)接地的情況發(fā)生,則會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)的鐵心在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障,使變壓器受到損害,所以一旦發(fā)現(xiàn)有多點(diǎn)接地情況發(fā)生時(shí),則需要及時(shí)進(jìn)行處理。

1.4.1 實(shí)施開(kāi)箱檢測(cè)方法。若安裝后未執(zhí)行箱蓋定位銷(xiāo)徹底清除而導(dǎo)致多點(diǎn)接地,便需采取有效的應(yīng)對(duì)措施,如將其定位銷(xiāo)翻轉(zhuǎn)或排除;若夾件的墊腳絕緣板受損退落,可遵照絕緣準(zhǔn)則替換與之相等厚度的紙板。但由于夾件的肢板臨近鐵心會(huì)引發(fā)翹起的疊片碰撞,因此,需合理調(diào)整夾件避免發(fā)生故障。還應(yīng)徹底排除油中金屬的異物、雜質(zhì)與金屬顆粒,保持變壓器油干燥。

1.4.2 運(yùn)用直流電流的沖擊措施。及時(shí)的解開(kāi)變壓器的鐵芯接地線,在變壓器的鐵芯和油箱間施加適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?,人為產(chǎn)生短時(shí)大電流沖擊。通常情況下將沖擊的次數(shù)控制在3至5次,另外為有效去除鐵心的多點(diǎn)接地效果也直接清理掉鐵心其他多余的接地點(diǎn)。

2 變壓器的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

為了更好的確保變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性,目前變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的出現(xiàn),有效的保證了對(duì)變壓器故障的預(yù)防。變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)對(duì)變壓器運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和參數(shù)信息進(jìn)行收集及分析,從而對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,及時(shí)發(fā)現(xiàn)初始階段的故障,而且實(shí)現(xiàn)對(duì)故障運(yùn)行和發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),進(jìn)行科學(xué)有效的處理。通過(guò)各國(guó)對(duì)變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,在實(shí)踐工作中獲取了較多的經(jīng)驗(yàn),這對(duì)于預(yù)防變壓器故障的發(fā)生起到了極其重要的作用。

2.1 油中溶解性的氣體檢測(cè)技術(shù)

變壓器在實(shí)際運(yùn)行時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定的變化,這時(shí)所產(chǎn)生的故障則會(huì)導(dǎo)致氣體有所變化,而通過(guò)對(duì)油中氣體自身的成分、含量及產(chǎn)氣率來(lái)和故障時(shí)氣體進(jìn)行對(duì)比,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷。而典型的油中溶解性氣體,包括有C2H6、CO、H2、C2H4、CH4及C2H2,均是在通常應(yīng)用于驗(yàn)證分析的特征氣體。在具體的檢測(cè)出各項(xiàng)氣體的成分與其含量后,借助特征氣體方法及比值法等手段來(lái)有效辨別變壓器的內(nèi)部故障。

2.2 局部放電的在線檢測(cè)技術(shù)

一般情況下,變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)部在出現(xiàn)故障或操作條件不適時(shí),會(huì)導(dǎo)致局部放電(PD)。經(jīng)大量的實(shí)踐研究表明,PD的應(yīng)用水平及其增長(zhǎng)速率若出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)化,可認(rèn)為變壓器的內(nèi)部發(fā)生的轉(zhuǎn)化及反饋至絕緣中,因一些缺陷導(dǎo)致的固體絕緣空洞、氣泡及金屬粒子等。

當(dāng)變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)不暢及內(nèi)部有故障發(fā)生時(shí),則會(huì)導(dǎo)致局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而引發(fā)局部放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。而當(dāng)變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),則很難檢測(cè)到局部放電的情況,這就需要利用傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè),所以需要在變壓器內(nèi)部裝設(shè)傳感性,從而利用繞組運(yùn)行時(shí)的特定頻率范圍顯現(xiàn)出來(lái)的電路特征來(lái)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。而變壓器得局部放電實(shí)施在線測(cè)量及定位時(shí),需收集每一項(xiàng)繞組的首末端信號(hào)實(shí)施放大、濾波與數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用多路的模擬開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確的接入接口的電路,借助單片機(jī)實(shí)施控制及運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理,可實(shí)行依次測(cè)量定位其每個(gè)實(shí)施操作的變壓器繞組中。

2.3 紅外線測(cè)溫技術(shù)的運(yùn)用

利用紅外線測(cè)溫技術(shù)可以有效的對(duì)接觸不良、過(guò)負(fù)荷及鐵芯接地等故障所導(dǎo)致的過(guò)熱現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè),其主要是利用紅外線探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),其檢測(cè)的信號(hào)利用監(jiān)視屏等顯示出紅外線熱成像圖,這樣就可以對(duì)故障導(dǎo)致的回路過(guò)熱現(xiàn)象及時(shí)發(fā)現(xiàn)和顯示出來(lái),從而準(zhǔn)備的找到故障點(diǎn)進(jìn)行維修。

2.4 其他監(jiān)測(cè)措施的運(yùn)用

低壓脈沖測(cè)試也可作為一項(xiàng)實(shí)用、有效的變壓器實(shí)時(shí)狀態(tài)的探測(cè)方案,經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證已應(yīng)用在檢測(cè)變壓器能否通過(guò)短路試驗(yàn)的有效措施。另外,電路繞組間運(yùn)行的漏感測(cè)試、絕緣電阻驗(yàn)測(cè)及油的相對(duì)性濕度檢測(cè)等也可作為變壓器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)實(shí)用方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與變壓器的正常運(yùn)行具有十分密切的聯(lián)系,但由于變壓器在運(yùn)行過(guò)程中一些人為操作失誤、避雷及接地保護(hù)措施不利等都會(huì)導(dǎo)致變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性受到影響,導(dǎo)致故障的頻繁發(fā)生,所以利用在線監(jiān)測(cè)裝置不僅有效的對(duì)故障起到了預(yù)防的作用,而且使變電站的運(yùn)行管理水平得到較大程度的提升,特別是洞中溶解氣體和故障診斷技術(shù)在變壓器的實(shí)際故障監(jiān)測(cè)和診斷中更具有實(shí)用性,所以需要加強(qiáng)研究的力度,從而使變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)更加準(zhǔn)確、靈敏和快速,使變壓器診斷技術(shù)開(kāi)始向智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展,確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳愛(ài)國(guó).變壓器常見(jiàn)故障及其在線檢測(cè)技術(shù)[J].鎮(zhèn)江高專(zhuān)學(xué)報(bào),2009(2):37-39.

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