論電力變壓器故障檢測(cè)與診斷

1、<p>　　論電力變壓器故障檢測(cè)與診斷</p><p>　　【摘要】電力變壓器是輸電和配電網(wǎng)絡(luò)中最重要的設(shè)備之一，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著舉足輕重的影響。由于電力變壓器設(shè)計(jì)制造質(zhì)量和運(yùn)行等諸多方面的原因，惡性事故和故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本文筆者根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討了電力變壓器故障檢測(cè)與診斷。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】電力變壓器在線(xiàn)監(jiān)測(cè) 故障診斷

2、</p><p>　　[Abstract] the power transformer is one of the most important equipments for power transmission and distribution network, to ensure the safe operation of power system has play a decisive role effec

3、t. Due to the power transformer design and manufacture quality and operation and so on many aspects, m alignant accidents and faults have occurred, seriously affecting the safe operation of power grid. In this paper, bas

4、ed on the author's practical experience, discusses the fault detection and diagnosi</p><p>　　[keyword] power transformer online monitoring and fault diagnosis </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編

5、號(hào)：2095-2104(2013) </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，它一旦發(fā)生事故，則所需的修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，造成的影響也比較嚴(yán)重。隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力變壓器的單機(jī)容量和安裝容量隨之不斷增加，電壓等級(jí)也在不斷地提高。一般而言，容量越大，電壓等級(jí)越高，變壓器故障造成的損

6、失也就越大。近年來(lái)，電力變壓器雖然由于材料的改進(jìn)、設(shè)計(jì)方法和制造技術(shù)的提高，運(yùn)行可靠率有所提高，但仍會(huì)發(fā)生料想不到的事故。 </p><p>　　一、變壓器故障運(yùn)行時(shí)的特征 </p><p>　　電力變壓器在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，除油中氣體成分和電氣參數(shù)發(fā)生變化外，一般常伴有某些部位的外表顏色、氣味、聲音、溫度、油位等的變化，結(jié)合這些變化對(duì)分析與綜合診斷變壓器的故障部位性質(zhì)、程度、趨勢(shì)和嚴(yán)重性

7、等起到一定的作用。 </p><p><b>　　1、外觀(guān)異常 </b></p><p>　　(l)防爆筒薄膜龜裂破損。當(dāng)油枕呼吸器發(fā)生堵塞，變壓器不能進(jìn)行正常的呼吸，會(huì)使得油枕上方空氣壓力變化，引起防爆筒薄膜破損，防爆管失去作用，水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)使絕緣受潮。 </p><p>　　(2)套管閃絡(luò)放電。套管閃絡(luò)放電會(huì)造成發(fā)熱、老化、引起短路

8、甚至爆炸。 </p><p>　　(3)滲漏油。滲漏油是變壓器常見(jiàn)的問(wèn)題。滲漏油的主要部位為大蓋與本體結(jié)合部、放油門(mén)、散熱器間閥接口、氣體繼電器及套管基座等處。 </p><p>　　2、顏色、氣味異常 </p><p>　　變壓器的許多故障都伴隨有過(guò)熱現(xiàn)象，使某些部件局部過(guò)熱，引起有關(guān)部件顏色變化或產(chǎn)生特殊焦臭氣味等。 </p><p>　

9、　(l)線(xiàn)卡處過(guò)熱引起異常。套管與設(shè)備卡線(xiàn)連接部位螺絲松動(dòng)、接觸面氧化嚴(yán)重等使接頭過(guò)熱、顏色變暗并失去光澤。套管污穢嚴(yán)重或有損傷引起異常。套管污穢嚴(yán)重有損傷而發(fā)生閃絡(luò)放電會(huì)產(chǎn)生一種特殊焦臭氣味。 </p><p>　　(2)呼吸器硅膠變色。呼吸器的硅膠一般為變色硅膠或摻有變色硅膠的無(wú)色硅膠，其目的是便于運(yùn)行人員監(jiān)視。硅膠的作用是吸附進(jìn)入變壓器油枕中的潮氣，以免變壓器絕緣受潮。正常情況下變色硅膠應(yīng)呈淺藍(lán)色，若變?yōu)榉?/p>

10、紅色說(shuō)明已經(jīng)失效。 </p><p>　　(3)變壓器氣體繼電器內(nèi)有氣體。正常情況下，變壓器氣體繼電器內(nèi)充滿(mǎn)了變壓器油。若氣體繼電器內(nèi)有瓦斯氣體，會(huì)造成輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)造成重瓦斯跳間。 </p><p><b>　　3、聲響異常 </b></p><p>　　變壓器故障運(yùn)行時(shí)，從運(yùn)行中聲音的變化可發(fā)現(xiàn)與正常運(yùn)行時(shí)有明顯差異。變壓器是靜

11、態(tài)運(yùn)行的電力設(shè)備，正常運(yùn)行時(shí)在交流電磁場(chǎng)的作用下，變壓器器身會(huì)發(fā)出輕微連續(xù)的“嗡嗡”聲，常被稱(chēng)為交流電磁聲，簡(jiǎn)稱(chēng)交流聲。正常運(yùn)行中變壓器發(fā)出的“嗡嗡”聲是連續(xù)均勻的，如果產(chǎn)生的聲音不均勻擁特殊的響聲，應(yīng)視為不正?，F(xiàn)象。 </p><p><b>　　4、溫度異常 </b></p><p>　　(l)內(nèi)部故障引起溫度異常。變壓器內(nèi)部故障，如繞組匝間或相間短路、裸金屬過(guò)熱

12、、鐵心多點(diǎn)接地、渦流增大等，都會(huì)引起變壓器溫度異常。 </p><p>　　(2)散熱器閥門(mén)不通引起溫度異常。新安裝或大修后變壓器散熱器閥門(mén)如忘記打開(kāi)，使變壓器油不能正常循環(huán)散熱，也會(huì)引起溫度升高。 </p><p>　　(3)呼吸器堵塞或嚴(yán)重漏油引起溫度異常。變壓器呼吸器堵塞或油量嚴(yán)重不足也會(huì)影響其散熱效果，導(dǎo)致溫度升高。 </p><p><b>　　

13、5、油位異常 </b></p><p>　　變壓器儲(chǔ)油柜的油位表或油位計(jì)溫度刻度，是標(biāo)志變壓器不同油溫時(shí)的油面標(biāo)志，根據(jù)標(biāo)志可以判斷是否需要加油或放油，運(yùn)行中變壓器溫度的變化會(huì)使油體積變化，從而引起油位的上下位移。 </p><p>　　二、電力變壓器常規(guī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的方法 </p><p>　　1、變壓器繞組變形在線(xiàn)監(jiān)測(cè) </p><p

14、>　　變壓器繞組變形(如軸向、徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等)是由于繞組經(jīng)受了軸向、幅向力的作用以及強(qiáng)大的短路力作用。常規(guī)的吊罩檢查只能看到高壓繞組的狀況，而在高壓繞組內(nèi)部的中、低壓繞組所發(fā)生的形變根本無(wú)法看到。變壓器繞組在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的基本原理是根據(jù)變壓器繞組的短路電抗值的變化進(jìn)行變形與否的監(jiān)測(cè)和判斷。因?yàn)槔@組的短路電抗值與繞組的變形程度、幾何尺寸以及位置變化密切相關(guān)，即短路電抗直接取決于繞組的幾何結(jié)構(gòu)。在工頻電壓不變的情況下，短路

15、阻抗及阻抗中的電感分量與變壓器繞組的幾何形狀及位移相關(guān)。通過(guò)理論研究和實(shí)際測(cè)試，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)繞組短路電抗的變化對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)變壓器繞組變形具有很好的實(shí)效性。 </p><p>　　2、變壓器局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè) </p><p>　　變壓器局部放電是反映高壓電氣設(shè)備狀態(tài)的一個(gè)重要標(biāo)志。因?yàn)楹芏喙收暇a(chǎn)生局部放電。一般情況下，如果變壓器油中發(fā)現(xiàn)了特征氣體則表明其內(nèi)部已經(jīng)存在比較嚴(yán)重的局部放電。局部放電能

16、有效反映變壓器內(nèi)部的絕緣狀況。變壓器局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)借助先進(jìn)的傳感技術(shù)和電子技術(shù)，根據(jù)超聲波原理將高頻聲學(xué)傳感器放在油箱外部以便測(cè)取局部放電或電弧放電所產(chǎn)生的暫態(tài)聲音信號(hào)。 </p><p>　　3、變壓器油性能指標(biāo)在線(xiàn)監(jiān)測(cè) </p><p>　　變壓器油性能的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)專(zhuān)家系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取和人機(jī)接口等幾部分組成。數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能是存儲(chǔ)并及時(shí)提供變壓器油質(zhì)變化的各項(xiàng)

17、指標(biāo)和歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種指標(biāo)和信息中還包括對(duì)油質(zhì)的缺陷分析和處理結(jié)果，可以為監(jiān)測(cè)維護(hù)人員提供詳細(xì)的油性能數(shù)據(jù)。知識(shí)庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)與變壓器分析相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。推理機(jī)的作用是從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)后再以邏輯方式對(duì)油狀況進(jìn)行推理分析。 </p><p>　　三、 DGA故障診斷方法 </p><p>　　1、油中氣體色譜分析法(DGA)的原理 </p><p>　　目前變

18、壓器幾乎都是用油來(lái)絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等)在運(yùn)行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會(huì)逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體，由于含有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔镉兄煌臒岱€(wěn)定性，所以絕緣油隨著故障點(diǎn)溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴，每一種烴類(lèi)氣體最大產(chǎn)氣率都有一個(gè)特定的溫度范圍，故絕緣油在各不相同的故障性質(zhì)下產(chǎn)生不同成分、不同含量的烴類(lèi)氣體。由此可見(jiàn)，油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器

19、絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設(shè)備電氣異常的特征量。 </p><p><b>　　2、三比值法 </b></p><p>　　充油電氣設(shè)備的故障診斷也不能只依賴(lài)于油中溶解氣體的組分含量，還應(yīng)取決于氣體的相對(duì)含量。通過(guò)哈斯特的熱力學(xué)研究結(jié)果表明，隨著故障點(diǎn)溫度的升高，變壓器油裂解產(chǎn)生烴類(lèi)氣體按CH4→C2 H6→C2 H4→C2 H2的順序推移，并且指出低溫時(shí)

20、H2是由于局部放電的離子碰撞游離所產(chǎn)生的。三比值法的原理是根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)部油氣體在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對(duì)濃度與溫度的相互依賴(lài)關(guān)系。從5種特征氣體中選用兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組分組成三對(duì)比值，以不同的編碼表示。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　本文闡述了電力變壓器故障運(yùn)行時(shí)的特征，并分析了電力變壓器常規(guī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的方

21、法，此外還分析了DGA故障診斷方法，具有一定的實(shí)用價(jià)值。進(jìn)入21世紀(jì)電力行業(yè)將有更大的發(fā)展，電力變壓器的故障診斷與狀態(tài)檢修作為我國(guó)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)體制轉(zhuǎn)變、提高電力設(shè)備的科學(xué)管理水平的有力措施，是今后在電力生產(chǎn)中努力和發(fā)展的方向。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]苑世光，對(duì)低壓配電變壓器常見(jiàn)問(wèn)題的探討，黑龍江科技信息，2008