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[摘 要] 文章介绍了电力变压器的常见缺陷和故障,并分析了这些故障对变压器的危害,并对消除故障的方法进行了归纳总结,此外还分析了变压器常用的在线监测技术,具有一定的工程实用价值。
[关键词] 电力变压器 故障 诊断
1、引言
在电能的传输和配送过程中,电力变压器是能量转换、传输的核心,是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路,是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统,而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏,还会中断电力供应,给社会造成巨大的经济损失。
2、常见故障及其诊断措施
2.1变压器渗油
变压器渗漏油不仅会给电力企业带来较大的经济损失、环境污染,还会影响变压器的安全运行,可能造成不必要的停运甚至变压器的损毁事故,给电力客户带来生产上的损失和生活上的不便。因此,有必要解决变压器渗漏油问题。
油箱焊缝渗油。对于平面接缝处渗油可直接进行焊接,对于拐角及加强筋连接处渗油则往往渗漏点查找不准,或补焊后由于内应力的原因再次渗漏。对于这样的渗点可加用铁板进行补焊,两面连接处,可将铁板裁成纺锤状进行补焊;三面连接处可根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊;该法也适用于套管电流互感器二次引线盒拐角焊缝渗漏焊接。
高压套管升高座或进人孔法兰渗油。这些部位主要是由于胶垫安装不合适,运行中可对法兰进行施胶密封。封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好,待堵漏胶完全固化后,退出一个法兰紧固螺丝,将施胶枪嘴拧入该螺丝孔,然后用高压将密封胶注入法兰间隙,直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止。
低压侧套管渗漏。其原因是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短,胶珠压在螺纹上。受母线拉伸时,可按规定对母线用伸缩节连接;如引线偏短,可重新调整引线引出长度;对调整引线有困难的,可在安装胶珠的各密封面加密封胶;为增大压紧力可将瓷质压帽换成铜质压帽。
防爆管渗油。防爆管是变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大,避免变压器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由于振动容易破裂,又无法及时更换玻璃,潮气因此进入油箱,使绝缘油受潮,绝缘水平降低,危及设备的安全。为此,把防爆管拆除,改装压力释放阀即可。
2.2铁心多点接地
变压器铁心有且只能有一点接地,出现两点及以上的接地,为多点接地。变压器铁心多点接地运行将导致铁心出现故障,危及变压器的安全运行,应及时进行处理。
直流电流冲击法。拆除变压器铁心接地线,在变压器铁心与油箱之间加直流电压进行短时大电流冲击,冲击3～5次,常能烧掉铁心的多余接地点,起到很好的消除铁心多点接地的效果。
开箱检查。对安装后未将箱盖上定位销翻转或除去造成多点接地的,应将定位销翻转过来或除掉。
夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者,应按绝缘规范要求,更换一定厚度的新纸板。
因夹件肢板距铁心太近,使翘起的叠片与其相碰,则应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片,使两者间距离符合绝缘间隙标准。
清除油中的金属异物、金属颗粒及杂质,清除油箱各部的油泥,有条件则对变压器油进行真空干燥处理,清除水分。
2.3接头过热
载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分,接头连接不好,将引起发热甚至烧断,严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电。因此,接头过热问题一定要及时解决。
铜铝连接。变压器的引出端头都是铜制的,在屋外和潮湿的场所中,不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分,即电解液时,在电耦的作用下,会产生电解反应,铝被强烈电腐蚀。结果,触头很快遭到破坏,以致发热甚至可能造成重大事故。为了预防这种现象,在上述装置中需要将铝导体与铜导体连接时,采用一头为铝,另一头为铜的特殊过渡触头。
普通连接。普通连接在变压器上是相当多的,它们都是过热的重点部位,对平面接头,对接面加工成平面,清除平面上的杂质,最好均匀地涂上导电膏,确保连接良好。
油浸电容式套管过热。处理的办法可以用定位套固定方式的发热套管,先拆开将军帽,若将军帽、引线接头丝扣有烧损,应用牙攻进行修理,确保丝扣配合良好,然后在定位套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致、厚度适宜的薄垫片,重新安装将军帽,使将军帽在拧紧情况下,正好可以固定在套管顶部法兰上。
引线接头和将军帽丝扣公差配合应良好,否则应予以更换,以确保在拧紧的情况下,丝扣之间有足够的压力,减小接触电阻。
3、变压器在线监测技术
变压器在线监测的目的,就是通过对变压器特征信号的采集和分析,判别出变压器的状态,以期检测出变压器的初期故障,并监测故障状态的发展趋势。目前,电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对象之一,提出了很多不同的方法。
油中溶解性气体分析技术。由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体,因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比,就可达到对变压器绝缘诊断的目的。几种典型的油中溶解气体,如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2,常被用作分析的特征气体。在检测出各气体成分及含量后,用特征气体法或比值法等方法判断变压器的内部故障。
局部放电在线监测技术。变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时,会由于局部场强过高而产生局部放电(PD)。PD水平及其增长速率的明显变化,能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金屬粒子和气泡等。
振动分析法。振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析,从而达到对变压器状态监测的目的。
红外测温技术。红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号,经放大处理,转换成标准视频信号,然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热,铁芯多点接地也会引起铁芯过热。
频率响应分析法。频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变,而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的。
绕组温度指示。绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度,给出越限报警,并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术,即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度,从而改进变压器的预测建模技术,并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。
其他状态监测方法。低压脉冲响应测试(Low Voltage Impulse Response,LVIR)也是一种有效的变压器状态监测测方法,并且已经是一种用于确定变压器是否能通过短路试验的公认方法。此外,绕组间的漏感测试、油的相对湿度测试、绝缘电阻测试等也是变压器状态监测的常用方法。
4、结语
进入21世纪电力行业将有更大的发展,电力变压器的故障诊断与状态检修作为我国电力系统实现体制转变、提高电力设备的科学管理水平的有力措施,是今后在电力生产中努力和发展的方向。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国能源部.进网作业电工培训教材[M].沈阳,辽宁科学技术出版社,1993.
[2] 王有元,廖瑞金,孙才新等.变压器油中溶解气体浓度灰色预测模型的改进[J].高电压技术,3,29(4):24-26.■
[关键词] 电力变压器 故障 诊断
1、引言
在电能的传输和配送过程中,电力变压器是能量转换、传输的核心,是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路,是电网中最重要和最关键的设备。电力设备的安全运行是避免电网重大事故的第一道防御系统,而电力变压器是这道防御系统中最关键的设备。变压器的严重事故不但会导致自身的损坏,还会中断电力供应,给社会造成巨大的经济损失。
2、常见故障及其诊断措施
2.1变压器渗油
变压器渗漏油不仅会给电力企业带来较大的经济损失、环境污染,还会影响变压器的安全运行,可能造成不必要的停运甚至变压器的损毁事故,给电力客户带来生产上的损失和生活上的不便。因此,有必要解决变压器渗漏油问题。
油箱焊缝渗油。对于平面接缝处渗油可直接进行焊接,对于拐角及加强筋连接处渗油则往往渗漏点查找不准,或补焊后由于内应力的原因再次渗漏。对于这样的渗点可加用铁板进行补焊,两面连接处,可将铁板裁成纺锤状进行补焊;三面连接处可根据实际位置将铁板裁成三角形进行补焊;该法也适用于套管电流互感器二次引线盒拐角焊缝渗漏焊接。
高压套管升高座或进人孔法兰渗油。这些部位主要是由于胶垫安装不合适,运行中可对法兰进行施胶密封。封堵前用堵漏胶将法兰之间缝隙堵好,待堵漏胶完全固化后,退出一个法兰紧固螺丝,将施胶枪嘴拧入该螺丝孔,然后用高压将密封胶注入法兰间隙,直至各法兰螺丝帽有胶挤出为止。
低压侧套管渗漏。其原因是受母线拉伸和低压侧引线引出偏短,胶珠压在螺纹上。受母线拉伸时,可按规定对母线用伸缩节连接;如引线偏短,可重新调整引线引出长度;对调整引线有困难的,可在安装胶珠的各密封面加密封胶;为增大压紧力可将瓷质压帽换成铜质压帽。
防爆管渗油。防爆管是变压器内部发生故障导致变压器内部压力过大,避免变压器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在变压器运行中由于振动容易破裂,又无法及时更换玻璃,潮气因此进入油箱,使绝缘油受潮,绝缘水平降低,危及设备的安全。为此,把防爆管拆除,改装压力释放阀即可。
2.2铁心多点接地
变压器铁心有且只能有一点接地,出现两点及以上的接地,为多点接地。变压器铁心多点接地运行将导致铁心出现故障,危及变压器的安全运行,应及时进行处理。
直流电流冲击法。拆除变压器铁心接地线,在变压器铁心与油箱之间加直流电压进行短时大电流冲击,冲击3～5次,常能烧掉铁心的多余接地点,起到很好的消除铁心多点接地的效果。
开箱检查。对安装后未将箱盖上定位销翻转或除去造成多点接地的,应将定位销翻转过来或除掉。
夹件垫脚与铁轭间的绝缘纸板脱落或破损者,应按绝缘规范要求,更换一定厚度的新纸板。
因夹件肢板距铁心太近,使翘起的叠片与其相碰,则应调整夹件肢板和扳直翘起的叠片,使两者间距离符合绝缘间隙标准。
清除油中的金属异物、金属颗粒及杂质,清除油箱各部的油泥,有条件则对变压器油进行真空干燥处理,清除水分。
2.3接头过热
载流接头是变压器本身及其联系电网的重要组成部分,接头连接不好,将引起发热甚至烧断,严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电。因此,接头过热问题一定要及时解决。
铜铝连接。变压器的引出端头都是铜制的,在屋外和潮湿的场所中,不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。当铜与铝的接触面间渗入含有溶解盐的水分,即电解液时,在电耦的作用下,会产生电解反应,铝被强烈电腐蚀。结果,触头很快遭到破坏,以致发热甚至可能造成重大事故。为了预防这种现象,在上述装置中需要将铝导体与铜导体连接时,采用一头为铝,另一头为铜的特殊过渡触头。
普通连接。普通连接在变压器上是相当多的,它们都是过热的重点部位,对平面接头,对接面加工成平面,清除平面上的杂质,最好均匀地涂上导电膏,确保连接良好。
油浸电容式套管过热。处理的办法可以用定位套固定方式的发热套管,先拆开将军帽,若将军帽、引线接头丝扣有烧损,应用牙攻进行修理,确保丝扣配合良好,然后在定位套和将军帽之间垫一个和定位套截面大小一致、厚度适宜的薄垫片,重新安装将军帽,使将军帽在拧紧情况下,正好可以固定在套管顶部法兰上。
引线接头和将军帽丝扣公差配合应良好,否则应予以更换,以确保在拧紧的情况下,丝扣之间有足够的压力,减小接触电阻。
3、变压器在线监测技术
变压器在线监测的目的,就是通过对变压器特征信号的采集和分析,判别出变压器的状态,以期检测出变压器的初期故障,并监测故障状态的发展趋势。目前,电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对象之一,提出了很多不同的方法。
油中溶解性气体分析技术。由于变压器内部不同的故障会产生不同的气体,因此通过分析油中气体的成分、含量、产气率和相对百分比,就可达到对变压器绝缘诊断的目的。几种典型的油中溶解气体,如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2,常被用作分析的特征气体。在检测出各气体成分及含量后,用特征气体法或比值法等方法判断变压器的内部故障。
局部放电在线监测技术。变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时,会由于局部场强过高而产生局部放电(PD)。PD水平及其增长速率的明显变化,能够指示变压器内部正在发生的变化或反映绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金屬粒子和气泡等。
振动分析法。振动分析法就是一种广泛用于监测这种变压器故障的有效方法。通过对变压器振动信号的监测和分析,从而达到对变压器状态监测的目的。
红外测温技术。红外热像技术是利用红外探测器接受被测目标的红外辐射信号,经放大处理,转换成标准视频信号,然后通过电视屏或监视器显示红外热像图。当变压器引线接触不良、过负荷运行等情况时都会引起导电回路局部过热,铁芯多点接地也会引起铁芯过热。
频率响应分析法。频率响应分析法是一种用于判断变压器绕组或引线结构是否偏移的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感或电容的改变,而频率响应法正是通过测量这种细微的改变来达到监测变压器绕组状态的目的。
绕组温度指示。绕组温度指示器就是用于监测变压器绕组的温度,给出越限报警,并在需要时启动保护跳闸。目前已开发出一种用于大型变压器绕组温度监测的新技术,即将一条光纤嵌入变压器绕组以便直接测量绕组的实时温度,从而改进变压器的预测建模技术,并达到实时监测变压器绕组温度状态的目的。
其他状态监测方法。低压脉冲响应测试(Low Voltage Impulse Response,LVIR)也是一种有效的变压器状态监测测方法,并且已经是一种用于确定变压器是否能通过短路试验的公认方法。此外,绕组间的漏感测试、油的相对湿度测试、绝缘电阻测试等也是变压器状态监测的常用方法。
4、结语
进入21世纪电力行业将有更大的发展,电力变压器的故障诊断与状态检修作为我国电力系统实现体制转变、提高电力设备的科学管理水平的有力措施,是今后在电力生产中努力和发展的方向。
参 考 文 献
[1] 中华人民共和国能源部.进网作业电工培训教材[M].沈阳,辽宁科学技术出版社,1993.
[2] 王有元,廖瑞金,孙才新等.变压器油中溶解气体浓度灰色预测模型的改进[J].高电压技术,3,29(4):24-26.■