论文部分内容阅读
本文主要提出结合高压直阻试验和色谱三比值法可以对变压器的内部过热故障进行有效的判断。相关的实例检测显示,过热故障大多存在于引线、分接开关、夹件、铁心及绕组等部件;准确的判断故障部位时,除直阻测试和油气分析外还需结合运行状态和内部结构及其它电气试验。过热性故障中其中固体绝缘的过热对绝缘危害性较大,会导致绝缘材料的劣化。及时快速的查找出变压器内部过热的故障原因,并及时排除故障,是对供电质量和供电安全的有力保证。
关键词:高压直阻试验 变压器 内部过热 故障 电气试验 溶解气体分析
中图分类号:TM407 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0098-01在变压器的故障中,变压器由于过热而导致电弧性放电出现的故障占的比例较大,一般会因局部散热不良(局部油道堵塞)、油箱夹件局部过热(漏磁环流)、铁心被异物短路、铁心片间短路、铁心和穿心螺钉短路、铁心多点或两点接地、焊接不良或载流裸导体连接以及分接开关的触头接触不良等原因而引起变压器过热。其中固体绝缘的过热对绝缘危害性较大,会导致绝缘材料的劣化,本文针对其诊断和处理方法进行了讨论。
1 变压器内部过热故障的诊断方法
1.1 电气试验法
变压器油中气体分析可以对设备内部是否存在故障及故障类型进行及时有效的判断,但需要结合微水分析、局部放电试验、绝缘、空载特性和绕组直流电阻等其它检测结果和此设备的运行检修、结构等情况对故障的部位及程度进行综合判定。其中,直流电阻测量不但可以对调压开关分接档位是否正确及各相绕组直流电阻是否平衡进行判断,也可以对一些导电回路过热性故障如导线接头和分接开关连接不良、绕组断股、变压器绕组匝间短路等进行检测。
1.2 色谱分析法
变压器的过热性故障是因热应力导致的绝缘加速劣化。其局部过热时,变压器的油里会含有大量的C2H4、CH4(随着故障点温度的升高,C2H4所占的比例会有所增加),高温过热的情况较为严重时会出现少量C2H2,同时,φ(H2)也会增加,不过比烃类气体的增长慢。
如果φ(CH4)/φ(H2)≥1,且φ(C2H2)/φ(C2H4)<0.1,则可以利用三比值法判定为过热性故障;φ(CH4)/φ(H2)=1-3(比例组合为0,2C,2,编码记为2C),可以判定为磁回路过热性故障;φ(CH4)/φ(H2)≥3(比值组合为0,2D,2,编码记为2D),可以判定为导电回路过热性故障,φ(CO)对高温的诊断涉及固体绝缘材料时比较敏感。
2 变壓器内部过热故障的技术诊断
2.1 变压器绕组变形的测量
变压器在运行中受到短路故障电流的冲击或绕组发生位移或变形或在长途运输中受到冲撞,严重时可能造成突发事故。利用绕组变形试验就能在不吊罩时对变压器绕组是否变形及变形程度如何进行判断,进而采取合理的、相应的补救措施,防患于未然。变压器绕组位移或变形后,即便未立即损坏,也会埋下严重的故障隐患,造成突发绝缘事故,在电压正常运行的情况下,甚至也会由于局部放电而造成绝缘击穿事故。所以,对变压器绕组变形诊断工作进行积极的开展,对避免变压器突发生事故的发生有着非常重要的作用。
2.2 变压器局部放电试验
变压器的结构中一旦发生局部放电,就会使变压器的运行性能和使用寿命受到严重的影响。近年来,局部放电检测技术已经引起了人们的重视并得到了广泛的应用。目前通常使用的局部放电测试办法是:在一定的试验电压下对放电量的大小进行测试,通过放电量的大小及随电压变化的趋势来对绝缘的优劣性能来进行评判。使用这样的方法来对绝缘内部的缺陷进行评定是有效和灵敏的,但若要对局部放电的程度及对绝缘寿命的影响进行比较准确的判断,最好还是同时测量放电次数、放电量等参数,并对放电的发生部位和发展趋势进行分析。
需要注意的是,局部放电量的标准没有严格的试验依据,规定值是约定俗成的,且一般认为只有在几千PC的放电作用下,浊纸绝缘才会留下痕迹,考虑到测量点和放电点之间信号的衰减,规定数百PC作为变压器放电量的限值。事实上,多种因素都会影响信号的衰减,所以,当放电量超标时,要具体分析放电,对发生的频率、放电脉冲信号的特征、放电的熄灭电压和起始电压、随加压发展趋势及可能发生的部位等进行分析,并依据分析的结果对其对绝缘的危害程度进行判断,单纯用标准规定值去卡设备,有时也不合理,尤其是对已经投入运行的变压器设备。
2.3 变压器油中溶解气体的色谱分析
通过对油中溶解气体的组分及其在油中的含量和发展趋势进行分析可以检测设备内部的潜伏性故障,掌握并提供故障严重程度的信息,及时报警,对设备进行合理的维护,这是油中溶解气体分析的主要任务,通常情况下,按照分析结果诊断故障时,需包括下述内容:①对有无故障进行判定;②对故障的类型(如:进水受潮、局部放电和火花放电、电弧放电、过热等)进行判断;③对故障的状况(如:发展趋势、严重程度、故障功率、热点温度及油中气体的饱和水平和达到气体继电器报警所需的时间等)进行诊断。
对变压器的工作状态进行诊断和对故障性质进行判断的最有效的方法之一:色谱分析。针对检测变压器的内部存在的过热性故障和部分发展较慢的放电性故障来说,这种方法比较有效,但对突发性故障,尤其是由于匝间短路导致的变压器事故,这种方法就不太好用,这是因为突发性故障,产气快,一部分气体来不及溶解在油中就会进入到气体继电器。所以,针对突发性故障,需要同时结合对气体继电器中的气体进行色谱分析,且依据气体的颜色初步定性判断一下,这样才可以综合分析获得比较准确的结论。根据气体在气体继电器中的颜色判断故障大致能分成以下几种:①不可燃、无味、无色,是空气;②可燃、灰色气体,是变压器绝缘发热老化、降低而产生的气体;③不可燃、黑色气体,是变压器放电、铁心接地而产生的气体;④可燃、黄色气体,是变压器内部绝缘过热产生的气体。
3 结语
综上所述,可能导致变压器内部过热故障的原因主要存在于引线、连接螺栓、无载分接开关、拉板、夹件、油箱、铁心及绕组等部件,必须对这些部件的运行状态进行加强检测;除了绕组直流电阻测试和油中气体分析可以准确的判断变压器故障部位外,还需要全面的掌握设备的运行状态和内部结构以及与其它的电气试验方法相结合进行判断。
参考文献
[1] 张媛,喻广晴,连鸿松.油色谱分析技术在变压器故障分析诊断中的应用[J].能源研究与管理,2011(1):61.
[2] 唐铭,李源,王伟,等.变压器绕组故障诊断实例分析[J].电工技术,2010(11):24.
[3] 杨军.变压器过热故障分析及预防措施[J].炼油与化工,2012(1):52.
关键词:高压直阻试验 变压器 内部过热 故障 电气试验 溶解气体分析
中图分类号:TM407 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0098-01在变压器的故障中,变压器由于过热而导致电弧性放电出现的故障占的比例较大,一般会因局部散热不良(局部油道堵塞)、油箱夹件局部过热(漏磁环流)、铁心被异物短路、铁心片间短路、铁心和穿心螺钉短路、铁心多点或两点接地、焊接不良或载流裸导体连接以及分接开关的触头接触不良等原因而引起变压器过热。其中固体绝缘的过热对绝缘危害性较大,会导致绝缘材料的劣化,本文针对其诊断和处理方法进行了讨论。
1 变压器内部过热故障的诊断方法
1.1 电气试验法
变压器油中气体分析可以对设备内部是否存在故障及故障类型进行及时有效的判断,但需要结合微水分析、局部放电试验、绝缘、空载特性和绕组直流电阻等其它检测结果和此设备的运行检修、结构等情况对故障的部位及程度进行综合判定。其中,直流电阻测量不但可以对调压开关分接档位是否正确及各相绕组直流电阻是否平衡进行判断,也可以对一些导电回路过热性故障如导线接头和分接开关连接不良、绕组断股、变压器绕组匝间短路等进行检测。
1.2 色谱分析法
变压器的过热性故障是因热应力导致的绝缘加速劣化。其局部过热时,变压器的油里会含有大量的C2H4、CH4(随着故障点温度的升高,C2H4所占的比例会有所增加),高温过热的情况较为严重时会出现少量C2H2,同时,φ(H2)也会增加,不过比烃类气体的增长慢。
如果φ(CH4)/φ(H2)≥1,且φ(C2H2)/φ(C2H4)<0.1,则可以利用三比值法判定为过热性故障;φ(CH4)/φ(H2)=1-3(比例组合为0,2C,2,编码记为2C),可以判定为磁回路过热性故障;φ(CH4)/φ(H2)≥3(比值组合为0,2D,2,编码记为2D),可以判定为导电回路过热性故障,φ(CO)对高温的诊断涉及固体绝缘材料时比较敏感。
2 变壓器内部过热故障的技术诊断
2.1 变压器绕组变形的测量
变压器在运行中受到短路故障电流的冲击或绕组发生位移或变形或在长途运输中受到冲撞,严重时可能造成突发事故。利用绕组变形试验就能在不吊罩时对变压器绕组是否变形及变形程度如何进行判断,进而采取合理的、相应的补救措施,防患于未然。变压器绕组位移或变形后,即便未立即损坏,也会埋下严重的故障隐患,造成突发绝缘事故,在电压正常运行的情况下,甚至也会由于局部放电而造成绝缘击穿事故。所以,对变压器绕组变形诊断工作进行积极的开展,对避免变压器突发生事故的发生有着非常重要的作用。
2.2 变压器局部放电试验
变压器的结构中一旦发生局部放电,就会使变压器的运行性能和使用寿命受到严重的影响。近年来,局部放电检测技术已经引起了人们的重视并得到了广泛的应用。目前通常使用的局部放电测试办法是:在一定的试验电压下对放电量的大小进行测试,通过放电量的大小及随电压变化的趋势来对绝缘的优劣性能来进行评判。使用这样的方法来对绝缘内部的缺陷进行评定是有效和灵敏的,但若要对局部放电的程度及对绝缘寿命的影响进行比较准确的判断,最好还是同时测量放电次数、放电量等参数,并对放电的发生部位和发展趋势进行分析。
需要注意的是,局部放电量的标准没有严格的试验依据,规定值是约定俗成的,且一般认为只有在几千PC的放电作用下,浊纸绝缘才会留下痕迹,考虑到测量点和放电点之间信号的衰减,规定数百PC作为变压器放电量的限值。事实上,多种因素都会影响信号的衰减,所以,当放电量超标时,要具体分析放电,对发生的频率、放电脉冲信号的特征、放电的熄灭电压和起始电压、随加压发展趋势及可能发生的部位等进行分析,并依据分析的结果对其对绝缘的危害程度进行判断,单纯用标准规定值去卡设备,有时也不合理,尤其是对已经投入运行的变压器设备。
2.3 变压器油中溶解气体的色谱分析
通过对油中溶解气体的组分及其在油中的含量和发展趋势进行分析可以检测设备内部的潜伏性故障,掌握并提供故障严重程度的信息,及时报警,对设备进行合理的维护,这是油中溶解气体分析的主要任务,通常情况下,按照分析结果诊断故障时,需包括下述内容:①对有无故障进行判定;②对故障的类型(如:进水受潮、局部放电和火花放电、电弧放电、过热等)进行判断;③对故障的状况(如:发展趋势、严重程度、故障功率、热点温度及油中气体的饱和水平和达到气体继电器报警所需的时间等)进行诊断。
对变压器的工作状态进行诊断和对故障性质进行判断的最有效的方法之一:色谱分析。针对检测变压器的内部存在的过热性故障和部分发展较慢的放电性故障来说,这种方法比较有效,但对突发性故障,尤其是由于匝间短路导致的变压器事故,这种方法就不太好用,这是因为突发性故障,产气快,一部分气体来不及溶解在油中就会进入到气体继电器。所以,针对突发性故障,需要同时结合对气体继电器中的气体进行色谱分析,且依据气体的颜色初步定性判断一下,这样才可以综合分析获得比较准确的结论。根据气体在气体继电器中的颜色判断故障大致能分成以下几种:①不可燃、无味、无色,是空气;②可燃、灰色气体,是变压器绝缘发热老化、降低而产生的气体;③不可燃、黑色气体,是变压器放电、铁心接地而产生的气体;④可燃、黄色气体,是变压器内部绝缘过热产生的气体。
3 结语
综上所述,可能导致变压器内部过热故障的原因主要存在于引线、连接螺栓、无载分接开关、拉板、夹件、油箱、铁心及绕组等部件,必须对这些部件的运行状态进行加强检测;除了绕组直流电阻测试和油中气体分析可以准确的判断变压器故障部位外,还需要全面的掌握设备的运行状态和内部结构以及与其它的电气试验方法相结合进行判断。
参考文献
[1] 张媛,喻广晴,连鸿松.油色谱分析技术在变压器故障分析诊断中的应用[J].能源研究与管理,2011(1):61.
[2] 唐铭,李源,王伟,等.变压器绕组故障诊断实例分析[J].电工技术,2010(11):24.
[3] 杨军.变压器过热故障分析及预防措施[J].炼油与化工,2012(1):52.