電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測分析

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摘要：電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測是實(shí)施狀態(tài)檢修的關(guān)鍵一環(huán)，對在線監(jiān)測項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測；檢修；數(shù)據(jù)分析；

1.變壓器狀態(tài)監(jiān)測設(shè)計(jì)

首先，要找到停電例行試驗(yàn)項(xiàng)目與在線監(jiān)測項(xiàng)目之間的關(guān)系，即以規(guī)程中停電例行試驗(yàn)項(xiàng)目為標(biāo)準(zhǔn)，找到由在線監(jiān)測可以替代的項(xiàng)目，再輔以其他的帶電監(jiān)測手段，然后將運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)與絕緣狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)相互輔助，來判斷變壓器存在的故障區(qū)域和實(shí)際狀態(tài)。

將停電例行試驗(yàn)所測試的故障類型與在線監(jiān)測的故障類型經(jīng)分析后一一對應(yīng)，不能在測試缺陷類型或試驗(yàn)項(xiàng)目上留有漏洞。因而停電例行試驗(yàn)的全部項(xiàng)目可由在線監(jiān)測的不同試驗(yàn)項(xiàng)目或不同試驗(yàn)方法予以替代。即在線監(jiān)測項(xiàng)目如果替代停電試驗(yàn)項(xiàng)目，則帶電試驗(yàn)項(xiàng)目的每一項(xiàng)與停電試驗(yàn)項(xiàng)目意義相近，并且要全部具備。

設(shè)計(jì)思路：針對對《南方電網(wǎng)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中例行試驗(yàn)——停電試驗(yàn)的項(xiàng)目意義進(jìn)行分類，可以總結(jié)出例行試驗(yàn)項(xiàng)目測試的缺陷類型主要是絕緣性缺陷、過熱性缺陷和放電性缺陷，同時(shí)參考《南方電網(wǎng)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中例行試驗(yàn)——帶電試驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目，對照出在線監(jiān)測項(xiàng)目試驗(yàn)意義與停電例行試驗(yàn)項(xiàng)目的對應(yīng)性，即可以在線監(jiān)測項(xiàng)目替代停電試驗(yàn)項(xiàng)目。

2.測試數(shù)據(jù)的分析

絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析方法仍可使用現(xiàn)行的狀態(tài)檢修規(guī)程中的“綜合分析和判斷”方法，即測試數(shù)據(jù)與規(guī)程相比、測試數(shù)據(jù)與歷次數(shù)據(jù)相比、測試數(shù)據(jù)與同類設(shè)備數(shù)據(jù)相比，并依據(jù)絕緣變化的規(guī)律或趨勢進(jìn)行分析判斷。

運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)與絕緣狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)相互輔助，判斷變壓器存在的故障區(qū)域和實(shí)際狀態(tài)，如當(dāng)油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常后，可以對比鐵心接地電流測試數(shù)據(jù)和對比分析油中溶解氣體數(shù)據(jù)與負(fù)荷電流之間的關(guān)系，進(jìn)而可以只通過遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)就可以判斷故障是發(fā)生在導(dǎo)電回路還是在導(dǎo)磁回路，可以提前進(jìn)行相應(yīng)的檢修策略的制定。

當(dāng)在線監(jiān)測主項(xiàng)目全部實(shí)施后，即可全面替代停電例行試驗(yàn)，即在絕緣在線監(jiān)測和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測都沒有發(fā)現(xiàn)問題的情況下，不再停電進(jìn)行試驗(yàn)；至少可在兩個(gè)方面的監(jiān)測全部實(shí)施，按周期對變壓器進(jìn)行紅外測溫后，將停電例行試驗(yàn)周期延長至規(guī)定的最長年限。

3.電力變壓器及電抗器試驗(yàn)項(xiàng)目的具體分析

3.1 油中溶解氣體色譜分析和套管接頭部位紅外測溫測試

油色譜分析中，各組分氣體的含量有增加趨勢或總烴、特征氣體已超過注意值，就應(yīng)觀察產(chǎn)氣速率，根據(jù)三比值法或特征氣體分析法初步判斷可能存在過熱或放電故障及位置。紅外測溫測試外部接頭連接不良的電流致熱具有很高的靈敏度。

可 能造成過熱性故障的原因有：在油內(nèi)導(dǎo)電回路中，分接開關(guān)接觸不良、引線接頭接觸或焊接不良、漏磁造成的渦流、繞組股間短路等，這些故障均可由油色譜發(fā)現(xiàn)；在油外導(dǎo)電回路中，外部接頭連接不良等可由紅外測溫發(fā)現(xiàn)。

這些過熱故障原因涵蓋了應(yīng)用繞組直流電阻測量檢查的故障范圍，即可由油中溶解氣體色譜分析和套管接頭部位紅外測溫測試替代例行試驗(yàn)中的繞組電阻的試驗(yàn)項(xiàng)目。

在實(shí)際檢修中，由油色譜發(fā)現(xiàn)內(nèi)部過熱故障或由紅外測試發(fā)現(xiàn)外部過熱故障后進(jìn)行繞組電阻測量發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電回路接觸不良的實(shí)例很多，在過熱故障和繞組匝間放電故障，油色譜與繞組電阻測量兩者之間亦有較好的對應(yīng)關(guān)系。

可能造成過熱性故障的原因有還有磁路回路故障，在判斷故障發(fā)生在導(dǎo)電回路或是導(dǎo)磁回路，可以應(yīng)用總烴一伏安法等方法進(jìn)行判斷。

3.2油中水分測試

在例行試驗(yàn)中，絕緣電阻和繞組絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)主要的測試目的是判斷變壓器的絕緣狀態(tài)，即是否受潮。絕緣電阻可以發(fā)現(xiàn)局部受潮，介質(zhì)損耗因數(shù)發(fā)現(xiàn)普遍性受潮。例行試驗(yàn)主要發(fā)現(xiàn)水分滲入性質(zhì)的普遍性受潮。

Dl/T596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》修訂說明中，“用油中含水量的多少來肯定或否定變壓器的受潮是很不全面的。特別是在環(huán)境溫度很低，而變壓器又在停運(yùn)狀態(tài)下測出的油中很低的含水量，不能作為絕緣干燥的唯一判據(jù)。相反，在變壓器的運(yùn)行溫度較高時(shí)（不是短暫的升高），所測油的含水量很低，是可以作為絕緣狀態(tài)良好的依據(jù)之一，因此《規(guī)程》規(guī)定設(shè)備在較高的運(yùn)行溫度下（如60℃時(shí)）取樣測含水量?！?/p>

在較高溫度下的油中含水量可以作為判斷變壓器絕緣狀態(tài)的依據(jù)，已有電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定論。變壓器的結(jié)構(gòu)決定了變壓器如果有外部水分滲入使繞組受潮，是通過油中含水量的增加再與紙中含水量平衡的過程中受潮，因此，通過油中水分測試項(xiàng)目，可以判斷變壓器絕緣狀態(tài)是否良好。如果有問題后再輔助以油擊穿電壓，影響油擊穿電壓的主要因素是油中水分和雜質(zhì)，其對油耐壓水平的降低十分顯著。

3.3鐵心或夾件（有引出）接地電流測試

以鐵心或夾件（有引出）接地電流測試替代停電時(shí)的鐵心或夾件（有引出）絕緣電阻測試?yán)性囼?yàn)項(xiàng)目，但鐵心接地電流測試不能發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部鐵心多點(diǎn)接地故障，可以用下面的方法補(bǔ)充。

當(dāng)變壓器油色譜發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在較嚴(yán)重的過熱故障后，一般是要停電進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)的，當(dāng)停電前測試的鐵心接地電流很小，而停電后又發(fā)現(xiàn)鐵心絕緣很低，即可基本判斷是鐵心內(nèi)部多點(diǎn)接地，此時(shí)一般需要實(shí)行A類檢修予以處理。

3.4 油tanδ測試（90℃）

變壓器油tanδ是反映油質(zhì)受到污染或老化的重要電氣指標(biāo)，它對油中可溶性極性物質(zhì)、老化產(chǎn)物或中性膠質(zhì)以及油中微量的金屬化合物極為靈敏。當(dāng)變壓器油受到污染或劣化變質(zhì)，會引起變壓器繞組絕緣介質(zhì)損耗因數(shù)的上升，因此在《南方電網(wǎng)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定了進(jìn)行繞組連同套管的tanδ及電容量測量的例行試驗(yàn)項(xiàng)目，在不考慮變壓器絕緣存在普遍性老化的前提下，一方面監(jiān)視絕緣狀態(tài)，另一方面監(jiān)視變壓器油質(zhì)。當(dāng)變壓器油質(zhì)逐漸劣化后，通常其運(yùn)行溫度比較高，如果與同類設(shè)備對比，在相近的負(fù)荷下，某臺變壓器運(yùn)行溫度一直偏高，而冷卻系統(tǒng)又完好的情況下，需要進(jìn)行油tanδ測試或找出原因所在。

3.5超高頻局部放電測量

《電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)規(guī)范》超高頻局部放電檢測無例行試驗(yàn)項(xiàng)目對應(yīng)，也沒有具體的警示值或注意值的要求，如果油色譜發(fā)現(xiàn)放電性故障，需要精確測量和定位時(shí)，如果具備測試條件，可以作為為輔助項(xiàng)目進(jìn)行輔助性測試。

4.高壓電容型套管

4.1 tanδ及電容量測量

變壓器高壓電容型套管介質(zhì)損耗因數(shù)偏大時(shí)，會引起套管的整體溫度上升，在DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》附錄B“電壓致熱型設(shè)備缺陷診斷判斷”中，明確應(yīng)用紅外診斷高壓套管介質(zhì)損耗偏大的熱像特征是“呈現(xiàn)套管整體發(fā)熱熱像”；診斷局部放電故障的熱像特征是“對應(yīng)部位呈現(xiàn)局部發(fā)熱區(qū)故障”。因此以紅外測溫對應(yīng)套管的tanδ測試有著現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

這兩類故障在專業(yè)分析資料中都有圖譜實(shí)例，如在一個(gè)分析資料中提供了套管tanδ=2.6%對應(yīng)的整體發(fā)熱熱像圖和由于套管芯子在真空處理時(shí)殘存氣泡較多而引起局部放電故障對應(yīng)的相應(yīng)部位呈現(xiàn)局部發(fā)熱的熱像圖。

高壓套管介質(zhì)損耗因數(shù)增大引起的發(fā)熱屬于電壓致熱型，與負(fù)荷關(guān)系較小，因此比較時(shí)可以與同類設(shè)備進(jìn)行比較。一套管運(yùn)行時(shí)的溫度受變壓器本體運(yùn)行溫度影響較大，而且套管的下半部在變壓器外殼內(nèi)運(yùn)行，因此以紅外測溫對應(yīng)套管的tanδ測試效果并不顯著，《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》也沒有提供相應(yīng)的圖譜實(shí)例，可能會發(fā)生套管介損已達(dá)到相當(dāng)高的值時(shí)才會被紅外測溫測試發(fā)現(xiàn)，從實(shí)例看介損值已達(dá)到了較高的數(shù)值，除測試時(shí)需要精確測量外，實(shí)際運(yùn)行中有一定的不確定性。但從事故統(tǒng)計(jì)分析看，套管事故多由局部放電引起，由介損引發(fā)套管事故的實(shí)例極少。

4.2紅外測溫檢測

一些狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程中紅外診斷判斷依據(jù)有些不好掌握，根據(jù)實(shí)際有效的測試判斷經(jīng)驗(yàn)，并為方便現(xiàn)場對測試數(shù)據(jù)的判斷，推薦以下判斷標(biāo)準(zhǔn)，同一設(shè)備不同部位溫升：35kV一110kV小于4K，220kV小于4.5K；相間比較溫差：35kV一110kV不超過1.2K，220kV不超過1.4K。被試品與其他同類設(shè)備相比，在同一位置上溫度相差1.4℃應(yīng)引起重視，相差2℃以上，應(yīng)立即停電檢查試驗(yàn)。

5.結(jié)束語

電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測是實(shí)施狀態(tài)檢修的關(guān)鍵一環(huán)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)一般包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測和設(shè)備絕緣狀態(tài)檢測，而變電設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)檢測主要以在線監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)。以分析例行試驗(yàn)項(xiàng)目測試的缺陷類型為紐帶，總結(jié)出在線測試項(xiàng)目試驗(yàn)意義與停電例行試驗(yàn)項(xiàng)目的對應(yīng)性，研究狀態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目替代停電試驗(yàn)項(xiàng)目的可能性。