基于10KV變壓器的故障研究分析

趙文豐

(1.上海乾恒實(shí)業(yè)有限公司,上海 201613;2.道康寧(上海)有限公司,上海 201613)

基于10KV變壓器的故障研究分析

趙文豐1,2

(1.上海乾恒實(shí)業(yè)有限公司,上海 201613;2.道康寧(上海)有限公司,上海 201613)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,變壓器的使用越來(lái)越普遍,變壓器對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性起著重要的作用。在長(zhǎng)期使用中,對(duì)變壓器的維護(hù)、檢修和故障處理將直接影響變壓器的壽命。本文將通過(guò)對(duì)變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和相關(guān)故障診斷方法進(jìn)行深入分析,給變壓器的檢修工作做出幫助。

變壓器 檢修 故障 策略

變壓器的應(yīng)用在我國(guó)電力系統(tǒng)中起著舉足輕重的地位,關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜,影響其正常運(yùn)行的條件有很多,涉及到人為因素、設(shè)備因素和環(huán)境因素等,其中變壓器對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性都有著很重要的影響,在電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電、輸電、配電和用電環(huán)節(jié)中有各種各樣的變壓器。因此,變壓器的檢修和故障分析在常見(jiàn)10KV的供電系統(tǒng)總有著十分重要的意義。

1 10KV變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷分析

10KV變壓器的狀態(tài)檢修是整個(gè)變壓器維護(hù)中的重要過(guò)程,其檢修時(shí)間較長(zhǎng)。在變壓器長(zhǎng)時(shí)間的工作中,需要對(duì)其故障進(jìn)行有效處理,避免在規(guī)定檢修期未到達(dá)之前出現(xiàn)設(shè)備安全問(wèn)題。

近年來(lái),隨著我國(guó)10KV變壓器在質(zhì)量上和數(shù)量上要求的提高,10KV變壓器的狀態(tài)檢修已經(jīng)從傳統(tǒng)的定期檢查轉(zhuǎn)變成狀態(tài)檢修。隨著變壓器應(yīng)用的數(shù)量和規(guī)模不斷變大,以往的定期檢修不能滿足系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的需要,采用狀態(tài)檢修可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)供電設(shè)備在工作中存在的不安全因素,有效避免事故發(fā)生,減少維修費(fèi)用的開(kāi)支。狀態(tài)檢修更有利于保證供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性。當(dāng)前我國(guó)提高狀態(tài)檢修質(zhì)量常用的技術(shù)有設(shè)備可靠性分析技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)、信息管理決策技術(shù)等。狀態(tài)檢修在變壓器的運(yùn)行中具有重要意義,不僅能夠保障檢修的安全性、穩(wěn)定性和可靠性、還能節(jié)省人力物力。

對(duì)10KV變壓器的狀態(tài)檢測(cè),需要相關(guān)理論知識(shí)和技術(shù)作為支撐,參照一定的步驟和思路,對(duì)整個(gè)變壓系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估,綜合考慮設(shè)備的影響因素,保證設(shè)備的有效性做出詳細(xì)記錄。目前常用的故障檢測(cè)方法有：局部放電在線檢測(cè)、頻率影響分析、紅外測(cè)溫、振動(dòng)分析、繞組溫度提示等。

2 10KV變壓器的故障分析

2.1 變壓器常見(jiàn)故障

10KV變壓器在電力系統(tǒng)中較為常見(jiàn),其使用環(huán)境較為復(fù)雜,變壓器故障的發(fā)生也較為常見(jiàn)。其故障按照部位可以分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障包括了相間短路、相線接地、繞組匝間短路等。外部故障包括了變壓器單相接地故障和引出線絕緣套筒短路等。常見(jiàn)的故障有：芯體故障、變壓器油故障、磁路故障、結(jié)構(gòu)方面故障、開(kāi)關(guān)故障、引線發(fā)熱故障等。

2.2 變壓器絕緣故障分析

2.2.1 變壓器絕緣故障發(fā)生的原因

在影響變壓器絕緣故障發(fā)生的原因中,其主要因素有突發(fā)短路、溫度、濕度的影響、油保護(hù)等。

(1)突發(fā)短路。變壓器在外部出口被短路后,鐵芯、繞組、引線等將會(huì)承受電動(dòng)力引起的機(jī)械力,當(dāng)其自身承載力不夠時(shí),會(huì)出現(xiàn)繞組變形、引線移位等現(xiàn)象,導(dǎo)致絕緣體發(fā)熱、老化等造成放電短路故障發(fā)生。變壓器各相之間也要有足夠的絕緣裕度,避免相間短路,若將絕緣隔板加入各相間,會(huì)導(dǎo)致相間電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變,產(chǎn)生樹(shù)狀放電,造成短路。

(2)溫度的影響。受限于電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu),在不同溫度下,油紙中的含水量會(huì)直接影響著絕緣材質(zhì),通常溫度升高,紙中水分從油中析出,導(dǎo)致油中的含水量加大,反之則反。同時(shí)溫度也關(guān)系著結(jié)緣的老化問(wèn)題,如額定情況下,繞組的平均溫度為67℃,最高溫升為78℃,若環(huán)境平均溫度達(dá)到20℃時(shí),最高點(diǎn)溫度可以達(dá)到98℃,在此溫度下,其壽命可達(dá)30年,當(dāng)變壓器超載工作時(shí),其壽命將會(huì)大大減小。

(3)絕緣油的影響。絕緣油在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中會(huì)老化。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)使絕緣油溫度過(guò)高,容易形成油泥。油道的設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致絕緣油過(guò)快流失,使其失去應(yīng)有的效果。絕緣油被污染也會(huì)降低絕緣性能。

(4)過(guò)電壓的影響。變壓器常受到暫時(shí)過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓、操作過(guò)電壓以及快速瞬變過(guò)電壓的影響,將絕緣擊穿,其損壞主要表現(xiàn)在繞組局部過(guò)熱。雷電過(guò)電壓會(huì)在絕緣上留下放電痕跡,操作過(guò)電壓的分布呈線形,易造成絕緣的劣化和損壞。

2.2.2 變壓器絕緣故障診斷方法

通常情況下變壓器絕緣油中有CO 、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2,這些氣體物質(zhì)在熱電作用下會(huì)分解,當(dāng)油中總烴氣體超過(guò)150uL/L,C2H2的含量超過(guò)5uL/L,H2的含量超過(guò)150uL/L,均需要對(duì)其作出追蹤分析,產(chǎn)生的氣體會(huì)使絕緣材料老化。變壓器絕緣故障的診斷方法有特征氣體組分法和改良三比值法,通過(guò)模糊量來(lái)建立總烴CH2、C2H2的隸屬函數(shù)U1、U2、U3(x為總烴的模糊量)。如下所示：

按照故障性質(zhì)和其它的特點(diǎn)可分：一般過(guò)熱性故障(溫度低于150℃～300℃),0.5＜A＜0.615,0＜B＜0.5;嚴(yán)重過(guò)熱性故障(溫度高于700℃),0.615≤A≤1,0.5＜B≤1,0.5＜C＜0.615,0≤D＜0.2;局部放電,0≤A＜0.5,0.5＜C≤1,0.20.5≤E≤1,D＜E;電弧放電,0.615≤A,B≤1,0.615≤C≤1,0.2≤D≤1,E＜D;火花放電0≤A＜0.5,B=1,0.5＜C＜0.615。式中A、B、C分別表示為總烴、C2H2和H2,通過(guò)轉(zhuǎn)化求其隸屬度。D、E表示C2H2、CH4在總烴中所占比例。

2.3 變壓器磁路故障分析

變壓器的磁路故障是變壓器運(yùn)行中的一個(gè)常見(jiàn)故障,其主要故障可以分為夾件對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地故障和穿心螺桿絕緣損壞兩種。

2.3.1 夾件對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地

該故障主主要是多為制造原因,夾件和鐵芯公差配合較小時(shí),經(jīng)運(yùn)輸或者其它振動(dòng)等動(dòng)作產(chǎn)生多點(diǎn)接地、有其它金屬異物等掉進(jìn)鐵芯和夾件之間(如焊渣、金屬片等)、或者鐵芯硅鋼片局部拱起等,造成接地線套管的絕緣效果下降?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)接地套管測(cè)量接地電阻以及變壓器在運(yùn)行中測(cè)量接地的電流強(qiáng)弱來(lái)確定其故障,此外,還可以通過(guò)分析色譜是否有發(fā)熱或裸金屬放電現(xiàn)象來(lái)檢測(cè)。

在檢查方法和檢修方法的研究中,需要先確定變壓器外裝運(yùn)輸?shù)姆勒鸱€(wěn)釘是否被拆除,若已經(jīng)拆除則屬內(nèi)部故障,需要考慮對(duì)吊芯檢修。在檢修的同時(shí)可以加墊絕緣板,放在夾件和鐵芯間,5-6mm厚即可。

2.3.2 穿心螺桿絕緣損壞

該故障主要是穿心螺桿絕緣被燒損,接通鐵芯硅鋼片發(fā)生短路,導(dǎo)致該故障出現(xiàn)的原因可能是穿心螺桿絕緣破損或質(zhì)量不良、穿心螺桿有毛刺、硅鋼片不齊等。在變壓器的正常運(yùn)行中不易察覺(jué),情節(jié)嚴(yán)重時(shí)可以通過(guò)油色譜分析來(lái)確定。

3 結(jié)語(yǔ)

10KV變壓器在運(yùn)行中的狀態(tài)檢修和故障分析關(guān)系著變壓器的工作效率和使用壽命,同時(shí)還關(guān)系著系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行中的安全狀態(tài),及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)變壓器中的故障,可以減少不明因素帶來(lái)的不安全隱患,保證變壓器在工作中的安全性和可靠性。本文只是對(duì)變壓器在工作中的一兩種故障進(jìn)行深入分析,對(duì)其它故障的分析有所忽略,在今后的工作研究中,本人將以此作為重點(diǎn),深入分析變壓器在工作中存在的安全隱患,給電力系統(tǒng)提供一個(gè)安全、持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

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