運(yùn)行變壓器的絕緣監(jiān)測探討

大慶煉化公司機(jī)電儀廠 黑龍江 163411

摘要：對運(yùn)行電壓下的變壓器進(jìn)行定期的絕緣監(jiān)測能有效保障供電的可靠性。分析了監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，并詳細(xì)研究了絕緣監(jiān)測的測試內(nèi)容及其原理，提高了供電可靠性。

關(guān)鍵詞：絕緣監(jiān)測；運(yùn)行電壓；變壓器

1 概述

電力變壓器是電力系統(tǒng)最主要最昂貴的設(shè)備之一，其安全護(hù)運(yùn)行對保證供電可靠性有重要意義。電力變壓器的高故障率不僅極大地影響電力系統(tǒng)的安全遠(yuǎn)行，同時也會給電力 企業(yè) 及電力用戶造成很大的 經(jīng)濟(jì) 損失。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少故障及事故引起的經(jīng)濟(jì)損失，要定期對變壓器進(jìn)行絕緣預(yù)防性試驗(yàn)監(jiān)測。

絕緣的劣化、缺陷的 發(fā)展，雖然具有統(tǒng)計性，發(fā)展速度也有快有慢，但大多數(shù)都有一定的發(fā)展期。在這期間，絕緣會發(fā)出反映絕緣狀況變化的各種物理化學(xué)信息。理論上，只要捕捉到這些哪怕是很微弱的信息，進(jìn)而經(jīng)過對這些數(shù)據(jù)的處理和綜合分析，就可以對設(shè)備絕緣的可靠性作出判斷和對絕緣壽命作出預(yù)測，這就是絕緣監(jiān)測的理論基礎(chǔ)。

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集

（1）多路轉(zhuǎn)換單元。

用以對多臺設(shè)備和某設(shè)備的多路信號（均來自傳感器）進(jìn)行選擇或作巡回監(jiān)視、一般可用繼電器或程控模擬開關(guān)對信號進(jìn)行選通。

（2）預(yù)處理單元。

其功能主要是對輸入信號的電平作必要的調(diào)整，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入模擬信號電平的要求，同時要采取一些措施抑制干擾以提高信噪比。WWw.11665.Com故該單元又可分為兩部分：一部分是放大倍數(shù)可調(diào)整的程控放大器；另一部分是抗干擾設(shè)施，例如設(shè)置濾波器、差動平衡系統(tǒng)等。

要強(qiáng)調(diào)指出的是預(yù)處理單元的位置一般應(yīng)安排在數(shù)據(jù)采集之前，甚至有時它與傳感器安排在一起，即采取就地處理的方式，這樣可大大削弱信號傳輸過程中受到的干擾影響。

從傳感器s輸出信號us，經(jīng)預(yù)處理p放大k倍，若在信號kus傳輸過程中加入干擾信號ui，那么數(shù)據(jù)處理單元a得到的信噪比snr1=kus/ ui；若將p放在a處，則其信噪比為snr2=us/ ui，減少為就地預(yù)處理的k分之一。

（3）數(shù)據(jù)采集單元。

它包括采樣保持和模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc。前者由采樣保持放大器（放大倍數(shù)為1）、電子 開關(guān)、保持電容器等元器件組成，其功能是在模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)存儲信號的各個輸入量，并把數(shù)值大小不變的信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它縮短了模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣時間，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。adc是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，需要滿足轉(zhuǎn)換速度和準(zhǔn)確度兩方面的要求。轉(zhuǎn)換速度（采樣速度或稱采樣率）視信號采集的要求而定，若要采集信號波形則需較高的采樣率：若只需采集信號峰值，則可選擇較低采樣率。一般采樣率可在50 khz—10 mhz間選擇。

3 絕緣監(jiān)測的測試內(nèi)容及原理

3.1 變壓器套管的監(jiān)測

（1）監(jiān)測內(nèi)容。

變壓器套管為電容型設(shè)備，監(jiān)測內(nèi)容如下：介質(zhì)損耗tg、泄露電流i0、電容量變化率△c/c、不平衡電壓uo。

（2）介質(zhì)損耗tg 的測量原理。

介質(zhì)損耗測量對設(shè)備絕緣的劣化的故障有較高的靈敏度，在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中是必不可少的測量項(xiàng)目。同時高壓設(shè)備的介質(zhì)損耗一般都很小，所以對測量的精度要求很高，而且在現(xiàn)場測量時易受各種形式的干擾，因此要精確而穩(wěn)定地在線監(jiān)測設(shè)備的介質(zhì)損耗難度較大。

3.2 信號的抽取

（1）作為 參考 信號的pt二次電壓信號的抽取。

pt二次電壓信號是作為測量參考信號引入的。由于pt二次電壓信號同時還作為繼電保護(hù)的電源用，絕對不允許短路，所以我們在引入此信號時采用了如下措施：

固定安裝位置；固定安裝在端子排上；在信號輸入回路中串快速熔斷器，回路中有兩處串快速熔斷器，分別在端子排和信號選線箱內(nèi)；將輸入信號與測量回路通過精密的隔離電壓互感器可靠隔離。隔離后有兩點(diǎn)好處：第一，防止測量回路故障對pt信號的直接短路。第二，由于未屏信號經(jīng)電容探頭取樣后，地線無法與設(shè)備接地線斷開，經(jīng)過對pt二次信號隔離后，還可消除地電位的干擾影響。

（2）套管未屏信號的抽取。

變壓器套管的信號抽取方法采用在未屏對地之間串標(biāo)準(zhǔn)電容器組的方法。標(biāo)準(zhǔn)電容器組上還并聯(lián)有放電管、短路刀閘及保護(hù)間隙，可確保高壓設(shè)備的安全運(yùn)行。另外，合上短路刀閘還可安全方便地更換標(biāo)準(zhǔn)電容器組。這些元件安裝在一個封閉的鋁合金箱內(nèi)，每個鋁合金箱內(nèi)安裝一組（a，b，c三相）變壓器套管。

3.3 油中氫氣的監(jiān)測

本文研究的測氫控頭采用高分子膜滲透油中氫氣，直接從油中分離出氫氣進(jìn)行在線監(jiān)測，彌補(bǔ)了氣象色譜法周期性限制和誤差大的缺陷，并根據(jù)氫氣含量的變化情況，預(yù)知設(shè)備的早期故障，是目前較為理想的手段。

油中氫氣含量的測量采用活化的鉑絲作為氫敏元件，當(dāng)氫氣在加熱到恒定高溫的鉑絲上燃燒時，引起鉑絲電阻值的變化，這種變化在一定范圍內(nèi)與氫氣濃度成函數(shù)關(guān)系。對氫敏元件獲得的信號進(jìn)行采集處理，即可得到氫氣濃度。有穩(wěn)定可靠及壽命長的優(yōu)點(diǎn)，是國外采用燃料電池作為氫敏元件所不能匹及的。

3.4 絕緣監(jiān)測的測量原理

測氫探頭采用高分子膜滲透油中氫氣，直接從油中分離出氫氣，采用活化的鉑絲作為氫敏元件，通過氫氣在鉑絲上燃燒，引起鉑絲電阻值的變化，來測量氫氣含量的。

當(dāng)電力變壓器在正常運(yùn)行時，繞組周圍存在電場，而鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件處于該電場中，且場強(qiáng)各異。若鐵芯不可靠接地，則將產(chǎn)生懸浮電位、引起絕緣放電。因此鐵芯必須可靠接地。但是，由于各種原因使鐵芯產(chǎn)生多點(diǎn)接地后，一方面造成鐵芯局部短路，質(zhì)鏈部分磁通產(chǎn)生感應(yīng)電勢，形成環(huán)流，這種環(huán)流有時高達(dá)數(shù)百安培，產(chǎn)生局部過熱，引起油分解；另一方面，由于鐵芯的正常接地線產(chǎn)生環(huán)流，引起變壓器局部過熱，也可能產(chǎn)生放電性故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鐵芯接地電流正常情況下在幾個到幾十個毫安；當(dāng)鐵芯多點(diǎn)接地時，該電流可能增大到幾個安培甚至還要高。（1）上層油溫的監(jiān)測。

變壓器上層油溫的異常變化，可以反映出變壓器的過熱性故障。：

（2）母線過電壓的監(jiān)測。

對變電站母線過電壓進(jìn)行在線監(jiān)測，可以了解變電站內(nèi)高壓設(shè)備遭受雷電過電壓和操作過電壓的頻率和強(qiáng)度，了解避雷器的動作狀況和保護(hù)作用，為設(shè)備事故分析提供第一手資料，同時，通過數(shù)據(jù)積累，還可以為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改提供參考數(shù)據(jù)。

（3）氣象條件監(jiān)測。

氣象條件的監(jiān)測采用專用測量溫度、濕度的探頭，對環(huán)境氣象條件進(jìn)行監(jiān)測。傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)氣象箱內(nèi)。

4 結(jié)語

變壓器的絕緣監(jiān)測技術(shù)是電力系統(tǒng)最具有潛力的技術(shù)之一，定義集中、高智能化、高精確度為 發(fā)展 方向。它的硬件技術(shù)發(fā)展與傳感器技術(shù)、電子 技術(shù)、光纖技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，這個領(lǐng)域的每一項(xiàng)突破性成就都有可能給檢測帶來發(fā)展機(jī)遇。

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