探討變壓器故障及相關(guān)診斷技術(shù)的應(yīng)用

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010206

1 引言

變壓器設(shè)備是電力生產(chǎn)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備,其運(yùn)行工況優(yōu)劣直接影響到電力生產(chǎn)是否安全和高效。近年來(lái),我國(guó)電力生產(chǎn)日益大型化,變壓器承載的壓力也不斷增大,變壓器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)隨之上升。為了更好地確保變壓器運(yùn)行工況,對(duì)變壓器故障及診斷技術(shù)進(jìn)行分析研究十分必要。

2 變壓器的故障分類(lèi)

短路故障:發(fā)生短路故障的原因可能是多方面的,如相間短路、內(nèi)部引線短路、出口短路以及繞組間對(duì)地短路等。有這些原因引發(fā)的短路故障一方面會(huì)由于短路電流的產(chǎn)生而造成電氣設(shè)備的機(jī)械變形,縮短設(shè)備的壽命,另一方面也會(huì)因短路電流的絕緣而引發(fā)電氣熱故障問(wèn)題,造成很大的生產(chǎn)隱患。

放電故障:放電故障這一類(lèi)別又分為局部放電、火花放電、電弧放電等不同情況。其中局部放電大多是由油膜或在油料中的導(dǎo)體邊緣發(fā)生的放電故障,容易發(fā)生熱擊穿或絕緣擊穿等設(shè)備事故。引發(fā)火花放電的情況可能有分解開(kāi)關(guān)懸浮電壓所引起的放電、套管儲(chǔ)油柜或引線對(duì)套管導(dǎo)電管放電、鐵芯接地不良放電以及引線局部接觸不良引起的放電等。電弧放電的情況如引線發(fā)生斷裂、分接開(kāi)關(guān)發(fā)生飛弧、繞組絕緣層發(fā)生擊穿等。

絕緣故障:絕緣故障有分為固體紙絕緣故障以及液體油絕緣故障。其中固體紙絕緣故障多是由固體絕緣老化所引發(fā)的,液體油絕緣故障主要是由液體油中混入了各種金屬或有機(jī)雜質(zhì)等,繼而引發(fā)絕緣油發(fā)生老化或氧化等過(guò)程,導(dǎo)致絕緣故障發(fā)生。

鐵芯故障:該類(lèi)故障主要由鐵芯多點(diǎn)接地或者鐵芯沒(méi)有接地所導(dǎo)致的,其中多點(diǎn)接地會(huì)造成環(huán)流,繼而在局部形成對(duì)地懸浮電壓;沒(méi)有接地的鐵芯極容易對(duì)地形成斷續(xù)性的擊穿放電現(xiàn)象。

分接開(kāi)關(guān)故障:該類(lèi)故障分為兩個(gè)情況,一個(gè)是有載調(diào)壓,另一個(gè)是無(wú)載調(diào)壓。其中有載調(diào)壓多是由分按開(kāi)關(guān)停留在過(guò)渡位置所引發(fā),而無(wú)載調(diào)壓多是由電弧引起的觸頭接觸不良造成的。

3 變壓器技術(shù)診斷

油中溶解氣體法是目前電力變壓器內(nèi)部故障診斷最常用的一種方法。其檢測(cè)原理是基于油中溶解氣體與電力變壓器之間的溫度變化之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的,即變壓器在不同使用狀態(tài)下呈現(xiàn)不同的溫度,而隨著溫度的變化油中溶解的氣體也會(huì)有成分的相應(yīng)變化,同一種烴類(lèi)氣體在不同溫度下的產(chǎn)生速度不同。當(dāng)油中含有多種混合氣體時(shí),可通過(guò)對(duì)油中溶解氣體進(jìn)行色譜分析,根據(jù)溶解氣體在試驗(yàn)前后各項(xiàng)參數(shù)的變化來(lái)判斷變壓器是否出現(xiàn)異常。

基于模糊理論的變壓器診斷方法是以模糊系統(tǒng)來(lái)作為技術(shù)支持。通常的模糊系統(tǒng)主要由三部分組成,分別為模糊數(shù)據(jù)庫(kù)、模糊分析處理系統(tǒng)以及設(shè)備交互界面。由于電力變壓器故障是有多種不確定性因素導(dǎo)致的,因此借助模糊理論來(lái)進(jìn)行故障診斷是一種十分有效的方法。首先,將氣體溶解到油液中,然后對(duì)溶解氣體的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析,之后對(duì)參數(shù)進(jìn)行模糊化處理,找出參數(shù)之間可能存在的關(guān)系,進(jìn)行關(guān)系的分析計(jì)算,最終對(duì)氣體參數(shù)及相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)并給出氣體參數(shù)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)分類(lèi)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。目前,模糊理論主要應(yīng)用在大型油浸式變壓器故障診斷中,根據(jù)氣體的產(chǎn)生率來(lái)進(jìn)行判斷。該方法主要應(yīng)用在對(duì)變壓器故障單一診斷中。為了盡量提高電力變壓器故障診斷的準(zhǔn)確度,工作人員應(yīng)盡可能將多種氣體的產(chǎn)生率以及相關(guān)參數(shù)納入到診斷系統(tǒng)中,同時(shí)結(jié)合國(guó)家及行業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提高判斷技術(shù)水平。

4 變壓器狀態(tài)維修策略

變壓器的溫度異常往往是很多故障出現(xiàn)的一個(gè)明顯信號(hào),同時(shí)因溫度變化也會(huì)繼而引發(fā)其他的相關(guān)故障。在正常情況下,變壓器的油溫一般比常溫高出10℃左右,上層的油溫不得超過(guò)95℃,溫度升高不能超過(guò)55℃。如果油溫出現(xiàn)異常,可能的原因主要有四個(gè):變壓器內(nèi)部故障所引起;變壓器的冷卻系統(tǒng)所引起;變壓器的結(jié)構(gòu)不合理所導(dǎo)致;散熱器的閥門(mén)啟閉不當(dāng)所導(dǎo)致。通常在變壓器內(nèi)部故障所引發(fā)的油溫異常問(wèn)題中,會(huì)出現(xiàn)瓦斯保護(hù)效應(yīng)。比較嚴(yán)重的情況是,在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力釋放閥漏油或者防爆管漏油的現(xiàn)象,這時(shí)需要緊急停止設(shè)備,立即采取維修措施。變壓器冷卻系統(tǒng)所引發(fā)的油溫異常包括:冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇設(shè)備故障、潛油泵故障、散熱器堵塞或散熱管道失效、溫度指示系統(tǒng)故障、散熱器閥門(mén)故障等等。檢修人員應(yīng)對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行排查。變壓器本身結(jié)構(gòu)主要指的是漏磁現(xiàn)象所引發(fā)的油箱局部溫度過(guò)高,對(duì)此情況可設(shè)計(jì)成隔磁材料來(lái)防治油溫升高。

變壓器在使用過(guò)程中還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)油位異常的情況。造成這一現(xiàn)象的原因,可能是油枕吸管器發(fā)生堵塞、油標(biāo)管不暢、防爆管道氣孔不暢所造成的油位異常;還可能是漏油嚴(yán)重導(dǎo)致油位降低速率加快,比如油泵運(yùn)行時(shí)因負(fù)壓不會(huì)有滲漏油的情況,一旦停止就會(huì)發(fā)生滲漏油。此外,還可能是工作人員在放油之后沒(méi)有及時(shí)加油,尤其是氣溫較低的時(shí)候后油枕容量本身較小的情況應(yīng)及時(shí)充油,保障變壓器運(yùn)行的需求。變壓器的密封點(diǎn)都會(huì)有不同程度的滲漏油,比如密封膠墊的老化或者膠墊本身質(zhì)量有問(wèn)題、密封點(diǎn)密封緊固處理不到位、閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)或者閥門(mén)的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題、鐵板沙眼質(zhì)量不過(guò)關(guān)或者焊接工藝不合格,導(dǎo)致密封質(zhì)量不合格、油泵滲漏油、膠墊長(zhǎng)期受力導(dǎo)致嚴(yán)重變形出現(xiàn)裂縫等等。通?？刹捎眉皶r(shí)更換密封膠墊,對(duì)鐵板進(jìn)行帶油焊接,檢查閥門(mén)關(guān)緊關(guān)嚴(yán),避免出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,電力變壓器故障及診斷技術(shù)是影響到電力生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效益的重要內(nèi)容。在實(shí)際的故障診斷和檢修工作中,技術(shù)人員必須不斷提升數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科及相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備能力,結(jié)合變壓器運(yùn)行管理情況,完善故障診斷技術(shù)方案,提高設(shè)備檢修及故障處理技術(shù)水平,更好地確保電力企業(yè)的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。