電力變壓器電氣高壓試驗(yàn)技術(shù)和關(guān)鍵點(diǎn)分析

郝斌

摘要：電力變壓器內(nèi)部故障占故障總數(shù)的90%以上，其中大部分與內(nèi)部絕緣系統(tǒng)相關(guān)，常見故障包括線端匝間、層間短路，絕緣支撐件、絕緣油老化或故障，引線對(duì)地放電等。局部放電試驗(yàn)是驗(yàn)證大型油浸式電力變壓器是否滿足出廠或投入運(yùn)行條件的重要試驗(yàn)，也是評(píng)價(jià)設(shè)備狀態(tài)，預(yù)防故障的重要手段，其可以有效發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)絕緣裕度不足、絕緣紙浸漬不充分、絕緣件質(zhì)量不良、懸浮電位、絕緣系統(tǒng)老化損壞、內(nèi)部存在異物等影響設(shè)備運(yùn)行的問題。同時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為檢修決策的制定提供針對(duì)性幫助，有利于提高檢修工作效率。基于此，本篇文章對(duì)電力變壓器電氣高壓試驗(yàn)技術(shù)和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;高壓試驗(yàn);技術(shù)

引言

隨著電力系統(tǒng)不斷加速發(fā)展，我國(guó)電力建設(shè)得到了本質(zhì)上的提升，開始形成大容量、高技術(shù)的電力體系。變壓器作為電力系統(tǒng)中的常用裝備，裝備內(nèi)部的初級(jí)、次初級(jí)線圈以及磁芯相互配合才能夠保證裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，變壓器長(zhǎng)時(shí)間工作出現(xiàn)故障的可能性較大，故障發(fā)生的原因是什么、故障點(diǎn)在哪兒還需通過電氣試驗(yàn)來判定。上述體系在運(yùn)行的過程中受不同因素的影響非常容易出現(xiàn)變壓器強(qiáng)度降低或老化現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)安全受到嚴(yán)重威脅。

1電力發(fā)展情況概述

電力建設(shè)并不屬于新興事物。電力能源在實(shí)際生活中的作用非常大，其利用最早在工業(yè)革命時(shí)期。如今各行業(yè)對(duì)于電力能源的需求只增不減，行業(yè)對(duì)電能越來越依賴，電能已成為生活中不可或缺的重要要素，面對(duì)社會(huì)對(duì)電能需求越來越大的情況需要繼續(xù)進(jìn)行電力工程建設(shè)。電力能源安全輸送需要依靠變壓器，其是確保系統(tǒng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵因素。一般變壓器發(fā)生故障的概率較小，但發(fā)生故障概率小和不發(fā)生故障是兩個(gè)不一樣的概念。變壓器出現(xiàn)故障是一個(gè)大問題，問題的解決非常棘手。變壓器出現(xiàn)故障后雖會(huì)出現(xiàn)異常表現(xiàn)，但這些表現(xiàn)通常是無法通過肉眼直接觀察到的，即使具有多年工作經(jīng)驗(yàn)也不能準(zhǔn)確判斷變壓器故障類型，需進(jìn)行電氣試驗(yàn)通過電氣試驗(yàn)來了解實(shí)際情況。

2電力變壓器高壓試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)

電力變壓器高壓試驗(yàn)的過程中應(yīng)逐步按照設(shè)計(jì)規(guī)范接線，確定無誤后方可按照操作要求將調(diào)壓器調(diào)整到“零”位，然后接通電源，直至綠色指示燈亮后按下啟動(dòng)按鈕。此時(shí)，操作人員順時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)壓器手柄，緩慢升壓，逐步完成各項(xiàng)試驗(yàn)操作內(nèi)容。絕緣試驗(yàn)中先測(cè)量絕緣電阻值，通過高壓試驗(yàn)裝置可以直接讀取。與此同時(shí)，還需要利用數(shù)顯泄露電流測(cè)試儀測(cè)量高壓試驗(yàn)中電力變壓器的泄露電流，分析在額定工作電壓下其是否存在質(zhì)量缺陷。如高低壓狀態(tài)下的泄露電流存在明顯差異，則電力變壓器性存在質(zhì)量缺陷，應(yīng)進(jìn)行拆檢處理。除此之外，還可以通過局部放電試驗(yàn)檢驗(yàn)變壓器零部件絕緣效果，測(cè)試時(shí)直接將工頻電壓將低到局部放電試驗(yàn)電壓，持續(xù)10min左右，測(cè)量局部放電情況或直接將過電壓降低到局部放電試驗(yàn)電壓，持續(xù)1h左右，測(cè)量局部放電情況。特性試驗(yàn)中則可以先通過雙電壓表測(cè)定工況運(yùn)行環(huán)境下變壓器變比，分析接線組別及變電壓情況;可以進(jìn)一步進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，在前期絕緣試驗(yàn)參數(shù)基礎(chǔ)上計(jì)算電力變壓器的集中性能缺陷，并配合介質(zhì)損耗觀察高壓試驗(yàn)中變壓器性能參數(shù)，確定其主絕緣變化趨勢(shì)。

3電力變壓器高壓試驗(yàn)應(yīng)用與分析

3.1電力變壓器的絕緣試驗(yàn)

電力變壓器的絕緣試驗(yàn)不能盲目進(jìn)行，在進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)前一定要先了解具體情況。電力變壓器的絕緣試驗(yàn)，一種根據(jù)試驗(yàn)性質(zhì)進(jìn)行分類而另一種是根據(jù)試驗(yàn)的范圍進(jìn)行分類。前者一定要注意要控制電壓、避免電壓過高。進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)不會(huì)對(duì)設(shè)備造成負(fù)面影響，還是比較提倡進(jìn)行的。工作人員進(jìn)行電力變壓器的絕緣試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行試驗(yàn)過程出現(xiàn)的物理現(xiàn)象記錄，之后借助專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)的判斷，判斷出設(shè)備的絕緣能力大小。電力變壓器潛在的缺陷與隱患可通過絕緣試驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)的過程中可以定時(shí)間，在試驗(yàn)結(jié)束后注意再次進(jìn)行鑒別試驗(yàn)，從而保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2仿真試驗(yàn)

為了驗(yàn)證所提出的控制策略的正確性，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了系統(tǒng)的仿真，針對(duì)提出控制策略主要應(yīng)用在電流補(bǔ)償控制上，進(jìn)行了電流補(bǔ)償?shù)姆抡骝?yàn)證。主要電路參數(shù)為：電網(wǎng)相電壓有效值E=500V，電網(wǎng)頻率f=50Hz;負(fù)載電阻為R=30Ω～60Ω;變流器側(cè)電感L=1e-3mH，直流電容C=400μF。系統(tǒng)整體控制方式如下：電流補(bǔ)償部分電壓外環(huán)采用PI控制，電流內(nèi)環(huán)采用所設(shè)計(jì)的基于反步法的變流器電流控制器;電壓補(bǔ)償部分采用PI控制。兩者獨(dú)立控制，調(diào)制方式為正弦脈寬調(diào)制（SPWM）。仿真工況為：負(fù)載側(cè)為不控整流橋與電阻相連，在0.5s時(shí)，電阻從60Ω變?yōu)?0Ω。分別為控制前后的電網(wǎng)電流局部響應(yīng)曲線，電網(wǎng)電流被較好地控制為正弦波形，同時(shí)，在突變負(fù)載后在較短的時(shí)間內(nèi)被重新控制，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。直流母線電壓波形，在突變負(fù)載后仍能回到初始設(shè)定值。

3.3適應(yīng)性供熱技術(shù)應(yīng)用效果

本技術(shù)應(yīng)用在國(guó)電智深DCS系統(tǒng)上完成系統(tǒng)搭建。在當(dāng)前運(yùn)行模式為C，太原、交城熱網(wǎng)調(diào)度循環(huán)水量分別為8000t/h和4000t/h，1、2號(hào)機(jī)組蒸發(fā)量分別為720t/h和765t/h的工況下，通過改變太原、交城熱網(wǎng)調(diào)度供水溫度，測(cè)試適應(yīng)性供熱系統(tǒng)的有效性。通過測(cè)試結(jié)果可看出，隨著太原、交城熱網(wǎng)調(diào)度水溫的升高，最優(yōu)模式依次從模式A升至模式F。若當(dāng)前模式不是最優(yōu)模式時(shí)，適應(yīng)性供熱系統(tǒng)提示模式切換、順控方向和步驟。若當(dāng)前模式是最優(yōu)模式時(shí)，適應(yīng)性供熱系統(tǒng)提示模式優(yōu)化及優(yōu)化供熱參數(shù)，包括1、2號(hào)機(jī)向太原和交城熱網(wǎng)供汽量、優(yōu)化背壓及優(yōu)化發(fā)電量，如表2所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該適應(yīng)性供熱系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)選擇模式切換或運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化，使供熱負(fù)荷與供熱需求間誤差不超過1%。局部放電特征圖譜，能有效區(qū)分多處局部放電源，能夠準(zhǔn)確判斷局部放電類型、局部放電大小和局部放電位置。綜上，通過運(yùn)用本次設(shè)計(jì)的高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)對(duì)高壓電纜在基建和生產(chǎn)運(yùn)行中的故障類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類和梳理，對(duì)故障機(jī)理及成因進(jìn)行理論分析和仿真計(jì)算，將帶電檢測(cè)技術(shù)與局部放電試驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，提升檢測(cè)準(zhǔn)確性和效率，跟蹤掌握高壓電纜的健康狀況，開展全壽命周期管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的早期絕緣缺陷，為發(fā)電企業(yè)檢修、技術(shù)改造等工作提出相應(yīng)意見和支持，提升設(shè)備可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

結(jié)束語

高壓試驗(yàn)可以為變壓器運(yùn)行提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，確保變壓器在正常范圍內(nèi)運(yùn)行，從本質(zhì)上提升變壓器的安全性、可靠性和有效性，最大限度降低了相關(guān)因素對(duì)變壓器造成的影響。在實(shí)施變壓器高壓試驗(yàn)的過程中人員要對(duì)故障問題進(jìn)行全面分析，結(jié)合問題內(nèi)容及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為變壓器運(yùn)行提供一定的幫助，從而保證變壓器能夠正常運(yùn)行。要對(duì)故障因素進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，對(duì)故障因素進(jìn)行預(yù)防，從而降低變壓器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升變壓器運(yùn)行效益。

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