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    分析综合利用油化和电气试验数据进行变压器故障诊断

    时间:2023-02-25 09:42:47来源:百花范文网本文已影响

    国网陕西省电力有限公司榆林供电公司 韩怡琳 王梦琳

    变压器在出现大型故障后,如果没有得到及时的处理就会对整个工厂的生产带来不利影响。为了能够保证电厂的稳定运行,需要相关人员做好电厂变压器故障诊断工作。油色谱分析、电气试验数据是变电器故障诊断分析的常用方法。

    1.1 原理

    变压器内部的零部件、内部的物质会随着变压器运行的时间逐渐衰减,在处于这样状态时,电气设备绝缘体会处于一种衰减的状态,设备的绝缘性能降低。如果变压器长时间在这样的状态下会分泌一部分的化学气体,这个期间如果变压器内部的温度快速提升,伴随放电/电弧现象的出现,多余的气体会在较短的时间内快速扩散,气体的弥漫会干扰到变压器的稳定运行。

    处于这样的状态会逐渐分解出一定数量较少的化学气体,在变压器某一部分温度提升或出现放电、电弧现象之后,烃类气体和二氧化碳气体的分解速度会加快,油气中分解出来的气体会形成气泡,在油气流经、扩散的时候会逐渐在油里溶解,最终会阻碍变压器的正常运行。在气体的分解超过油里溶解速度、且在数量不断增多的情况下会使油的溶解力不足以应付如此大的数量,由此使得这些气体无法得到有效处理,在气体进入到变压器后会对继电器造成影响,使继电器出现移动、诱发故障。在故障出现的初期阶段,继电器内部的温度不会快速提升,继电器内部的气体也较少,这时如及时分析和研究油中气体的组成成分、含量,就能检查出变压器内部潜伏的故障。

    1.2 方法应用

    1.2.1 油中溶解气体数值的关注

    在《电力设备检修试验规程》中对变压器的水分和油气比例做出明确规定,在开展实验分析时要按照规范的标准来筛选数值,将筛选出来的数值和规定的数值进行比较,确定后指导实践。通过综合比较来判定出变压器的运行是否出现了异常。变压器油中的气体注意数值在变压器新装与运行中分 别 如 下:总 烃20、150,H230、150,C2H40、5~35(220kV)/1(500kV)。在分析时所牵扯到的烃类气体包含CH4、C2H4、C2H6、C2H2,在这些气体出现数值变化时要及时按照规范的标准来调整数值。1.2.2 产气速率

    变压器故障的产生不是一时间才有的,而是需要一段时间的运作。对于变压器来说,其所包含的气体虽然有一个固定的限值,这种固定的数值在实际操作中是可以变化的。多数情况下,变压器气体含量超过规范的数值之后不会影响其运行、也不会诱发故障,但是在气体增多超过限定数值的时候就会诱发故障。因此,不能够单一的从变压器含量是否超标来判定变压器是否出现故障,而是需要根据含气量的多少去判断变压器是否会出现故障。

    按照规范的电力设备检修要求,各类不同气体的使用标准和使用要求是不同的。因此,在电力系统电力设备使用一段时间后,需要安排专门人员对这些设备中的气体分布情况进行检查。

    1.2.3 特征气体组分析

    当变压器出现故障的时候还会伴随出现温度过热、内部持续放电、设备受潮等现象。在遇到以上情况的时候,需要相关人员使用油色谱对变压器的运行故障进行分析,在总体上对故障形成一个把握。经过一系列的分析检验会发现,绝缘油、绝缘材料深刻影响变压器的故障。在绝缘油、绝缘材料受电流冲击的时候会出现持续放电的现象,伴随持续放电的进行会诱发变压器故障。

    在变压器出现故障的时候,其内部的气体含量等会出现比较大的变动,在变压器内部温度在较短时间内提升的时候,也就是在其内部温度达到300℃的时候,变压器内部会出现裂变的反应,伴随会产生甲烷和氢气,这个时候变压器内部的气体含量会出现一系列突发性的变化,因此,这个时候通过对变压器内部气体含量的分析,就能够把握变压器内部的故障情况。

    1.3 电气试验在变压器故障诊断中的应用

    和油化检验变压器故障来说,电气试验的应用范围更为广泛。在使用油化试验检验分析变压器故障时,关注的是对变压器运行状态的把握和细节分析,并不需要额外开展关联实验,仅需要保证设备处于安全状态即可。而电气试验的检测和诊断则是需要得到一些辅助手段的支持,结合变压器应用环境来选择适合的模拟方法来检验电气设备的绝缘性,为变电器的稳定使用提供足够的电力支持。

    在具体检验工作中,电力试验会将数值的变化作为重要参考数据,借助试验来将变压器运行潜在的安全隐患和故障逐一找到,而后按照《电力设备检修试验规程》对变压器进行试验,具体包含铁心夹件试验、绝缘电阻测试、绕组直流电阻测试、绕组连同套管测试,结合测试结果判断电器的使用是否安全。电气试验能够根据数值的变化来检验系统是否出现了故障,对整个变压器因地制宜的开展必要的电压试验,即先让变压器处于停止的状态,再用在日常用电相同的电压开展通电测试,通过观察变压器各类数据来分析试验环境下变压器是否能够达到常规的应用标准。电气试验不需要使用较多的专业设备。

    油色谱诊断的优劣分析。从实际实施操作上来看,油色谱诊断分析的最大优点体现在检验结果的精准性,且在测试分析的时候不会对设备的正常运行带来不利影响,检验结果具有一定的前瞻性,也就是说在变压器故障还没有完全体现出来的时候,通过油色谱诊断就能够就设备的运行情况做出精准的判断。但是油色谱检验也存在自身的固有缺点,比如费用消耗高,油色谱检验操作会使用到比较多的设备,设备引进费用比较高,且设备的普及问题也深刻影响检验工作的顺利发展。

    电气诊断的优劣分析。和油色谱检验相比,电气检验的优势在于不需要消耗比较多的设备成本,且操作起来仅仅是一种试运行的操作,不需要有太多的技术问题予以支持。不仅如此,电气试验所适合应用的范围也要比油色谱广泛,通过试验分析所获得的数据信息能够精准的分析出变压器的使用问题。但是电气诊断无法对变压器潜在故障进行预见性的分析,且在开展电气试验分析的时候不得不停止变压器的运行,最终会影响到企业的发展。

    综合使用。经过上文分析,油化检验和电气检验具有各自的使用优缺点,为了能够更好的判定和解决变压器运行故障,需要相关人员在电气设备运行中综合使用油气检测和电气检测,充分发挥出这两种检测技术的应用优势。一般情况,在变压器出现故障的时候使用色谱来对设备的故障进行初步的定性分析,之后通过电气试验数据分析来对变压器的使用开展定量分析,及时查找和判定变压器故障的类型,针对故障类型来采取对应的解决措施。

    3.1 某电厂变压器运行情况

    文章所研究电厂变电系统为330kV,主变压器是三相自耦壳式变压器,变压器的容量为360MVA,整个变压器在投入运行之后经验发现各个试压项目准备齐全,投运后的定期检验发现设备的各个油化指标处于正常的状态。但是在2020年6月的预防性故障检验时发现变压器出现了故障,导致重瓦斯保护操作。

    整个变电站一号主变压器在运行之后没有出现超容量运行的情况,也没有出现出口短路故障,但是再2020年6月的时候,一号主比变本体轻瓦斯发出了动作信号,之后出现了重瓦斯动作,主变压器的三侧开关出现了跳闸,其他保护系统没有发生关联动作。在对现场情况进行观察之后发现本体气体继电器中出现了少量的其他。

    3.2 故障诊断

    受轻重瓦斯连续动作的影响,本体气体继电器中出现了少量的气体,通过对这些气体的分析判定得出变压器内部出现故障的结论。期间差动保护和其他变压器保护没有出现动作,故障录波也没有启动,排除了变压器内部的单相短路或者严重的匝间短路问题。为了能够更好的分析故障,在故障出现之后对1号变电站主变系统实施油色谱分析和电气试验,数据信息如表1所示。

    表1 变压器故障前后油化色谱数据表

    从表1的数据信息可以发现,变压器故障前油化数据没有出现异常,故障之后本体和瓦斯油的三比值编码都为102,由此初步判定变压器内部存在局部温度过高、电弧放电所引发的问题。高压套管-中压套管之间的电阻数值呈现出了三相不平衡的中UAN共同,B相大概是A相和C相的二倍,中压套管-零相套管之间的数值呈现出三相不平衡的状态,B相电阻的数值较大,初步判定为110kV变压器B相套组首端的引出线到套管线出现了夹间故障,而出现故障的原因可能包含三种:110kV B相套组开端引出线和引线焊接点连接不顺畅;
    110kV B相引相和套管的连接部位出现了接触不良的问题;
    110kV B相套管内部的载流杆和连接头位置出现了接触不良的问题。

    3.3 故障点的确定

    为了能够更好的确定故障点,在将油气放入到变压器内部的时候对变压器的运转开展检验,具体检验结果分析如下:110kV B相套组首端的引出线和焊接接口位置处于一个良好的状态,套管和引线也呈现出良好的连接状态。110kV B相引线和有载调压分接开关引线和套管的连接部位处于一种良好的状态。

    B相套管导电管底部和载流杆的端部会出现放电的现象,铜末会掉入变压器本体内部,在套管下B相器身压板上面、套组表面、分接引线上存在比较多的杂质。之后将110kV变压器B相套管拆除下来进行检查,在起吊的时候发现套管内部载流杆的顶端和连接头逐渐脱离,连接头和套管的将军帽烧粘在一起,载流杆的上下部分均出现了放电的现象,载流杆的顶部出现了烧熔的问题,特别是在距离顶端2cm的位置烧熔最为严重。在将110kV B相套管返厂检查之后发现,截留杆顶部旋入到套管顶部的连接头深度不够,在这个过程中出现发热就会出现瞬间脱落的问题,由此引发变电站的跳闸故障。

    综上,变压器作为电力系统的重要组成,其运行优劣直接关系到电力系统的建设。因此,为了能够确保电力系统的安全、稳定,需要相关人员要采取积极的措施来保证变压器处于一种正常的状态。

    文章着重就油气、电气试验在变压器故障诊断分析中的应用问题了进行了探讨,分析了两种检验技术使用的优缺点,为了能够更好的判定变压器的运行,需要相关人员在实践操作中强化对两种检测技术的综合应用,并在变压器出现故障的时候使用色谱来对设备的故障进行初步的定性分析,之后通过电气试验数据分析来对变压器的使用开展定量分析,并以具体的110kV变压器运行为案例展开分析,分析发现故障之前的油化、电气试验、温度测试等如期进行。之后在外界环境变化后诱发了故障,针对故障综合利用油化、电气试验数据来予以分析,分析后加大监督验收和红外测温分析,为后续规避变压器的运行故障提供了有益的参考支持。

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