运行中变压器状态监测技术的探讨
仪器信息网 · 2009-08-02 21:40 · 22379 次点击
摘要:在上篇《变压器在正常工作电压下的绝缘事故原因分析及防御措施》一文中讨论了变压器绝缘事故原因分析及防御措施,本篇主要对变压器各种状态参量的实质含义、监测原理、判断方法及应注意的技术要点作了具体的探讨。
关键词:变压器状态;油气色谱分析;局部放电测量;油中含水测量;油击穿电压;形变检测
0引言
变压器的状态是依靠试验数据来反映的。变压器试验按生产、安装、投运进行程序可分为出厂试验、交接试验和预防性试验;按其功用又可分为适用性检验、经济性检验和安全可靠性检验。通常出厂试验针对功用三方面进行了全面检验,现场试验包括停电试验和在线检测,主要是检验安全可靠性,目的是对变压器在运行中的状态变化进行监控。
变压器在运行中要经受电(电场)、热和力3种破坏势力。这3种破坏势力对变压器状态的影响分别称为电致变态、热致变态和力致变态。当破坏势力得逞,引起状态质变,就会分别形成绝缘事故、过热事故和形变事故。为了预防事故,保证安全运行,针对这3种致变因素分别设置了许多试验项目。
运行中变压器状态试验评估的奋斗目标,一是报告预警危险状态出现,二是促进维护检修低投入。这个目标的实现离不开先进的状态测试技术。状态测试技术包括二个部分:一是试验方法的实施,另一是试验结果的运用。试验方法的墨守成规,状态评定的单一标志(限值),是不可能对运行中变压器的状态评估有实质性警示作用的。这里讨论发表一些不成熟的看法,与同仁交流。
1油中溶解气体色谱分析
1.1DGA追踪分析特征气体含量
油中溶解气体色谱分析(简称DGA)是利用气相色谱分析的方法测定油中溶解的气体。选择其中的甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙稀(C2H4)、乙炔(C2H2)和氢气(H2)为特征气体,把其中4种烃类气体的总和称为总烃(以C1+C2表示),再辅以一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),用来反映变压器内任一部位发生异常变化的信息。
DGA是通过油传递、透析信息。油无孔不入,因此分析油中特征气体含量的试验可以比其他试验方法获得更多信息。DGA可以在线进行,比停电试验方便和快捷,所以是公认可信的变压器状态监测技术。但如何更好地运用产气量、产气速率和组分比例关系来识别故障,仍需探讨。
GB/T7252—2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(以下简称《导则》)对出厂和投运前的变压器规定了油中气体含量的限值,要求明确,也能实现。但对运行中变压器只规定了注意值。该注意值除个别数据以外,均是根据20年前某些地区的变压器运行中的产气量凭经验人为划定的。然而实践证明,大多数变压器的产气量超过注意值后仍可以继续运行,等待有停电机会时再行处理;少数变压器的产气量在远小于注意值时却必须尽快停下来排除故障。因此,运行中不应在达到注意值时才追踪分析,而是当发现气体浓度高于出厂和投运前的限值时就应重视并查明原因。
1.2以动态概念对待产气速率
《导则》介绍了产气速率的计算公式,并规定了注意值。但由于运行中变压器的产气不是等速或等加速的,而且分析又不是连续进行的,因此产气速率一般不可能准确定量。但利用产气速率的概念可识别产气动态。产气动态可以划分为6类:①原发性产气。变压器一投运就产气。②激发性产气。运行方式发生变化引起的产气。③连续性产气。发生产气后,产气量连续增加。④间歇性产气。产气不连续,停歇的时间或长或短。⑤一次性产气。偶然产生一定量的气体,以后不再产气。⑥事故性产气。变压器损坏时产生大量气体。掌握产气动态,对分析产气原因、确定气源的部位(以下简称定位)是很重要的。
1.3正确利用特征气体组分判断故障
利用特征气体组分比例来判断故障类型,三比值法是比较好的方法。其中首位数为0的编码组合是过热性故障;首位数为1或2的编码组合为放电性故障。这对分析产气故障起了定大方向的作用。但按编码组合来判断故障类型仍不能解决实际问题。如过热性故障产气,其中最频繁出现的编码组合为022,故障类型区分为高于700℃的高温过热,这在变压器内许多部位都可能产生,但不同部位的危害不同。又如放电性故障产气,最多的编码组合是212,此时变压器已损坏。至于采用人工神经网络等现代新技术,由于作为特征气体的4种烃气是同出一原、性质近似,因此再怎么处理也不能准确定位。处理实际问题时,定位是关键。而定位不能只在气体组分中做文章,还应重视变压器的结构特点。
1.4局部过热定位
局部过热故障是由于局部的电能损耗超过该处既有的散热能力,局部放电故障是由于局部绝缘的位移电流发生异常变化,都与电流有关。因此根据电流定位既方便又实用。电流包括正常工作电流、漏磁场感应产生的环流或涡流,以及位移电流3部分。其中非自恢复绝缘上的位移电流突变危害性最大,工作电流回路的接触不良导致恶性循环,环流或涡流不可能引起事故。通过定位来掌握形势才能取得处理产生故障的主动权。
1.5几点建议
基于以上的认识,为了更好地发挥DGA的作用,提出以下建议:①重视分析的准确性。这包括二个方面,一是提高分析数据本身的准确性;二是要排除可能引起误判断的外来气源。②变压器在运行中发现产气后应考虑各种可能原因,运用多种方法,确定气源所在电流回路。③根据产气源部位,参照表1所示的变压器发生产气故障后的停运参考限值决定停运检查或进行检修。至于是按上限值、中限值或下限值来决定停电检修,应综合考虑设备的重要性和停电的可能性,并充分考虑制造厂的建议。
2局部放电测量
局部放电测量试验(以下简称局放试验)在GB1094-3—2003中称为长时感应电压试验(ACLD)。该试验是在加电压的全过程中测量视在电荷量,单位为pC。