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[行业技术文章]电力变压器固体绝缘故障的诊断方法
更新时间:2013-04-15 发布:www.1024sj.com

      引言 

  为了使装备的外形尺寸连结在可以接受的水平,现代变压器的设计采用了更为紧凑的尽缘方式,在运行中其内部各组件间的尽缘所需承受的热和电应力水平显著升高。110kV及以上品级的年夜型电力变压器主要采用油纸尽缘结构,主要的尽缘材料是尽缘油和尽缘纸、纸板。

  当变压器内部故障触及固体尽缘时,不管故障的性若何,凡是认为是相当严重的。由于一旦固体材料的尽缘性能遭到破坏,极可能进一步成长成主尽缘或纵尽缘的击穿事故。所以纤维材料劣化引发的影响在故障诊断中非分特别遭到重视。而且,如能肯定变压器发生异常或故障时是否触及固体尽缘,也就初步肯定了故障的部位,对装备检修工作很有扶助。

  本文经由过程研究在故障触及固体尽缘时,其它特征气体组分与CO、CO2间的伴生增加情况,提出了一种动态分析变压器尽缘故障的方式。并着手建立故障气体的增加模式,为展望故障的成长提供了新的判据。

  1、判断固体尽缘故障的常规方式

  CO、CO2是纤维材料的老化产物,一般在非故障情况下也有年夜堆集,往往很难判断经分析所得的CO、CO2含是因纤维材料正常老化发生的,仍是故障的分化产物。

  月岗淑郎[1]研究了使用变压器单元纸重分化并溶于油中的碳的氧化物总,即(CO+CO2)mL/g(纸)来诊断固体尽缘故障。可是,已投运的变压器的尽缘结构、选用材料和油纸比例随电压品级、容、型号及生产工艺的分歧而差异很年夜,不成能逐一计较每台变压器中尽缘纸的合计,该方式因现实操作坚苦,难以运用;而且,斟酌全数纸重在分析整体老化时是比力合理的,如故障点仅触及固体尽缘很小的一部门时,使用这类方式也很难比零丁斟酌CO、CO2含更有用。

  IEC599[2]推荐以CO/CO2的比值作为判据,来肯定故障与固体尽缘间的关系。认为CO/CO2>0.33或<0.09时暗示可能有纤维尽缘分化故障,在实践中这类方式也有相当年夜的局限性[3]。本文对59例过热性故障和69例放电性故障进行了统计。成效讲明,运用CO/CO2比例的方式正判率仅为49.2%,这类方式对悬浮放电故障的识别准确率较高,可达74.5%;但对围屏放电的正判率仅为23.1%.

  2、固体尽缘故障的动态分析方式

  新的预防性实验规程划定,运行中330kV及以上品级变压器每隔3个月进行一次油中消融气体分析,但今朝很多电局为保证这些重要装备的平安,有的已将该时间距离缩短为1个月。也有部门电局已展开了油色谱在线监测的测验考试,这为实现故障的接连追踪,提供了秀的技术根蒂根基。

  电力变压器内部触及固体尽缘的故障包括:围屏放电、匝间短路、过负荷或冷却不良引发的绕组过热、尽缘浸渍不良等引发的局部放电等。不管是电性故障或过热故障,当故障点触及固体尽缘时,在故障点释放能的作用下,油纸尽缘将发生裂解,释放出CO和CO2.但它们的发生不是孤立的,必然因尽缘油的分化发生各类低份子烃和氢气,并能经由过程分析各特征气体与CO和CO2间的伴生增加情况,来判断故障缘由。

  判断故障的各特征气体与CO和CO2含间是否是陪伴增加的,需要一个定的尺度。本文经由过程对变压器接连色谱监测的成效进行相关性分析,来获得对这一尺度的统计性描写。这样可以克服消融气体累积效应的影响,消除丈的随机误差干扰。

  本文彩用Pearson积矩相关来衡变间的联系关系水平,被测变序列对(xi,yi),i=1,…,相关系数γ的显著性选择两种检验水平:以α=1%作为变是否显著相关的尺度,而以α=5%作为变间是否具有相关性的尺度。即:当相关系数γ>γ0.01时,认为变间是显著相关的;γ<γ0.05时,两者没有明确的联系关系。γ0.01、γ0.05的取值与抽样个数N有关,可经由过程查相关系数检验表获得。

      由于CO为纤维素劣化的中心产物,更能反映故障的成长进程,故经由过程对故障的主要特征气体与CO的接连监测值进行相关性分析可进一步判断故障是否触及固体尽缘。当经由过程其它分析方式肯定装备内部存在放电性故障时,可以CO与H2的相关水平作为判断电性故障是否与固体尽缘有关的尺度;而过热性故障则以CO与CH4的相关性作为判断尺度。经由过程对59例过热性故障和69例放电性故障实例的分析。

  这类方式在一定水平上可以反映故障的严重水平,在过热性故障的情况下,若是CO不仅与CH4有较强的相关性,还与C2H4相关,讲明故障点的温度较高;而在发生放电性故障时,若是CO与H2和C2H2都有较强的相关性,说明故障的性多是火花放电或电弧放电。

  3 故障的成长趋向

  确认故障类型后,如能进一步领会故障的成长趋向,将有助于维修计划的合理放置。而产气速度作为判断充油装备中产气性故障风险水平的重要参数,对分析故障性和成长水平(包括故障源的功率、温度和面积等)都很有价值[4]。

  经由过程回回分析,可将这3种典型模式回纳为:

  (a)正二次型:总烃间的变化纪律年夜致为Ci=2++c(a>0),即产气速度γ=+b不竭增年夜,与时间成正比。这常与突发性故障相对应,故障功率及所触及的面积不竭变年夜,这类故障增加模式往往很是危险。

  (b)负二次型:总烃和产气速度的变化纪律与(a)不异,只是a<0.即总烃Ci增高到一定水平后,在该值四周波动而不再发生显著变化。多与逐渐削弱的或暂时性的故障形式相对应,如在系统短路情况下的绕组过热及系统过电压情况下发生的局部放电等。

  (c)一次型:即线性增加模子,是一种与稳定存在的故障点相对应的产气形式。总烃的变化纪律为Ci=+j,产气速度为固定的常数k,凡是只有当故障产气率k或总烃Ci年夜于注重值时才认为故障严重。

  本文对59例过热性故障和69例放电性故障变压器总烃含的增加模式与故障严重水平的对应关系进行了统计,成效如表2所示。

  4、实例分析

  故障产气的增加模子为正二次型,在较短的时间里产气速度呈较着的增加趋向,是一种成长迅速的故障,反映出故障功率及故障所触及的面积在不竭变年夜。

  1985年3月14日进行吊芯检查发现,高压线圈与低压线圈间围屏有7层存在分歧水平的烧伤、穿孔、爬电等较着的树枝状放电痕迹,属围屏放电故障,与分析成效相符。

  5、结 论

  a.电力变压器油中消融气体的发生总有其内在的缘由,凭据故障的主要特征气体与CO的伴生增加情况,即可判断故障点是否触及固体尽缘。这类方式基本上不受累积效应的影响,不存在注重值的限制,可以分析消融气体的变化纪律,实时发现可能存在的窜伏性故障。

  b.对运行中的电力变压器,其故障的产气进程其实不都是线性增加的,存在着其它的增加模式。统计成效讲明:总烃含若是呈正二次型增加,则年夜多为严重的破坏性故障;而当故障产气线性增加时,则故障点相对稳定;若总烃呈负二次型增加,多为暂时性故障,一般风险不年夜。

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