張文輝
(平頂山姚孟電力工程有限責(zé)任公司,河南 平頂山 467099)
進(jìn)入21世紀(jì)之后,我國(guó)的電力行業(yè)得到了前所未有的快速發(fā)展,無論是對(duì)電力的使用規(guī)模還是對(duì)電力的使用類別,都是以往任何時(shí)期都無法比擬的。而為了保證電力的安全有效供應(yīng),需要對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)資源進(jìn)行綜合的把控和監(jiān)督[1]。在電能的傳輸與配送的過程中,電力變壓器在能量轉(zhuǎn)換和傳輸中扮演著重要的角色,在電網(wǎng)中也是最為重要與最為關(guān)鍵的設(shè)備,在保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行,避免電網(wǎng)重大事故方面起著關(guān)鍵的作用。因此,保證電力變壓器的順利運(yùn)行,防止電力中斷,具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。本文以此為基礎(chǔ),對(duì)電力變壓器常見故障進(jìn)行了識(shí)別,并對(duì)其進(jìn)行了診斷分析。希望通過本文的工作,為電力系統(tǒng)的順利運(yùn)行提供可供借鑒的信息。
電力變壓器調(diào)壓有無載調(diào)壓與有載調(diào)壓兩種不同的方式。其中,無載調(diào)壓需要把電力變壓器停電之后才能夠安全的進(jìn)行,因此,其調(diào)壓的級(jí)數(shù)相對(duì)較小,往往會(huì)將其用在電源電壓相對(duì)穩(wěn)定,或者用電負(fù)荷對(duì)電壓要求相對(duì)較低的領(lǐng)域;而與此相對(duì)應(yīng),有載調(diào)壓能夠在調(diào)壓時(shí)帶負(fù)荷進(jìn)行,而不必采取停電措施,更為重要的是,這種調(diào)壓方式能夠隨時(shí)進(jìn)行。
大量的事實(shí)表明,在電力變壓器所產(chǎn)生的大多數(shù)事故中,絕緣系統(tǒng)的損壞是造成事故的作為主要的原因。據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì),在各類電力變壓器的故障中,因絕緣故障造成的事故一般會(huì)占到全部變壓器事故的90%左右。可見,電力變壓器的絕緣問題在變壓器的質(zhì)量管理中是極為關(guān)鍵的一環(huán)。所以,電力變壓器的絕緣效果或者絕緣質(zhì)量的優(yōu)劣將直接關(guān)系到電力變壓器的長(zhǎng)期使用以及安全可靠的運(yùn)行[2]。在絕緣故障中,絕緣損傷與介損超標(biāo)是最為主要的兩種表現(xiàn)形式,兩者都能夠在短期內(nèi)使變壓器保持正常的工作狀態(tài),可是,這些故障的長(zhǎng)期存在,將會(huì)導(dǎo)致電力變壓器的局部放電或者局部過熱現(xiàn)象的出現(xiàn),造成更為嚴(yán)重的故障或者事故。
在對(duì)發(fā)生故障的電力變壓器進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),該類變壓器的繞組變形能夠引起多種故障和事故,可將此看做是其產(chǎn)生故障的直接原因。這是因?yàn)?,?dāng)變壓器繞組出現(xiàn)嚴(yán)重變形時(shí),那些未被診斷出來的部分還在繼續(xù)運(yùn)行,這樣一來,產(chǎn)生故障也就不足為奇了[3]。在電力變壓器中,繞組變形的原因是多方面的,一些屬于外部原因,而更為重要的便是繞組機(jī)械的強(qiáng)度不夠,或者繞組工藝設(shè)計(jì)粗糙,加之在承受正常容許的短路電流沖擊時(shí)承載的能力與外部機(jī)械能力相對(duì)較差。所以,電力變壓器繞組變形主要是通過內(nèi)部電動(dòng)力與外部機(jī)械力的共同作用引起的,而尤以電動(dòng)力的影響最為突出。
要想使電力變壓器能夠安全可靠的運(yùn)行,一般要對(duì)繞組的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān),此外,同樣重要的是,鐵芯的質(zhì)量也會(huì)影響到電力變壓器的運(yùn)行效果。在電力變壓器中,鐵芯故障主要表現(xiàn)在:鐵芯多點(diǎn)接地或者鐵芯接地不良,或者是鐵芯片間的短路。進(jìn)一步的,鐵芯多點(diǎn)接地又能夠繼續(xù)分為鐵芯動(dòng)態(tài)性多點(diǎn)接地與牢靠性多點(diǎn)接地兩大類[4]。其中,電力變壓器鐵芯故障多以鐵芯多點(diǎn)接地的情況出現(xiàn),有時(shí)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)鐵芯局部過熱的情況,而長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后,將會(huì)導(dǎo)致油紙絕緣老化或者絕緣墊塊炭化甚至是鐵芯片絕緣層的老化,嚴(yán)重時(shí),會(huì)燒斷鐵芯接地引線,從而引發(fā)嚴(yán)重的電力事故。
紅外熱像技術(shù)也被稱作紅外線測(cè)溫技術(shù),這一技術(shù)的關(guān)鍵在于通過紅外線探測(cè)器對(duì)被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行接收,并且在對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、處理之后,能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào),再經(jīng)由電視屏或者監(jiān)視器將紅外熱像圖顯示出來,以此對(duì)電力變壓器的故障進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)。比如,如果電力變壓器的引線接觸不良或者過負(fù)荷運(yùn)行,將會(huì)引起導(dǎo)電回路的局部過熱,也可能使得鐵芯多點(diǎn)接地時(shí)鐵芯過熱的情況出現(xiàn)[5]。
在對(duì)電力變壓器的常見故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí),繞組溫度指示器往往會(huì)發(fā)揮重要的作用,這一儀器能夠?qū)﹄娏ψ儔浩骼@組的溫度進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)結(jié)果超過了警戒線,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警,甚至?xí)诒匾臅r(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)跳閘行為[6]。截止到目前,我國(guó)已經(jīng)開發(fā)出了能夠應(yīng)用于大型變壓器繞組溫度監(jiān)測(cè)的新技術(shù),通過將光纖嵌入到電力變壓器繞組的形式,完成對(duì)繞組實(shí)時(shí)溫度的直接測(cè)量,它實(shí)際上改進(jìn)了電力變壓器的預(yù)測(cè)建模過程,實(shí)現(xiàn)了更好的故障檢測(cè)效果。
在電力變壓器內(nèi)部,由于不同的故障不會(huì)產(chǎn)生相同的氣體。所以,通過對(duì)油中氣體的成分、含量以及產(chǎn)氣率和相對(duì)百分比的分析之后,就能夠得出導(dǎo)致變壓器故障的原因,達(dá)到診斷的目的[7]。這種技術(shù)便是油中溶解性氣體分析技術(shù),其中典型的油中溶解氣體經(jīng)常被用作進(jìn)行故障分析的典型氣體。而當(dāng)檢測(cè)出不同氣體的成分和含量之后,還可以通過特征氣體法或者比值法對(duì)電力變壓器的內(nèi)部故障進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)。
在變壓器日常運(yùn)行維護(hù)管理方面,需要完成以下幾個(gè)方面的工作:(1)保證接地的可靠性,引線的長(zhǎng)度要控制在某個(gè)允許的范圍之內(nèi),堅(jiān)持一年一度的預(yù)防試驗(yàn),及時(shí)更換不合格的避雷器,最大限度的減少雷擊過電對(duì)電力變壓器的損壞;(2)保持絕緣部分的清潔。定期或者不定期的對(duì)電力變壓器上的污垢進(jìn)行清潔,同時(shí)檢查其接地是否良好,防止出現(xiàn)斷線、脫焊和斷裂的現(xiàn)象;(3)通過技術(shù)手段,對(duì)散熱器進(jìn)行檢測(cè),保證其不出現(xiàn)滲漏、生銹或者污垢淤積的情況,此外,該應(yīng)該對(duì)電力變壓器的油位和油色進(jìn)行例行價(jià)差,保證其不出現(xiàn)滲漏或者缺陷的情況,如果出現(xiàn)要能夠?qū)ζ溥M(jìn)行及時(shí)的處理。
在分析電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí),不但需要考慮有功功率損耗的最小,還要考慮到無功功率損耗的最小,這樣依賴,電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不但能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的效果,還能提高運(yùn)行的效率[8]。而為了做到這一點(diǎn),可以通過并聯(lián)電容器對(duì)電力系統(tǒng)中感性負(fù)荷的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償,提高系統(tǒng)的功率。
在電力變壓器的預(yù)防管理方面,需要同時(shí)在以下方面做出努力:(1)防止變壓器絕緣油劣化。通過氣相色譜對(duì)電力變壓器的潛伏故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析,這一方法的靈敏度相對(duì)較高,還能夠?yàn)槌溆驮O(shè)備運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè);(2)防止變壓器引線的絕緣故障。在電力變壓器運(yùn)行之前,需要對(duì)其所有的高、低壓樁頭進(jìn)行重復(fù)檢測(cè),目的在于找到接觸不良的位置,完成對(duì)其絕緣油位的監(jiān)視;(3)防止變壓器絕緣老化。需要通過兆歐表對(duì)電力變壓器進(jìn)行絕緣檢測(cè),通過變壓器繞組的平衡系數(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,在必要的情況下,還需要測(cè)量變壓器的直流泄漏電流值,并將其與往年的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。
電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備,其運(yùn)行的正常、安全、可靠、連續(xù)是供電系統(tǒng)的重關(guān)鍵所在。因此,對(duì)于電力系統(tǒng)中變壓器的故障要做到預(yù)防為主,早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早處理,最大限度的消除安全隱患,只有這樣,才能保證電力變壓器的長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行,在最佳的工作狀態(tài)上為社會(huì)提供不竭的電力供應(yīng)。本文以此為視角,通過對(duì)電力變壓器常見故障的識(shí)別和診斷分析,為電力系統(tǒng)的順利運(yùn)行提供一定的可供借鑒的信息,希望這些信息能夠在一定程度上指導(dǎo)實(shí)踐。
[1]蔣媛.電力變壓器的故障分析與診斷[J].云南電力技術(shù),2006(1):37-38.
[2]高應(yīng)權(quán).淺談電力變壓器故障預(yù)防措施[J].華商,2009(4):80.
[3]張占,程坤,王榮.電力變壓器的故障分析與診斷[J].水利電力機(jī)械,2007(11):106-107.
[4]陳繼紅.電力變壓器常見故障及診斷技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2008(9):86.
[5]顏湘蓮,文遠(yuǎn)芳.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在變壓器故障診斷中的研究[J].變壓器,2002(7):41-43.
[6]徐文,王大忠,周澤存.電氣設(shè)備故障診斷中模糊性處理方法的探討[J].高電壓技術(shù),2005(3):46-48.
[7]王有元,廖瑞金,孫才新.變壓器油中溶解氣體濃度灰色預(yù)測(cè)模型的改進(jìn)[J].高電壓技術(shù),2003(4):24-26.
[8]電力工業(yè)部科學(xué)技術(shù)委員會(huì).用氣相色譜法檢測(cè)充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障的試行導(dǎo)則(試驗(yàn))[M].北京:電力工業(yè)出版社,2010.