楊海燕

國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司墊江縣供電分公司

變壓器故障分析及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

楊海燕

國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司墊江縣供電分公司

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理把交流電壓或電流轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓或電流。在電力系統(tǒng)中，變壓器對(duì)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分配和安全使用具有重要的意義。由于變壓器設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)各等原因，近年來(lái)變壓器發(fā)生的事故較多。所以，加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行維護(hù)與提高常見(jiàn)故障的分析處理和事故預(yù)防能力是極其重要的。

變壓器；故障分析；在線監(jiān)測(cè)；技術(shù)研究

1、電力變壓器的常見(jiàn)故障

1.1 電力變壓器滲油故障

電力變壓器滲油是比較常見(jiàn)的一種故障。就該故障本身而言，就附帶了極大的不利影響，不僅會(huì)直接影響到電能的正常傳輸，甚至還會(huì)造成環(huán)境污染和能源的耗費(fèi)。這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是對(duì)品牌的影響和成本的提高。除此之外，電力變壓器滲油嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生極大的安全威脅，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中斷或者直接毀損。因此，電力變壓器滲油故障是一種常見(jiàn)而且危害較大的故障。

1.2 鐵心多點(diǎn)接地故障

從電力變壓器的運(yùn)行過(guò)程來(lái)說(shuō)，由于一個(gè)變壓器最多只能接受一個(gè)接地點(diǎn)，過(guò)多會(huì)增加電力變壓器的壓力，同時(shí)也會(huì)增加電力變壓器鐵心的運(yùn)行量，從而導(dǎo)致其在運(yùn)行速度較快的情況下發(fā)生故障。不僅如此，如果電力變壓器的接地點(diǎn)過(guò)多，也可能導(dǎo)致變壓器運(yùn)行中斷，甚至是對(duì)人身安全造成威脅。

1.3 接頭過(guò)熱故障

這里所說(shuō)的接頭是電力變壓器的載流接頭，對(duì)于電力變壓器而言具有非常重大的意義。就目前電力事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，很多事故產(chǎn)生的原因都在于電力變壓器載流接頭連接出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生接頭過(guò)熱的情況，甚至燒斷接頭，對(duì)電力變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的制約，同時(shí)對(duì)人身安全也造成了嚴(yán)重的威脅。因此，為了能夠?yàn)殡娏ψ儔浩鞯姆€(wěn)定運(yùn)行以及安全提供保障，在處理載流接頭時(shí)一定要引起重視。

2、變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)

2.1.1 油氣分離技術(shù)

(1)薄膜脫氣法。主要應(yīng)用的是擴(kuò)散原理。應(yīng)用一種聚合薄膜，膜的一側(cè)是變壓器油，另一側(cè)是氣室，利用膜兩側(cè)氣壓的不平衡性，油中的氣體擴(kuò)散到氣室，從而將油氣分離。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，再經(jīng)過(guò)計(jì)算得到溶解在油中某一氣體的含量。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是操作具有一定的簡(jiǎn)便性，但也有缺點(diǎn)，那就是要想達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡往往需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，脫氣緩慢。值得強(qiáng)調(diào)的是油中的雜質(zhì)和污垢會(huì)堵塞聚合薄膜，這就需要對(duì)薄膜進(jìn)行定期更換，增加了成本。

(2)動(dòng)態(tài)頂空脫氣法。通過(guò)采樣瓶?jī)?nèi)攪拌子的不斷攪拌，使得氣體析出通過(guò)檢測(cè)裝置，然后氣體返回采樣瓶?jī)?nèi)。如果相同時(shí)間間隔內(nèi)的測(cè)量值相同，就意味著脫氣完成。

2.1.2 氣體檢測(cè)技術(shù)

(1)氣相色譜法。在高純氮?dú)庾饔孟聦⒎蛛x后氣體樣本輸送到色譜柱中，各組分氣體停留的時(shí)間要受到分配系數(shù)的影響，分配系數(shù)大，停留的時(shí)間也比較長(zhǎng)。將各組分的氣體放置于敏感度高的TCD檢測(cè)儀中，主要檢測(cè)的是氣體的濃度，然后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中。具有準(zhǔn)確檢測(cè)氣體濃度的優(yōu)勢(shì)。而缺點(diǎn)是不易操作，時(shí)間周期長(zhǎng)，所需要的技術(shù)含量比較高，適用范圍為定期檢測(cè)。

(2)光聲光譜法。溶解在油中的氣體在脫氣完成后進(jìn)入光聲室，入射光經(jīng)過(guò)頻率調(diào)整后經(jīng)濾光片進(jìn)行分光，每一個(gè)濾光片只允許某種特定氣體吸收波長(zhǎng)的紅外線透過(guò)，然后各種特定氣體吸收波長(zhǎng)的紅外線以調(diào)制頻率多次激發(fā)氣體，使氣體通過(guò)輻射或非輻射兩種方式回到基態(tài)。此過(guò)程中會(huì)造成局部溫度升高，從而促進(jìn)密閉的光聲室產(chǎn)生機(jī)械波，進(jìn)而被微音器檢測(cè)到，就可以將氣體組分濃度準(zhǔn)確地判斷出。

此法的優(yōu)勢(shì)在于不用消耗氣體消耗品，可應(yīng)用少量樣品檢測(cè)各組分氣體濃度，時(shí)間短、效率高，重復(fù)性好。也正因?yàn)槠渚邆浔姸鄡?yōu)勢(shì)，受到了越來(lái)越多的青睞。

2.2 變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)

(1)脈沖電流法。在變壓器套管接地、外殼接地、鐵芯接地以及繞組間發(fā)生高壓局部放電時(shí)測(cè)量脈沖電信號(hào)，測(cè)量出一些基本量來(lái)反映放電脈沖的個(gè)數(shù)、大小和相位等，靈敏度極高。但脈沖電流容易受到外界噪聲的干擾，這就需要對(duì)局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確地提取，進(jìn)而增加其抗干擾能力。此種方法的缺點(diǎn)是測(cè)量的脈沖頻率低，測(cè)量出的信息量不多。

(2)射頻檢測(cè)法。該方法主要是用羅氏線圈型傳感器從變壓器和發(fā)電機(jī)等被檢設(shè)備中性點(diǎn)提取信號(hào)。同時(shí)它在安裝上比較方便，不會(huì)受到系統(tǒng)運(yùn)行方式的限制，這也是它為什么能夠廣泛地應(yīng)用于發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)中的根本原因。但不可否認(rèn)其也具有一定的缺陷，那就是只能分辨出單一的信號(hào)，難以在三相變壓器的發(fā)生局部放電檢測(cè)中使用。

(3)超高頻檢測(cè)法。其工作原理是通過(guò)超高頻傳感器接收局部放電所產(chǎn)生的超高頻電磁波，來(lái)實(shí)現(xiàn)局部放電檢測(cè)。它的最大優(yōu)勢(shì)在于抗干擾能力強(qiáng)，具有良好的發(fā)展前景。

超高頻檢測(cè)法的檢測(cè)和定位主要是通過(guò)傳感器收到的超高頻電磁波來(lái)實(shí)現(xiàn)，其具有測(cè)量頻率高、頻帶寬、信息量大、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。將其利用好能夠充分了解變壓器絕緣系統(tǒng)中局部放電特性。經(jīng)過(guò)多年的努力，超高頻檢測(cè)法取得成果是不小的，但變壓器在局部放電時(shí)所激發(fā)的高頻電磁波在變壓器中的傳播特性較為復(fù)雜，加上變壓器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)電磁波的傳播產(chǎn)生一定影響，變壓器的箱壁對(duì)于電磁波也存在折反射，這樣的過(guò)程中超高頻傳感器接收的信號(hào)已經(jīng)不同于變壓器內(nèi)部的局放源發(fā)出的信號(hào)，所以還需要進(jìn)一步加大研究的力度，使其更為深入。

總之，變壓器是電網(wǎng)中的重要設(shè)備之一。雖配有避雷器、差動(dòng)、接地等多重保護(hù)，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場(chǎng)及熱場(chǎng)不均等諸多因素，事故率仍然很高，惡性事故和重大損失也時(shí)有發(fā)生。因此，搞好變壓器的運(yùn)行維護(hù)與故障分析處理和事故預(yù)防工作是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。

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楊海燕，女，1992年1月出生，重慶市潼南區(qū)人(籍貫)