【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裝置的基本功能 現(xiàn)在的在線監(jiān)測(cè)裝置都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊傳輸技術(shù)，所以在線監(jiān)測(cè)裝置都具有很好的數(shù)據(jù)處理、靈活的報(bào)警設(shè)置以及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置一般具有被檢測(cè)氣體濃度值的連續(xù)顯示和存儲(chǔ)功能，被檢測(cè)氣體的變化趨勢(shì)顯示功能，氣體濃度超標(biāo)報(bào)警值設(shè)置功能，具備向?qū)I(yè)管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，以及結(jié)合模糊診斷程序 (或?qū)＜蚁到y(tǒng) )使其具備診定故障類 型的功能。油中溶解氣體在線分析和局部放電的在線監(jiān)測(cè)和定位是監(jiān)測(cè)變壓器工況的兩種最有效的方法。對(duì)于油中氣體分析，有人認(rèn)為只需對(duì) H2 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，再取油樣進(jìn)行色譜分析；也有人主張應(yīng)對(duì)油中各種氣體成分進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。當(dāng)然，兩者的費(fèi)用和產(chǎn)生的效益需要大量的比較統(tǒng)計(jì)才能得出結(jié)論。 目前油中多種氣體成分的在線分析儀在性能上有很大的提高。主要的目標(biāo)是在現(xiàn)場(chǎng)如何更方便地從油中脫出氣體和如何更準(zhǔn)確地檢測(cè)其含量。與變壓器絕緣的其它在線監(jiān)測(cè)方法相比，局部放電在線監(jiān)測(cè)反應(yīng)缺陷的實(shí)時(shí)性好、靈敏度高，而且可進(jìn)行故障定位 。隨著傳感器技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的迅速發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)難題的解決會(huì)有很大的促進(jìn)作用，局部放電在線監(jiān)測(cè)會(huì)發(fā)揮越來越大的作用。 6 第 4 章 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的在線監(jiān)測(cè) 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地，是變壓器較常見故障之一，據(jù)內(nèi)蒙電力公司 2020 年統(tǒng)計(jì)，鐵芯接地故障占變壓器故障 42%的比例，這類故障輕者造成鐵芯局部過熱，重者造成鐵芯局部燒損。由于發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)故障點(diǎn)的位置不同，對(duì)查找和處理都有一定的難度。 鐵芯多點(diǎn)接地故障的危害 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，是不 允許鐵芯多點(diǎn)接地的。因?yàn)樽儔浩髡＿\(yùn)行中，繞組周圍存在著交變的磁場(chǎng)，由于電磁感應(yīng)的作用，高壓繞組與低壓繞組之間，低壓繞組與鐵芯之間，鐵芯與外殼之間都存在著寄生電容，帶電繞組將通過寄生電容的耦合作用，使鐵芯對(duì)地產(chǎn)生懸浮點(diǎn)位。由于鐵芯及其他金屬構(gòu)件與繞組的距離不相等，使各構(gòu)件之間存在著電位差，當(dāng)兩點(diǎn)之間的電位差達(dá)到能夠擊穿其間的絕緣時(shí)，便產(chǎn)生火花放電。這種放電是斷續(xù)的，長(zhǎng)期下去對(duì)變壓器油和固體絕緣都有不良影響，為了消除這種現(xiàn)象，把鐵芯與外殼可靠地連接起來，使它與外殼等電位，但當(dāng)鐵芯或其他金屬構(gòu)件有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地 時(shí)，接地點(diǎn)就會(huì)形成閉合回路，造成環(huán)流，引起局部過熱，導(dǎo)致油分解，絕緣性能下降，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使鐵芯硅鋼片燒壞，造成主變重大事故。 鐵芯接地故障原因 （ 1）安裝時(shí)疏忽使鐵芯碰殼，碰夾件。 （ 2）穿芯螺栓鋼座套過長(zhǎng)與硅鋼片短接。 （ 3）鐵芯絕緣受潮或損壞，導(dǎo)致鐵芯高阻多點(diǎn)接地。 （ 4）潛油泵軸承磨損，產(chǎn)生金屬粉末，形成橋路，造成箱底與鐵軛多點(diǎn)接地。 （ 5）接地片因加工工藝和設(shè)計(jì)不良造成短路。 （ 6）由于附件引起的多點(diǎn)接地。 （ 7） 由遺落在主變內(nèi)的金屬異物和鐵芯工藝不良產(chǎn)生的毛刺、鐵銹與 焊渣等因素引起接地。 7 處理方法 對(duì)于鐵芯有外引接地線時(shí)，可在鐵芯接地回路上串接電阻，以限制鐵芯接地電流，此方法只能作為應(yīng)急措施采用。 對(duì)于金屬異物造成的鐵芯接地故障，進(jìn)行吊罩檢查，可以發(fā)現(xiàn)問題。 對(duì)于由鐵芯毛刺、金屬粉末堆積引起的接地故障，用以下方法處理效果較明顯 ： （ 1）電容放電沖擊法。 （ 2）交流電弧法。 （ 3）大電流沖擊法，即采用電焊機(jī)。 鐵芯多點(diǎn)接地故障判斷及處理 現(xiàn)以豐鎮(zhèn)電廠 1 主變?yōu)槔榻B如何分析、判斷和處理鐵芯多點(diǎn)接地故障。 豐鎮(zhèn)電廠 1 主變壓器是保定變 壓器廠生產(chǎn)，型號(hào)為 SFP240000/220，在 1993 年 1 月底投入使用， 4 月發(fā)現(xiàn)主變鐵芯多點(diǎn)接地。當(dāng)時(shí)實(shí)測(cè)的環(huán)流為 ，萬用表實(shí)測(cè)鐵芯對(duì)地絕緣 5kΩ，色譜分析未發(fā)現(xiàn)總烴超標(biāo)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析＃ 1 主變鐵芯接地故障不很嚴(yán)重，決定采取臨時(shí)措施，在鐵芯工作接地串接一電阻將環(huán)流限制在100mA 以下，同時(shí)定期對(duì)環(huán)流和串聯(lián)電阻電壓進(jìn)行測(cè)量，加強(qiáng)絕緣油的色譜分析。變壓器工作接地串聯(lián)一 300Ω電阻后，實(shí)際測(cè)量環(huán)流為 ，鐵芯對(duì)地電壓 12V，色譜分析正常，之后一直跟蹤監(jiān)視故障點(diǎn)的產(chǎn)氣率。 油色譜跟蹤試驗(yàn) 分析 油色譜跟蹤的數(shù)據(jù)如表所示（單位： ppm ） 測(cè)量日期 氫 一氧化 碳 二氧化碳 甲烷 乙烷 乙炔 乙烯 總烴 0 0 8 0 0 0 0 0 0 20 0 0 從 1993 年 5 月到 1995 年 5 月，總烴含量 (100～ 150ppm)數(shù)據(jù)偏高說明變壓器內(nèi)部有過熱點(diǎn)，但從總烴量上看，過熱點(diǎn)還不能說十分嚴(yán)重。 從多次測(cè)量鐵芯電壓來看，鐵芯電壓維持幾伏，未有大的變動(dòng)，說明鐵芯多點(diǎn)接地是穩(wěn)定的。 主變吊芯檢查 96 年 6 月 8 日由保定變壓器廠、內(nèi)蒙電科院、豐鎮(zhèn)發(fā)電廠共同對(duì)＃ １ 主變進(jìn)行吊芯檢查，在吊起 C 相線圈后（線圈綁帶存在問題），用 2500V搖表測(cè)量鐵芯絕緣電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn) B 相低壓側(cè)下夾件磁屏蔽處有放電聲，即為鐵芯接地點(diǎn)，如拆 B 相下夾件磁屏蔽必須吊出 B 相線圈，但是根據(jù)磁屏蔽的安 裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，認(rèn)為是金屬發(fā)絲類物體造成鐵芯多點(diǎn)接地故障。 消除故障方法 通過以上綜合分析，造成鐵芯多點(diǎn)接地，可能是由于鐵芯毛刺、焊渣或懸浮物引起的接地故障。如果利用電焊進(jìn)行大電流沖擊法，現(xiàn)場(chǎng)操作不方便，點(diǎn)焊時(shí)間不好掌握，易造成鐵芯絕緣受損。通過比較決定用電容放電法進(jìn)行處理，電容 9 器瞬間放電產(chǎn)生的巨大電流將熔化或燒斷殘留雜物，或者電容器瞬間大沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力使殘留雜物移開原來位置。 圖 1 電容放電沖擊法原理圖 UC 電容電壓 C電容 50Μf K開關(guān) 利用開關(guān) K 合到 1 側(cè)給電容充電，先充 500V，充好后將開關(guān)迅速切換到 2側(cè)放電，這樣多次觀察鐵芯放電或發(fā)熱點(diǎn)，未發(fā)現(xiàn)問題再充 1000V電壓放電，最高允許充到 3000V電壓，幾次放電后，鐵芯接地現(xiàn)象消除了，測(cè)鐵芯對(duì)地絕緣為 2500MΩ，滿足大于 200MΩ的要求，測(cè)量線圈絕緣電阻、介損及漏泄電流與預(yù)試時(shí)基本相同。經(jīng)過幾年的鐵芯接地電流監(jiān)測(cè) 和預(yù)試，均無異常，說明這種處理方法取得了預(yù)期效果。由此可見，即使不吊罩也可以采用電容放電沖擊法將懸浮物燒掉，有時(shí)也會(huì)將不穩(wěn)定金屬?zèng)_掉，這種方法簡(jiǎn)單快捷。當(dāng)然有吊罩機(jī)會(huì)，結(jié)合濾油，采用電容放電沖擊法查找并處理鐵芯多點(diǎn)接地是非常理想的。 防范措施 一般在制造時(shí)認(rèn)真清理內(nèi)部遺留的雜質(zhì)，油質(zhì)干凈，新變壓器安裝時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)吊罩檢查鐵芯夾件，同時(shí)認(rèn)真清理油箱，積極開展運(yùn)行變壓器的定期工作，發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地要及時(shí)消除。 結(jié)論 （ 1）發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地故障時(shí)，可采用氣相色譜法和監(jiān)視接地電流來跟蹤監(jiān)測(cè)。 （ 2）可 以通過直流法和交流法來判斷鐵芯故障點(diǎn)。 10 （ 3）由鐵芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用電容放電的方法，但要注意電壓大小，此方法不需要對(duì)變壓器進(jìn)行吊罩，可減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。 （ 4）在變壓器安裝和大修時(shí)，要注意對(duì)變壓器內(nèi)部的清理工作，特別對(duì)鐵芯槽和各間隙處要用油或氮?dú)鈦頉_吹清理。 11 第 5 章 變壓器過電壓的在線監(jiān)測(cè) 過電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 是國自電氣為電力系統(tǒng)各種類 型過電壓的監(jiān)測(cè)、記錄、分析而設(shè)計(jì)的專用測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括了 GOZCR 系列雷電脈沖電容分壓器、衰減器 (緩沖器 )、多通道高速動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析儀、過電壓信號(hào)調(diào)理器和GOZSPT 暫態(tài)過電壓監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)專用軟件、鎧裝阻燃特制電纜，可運(yùn)行于35KV、 110KV、 220 KV、 330～ 500 KV等電力系統(tǒng)，能夠完成各種類型過電壓的監(jiān)測(cè)、記錄、分析、報(bào)告輸出等全套工作。系統(tǒng)采用了服務(wù)器－客戶機(jī)模式，可以基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，用戶不需要身臨現(xiàn)場(chǎng)，通過在客戶端運(yùn)行客戶機(jī)程序，即可完成對(duì)服務(wù)器的所有控制，實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)過電壓監(jiān)測(cè)狀 態(tài)，判別過電壓類型，適合各類電網(wǎng)過電壓監(jiān)測(cè)要求。 電力系統(tǒng)變電設(shè)備隨時(shí)都會(huì)受到雷擊過電壓及操作過電壓的侵襲，當(dāng)變電站處于雷雨區(qū)或出線較多時(shí)，雷擊過電壓會(huì)隨線路入侵，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行切空載線路和變壓器等操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部過電壓，系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生弧光過電壓。這些過電壓幅值都非常高（系統(tǒng)電壓的 2～ 5 倍）。當(dāng)變電站保護(hù)系統(tǒng)配置不當(dāng)或避雷器有缺陷時(shí)，雷電入侵或操作過電壓暫態(tài)波形幅值會(huì)相當(dāng)高，就會(huì)對(duì)一次變電設(shè)備造成危害，并且變電設(shè)備（如 PT、 CT 變壓器等）在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于絕緣油變質(zhì)，紙絕緣受潮老化等，絕緣水平 會(huì)大大降低，在較大過電壓作用下，這些設(shè)備會(huì)進(jìn)一步劣化，造成設(shè)備缺陷，在較高的過電壓作用下會(huì)形成絕緣擊穿，在工頻作用下甚至可能會(huì)出現(xiàn)爆炸事故。因此，這些暫態(tài)過電壓對(duì)電力設(shè)備危害很大。 由于雷擊及操作過電壓產(chǎn)生的波形是一種速度很快的過電壓波，持續(xù)時(shí)間在 40μs～ 2020μs 之間，頻率從幾十 Hz 到幾百 KHz，目前電力系統(tǒng)安裝的常規(guī)保護(hù)記錄裝置（如故障錄波器等）是從電壓互感器（ PT）獲取過電壓信號(hào)，只能記錄工頻的過電壓信息，測(cè)量精度和頻率響應(yīng)差，對(duì)很多高頻過電壓不能監(jiān)測(cè)。當(dāng)設(shè)備受到暫態(tài)過電壓損害后，系統(tǒng)沒有 相關(guān)的記錄數(shù)據(jù)，缺少對(duì)設(shè)備損害的準(zhǔn)確判斷依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)正確的絕緣配置，防止雷擊過電壓及操作過電壓等暫態(tài)波形對(duì)電力運(yùn)行設(shè)備的損害，或把損害程度減到最小，建立暫態(tài)過電壓響應(yīng)監(jiān)測(cè)系 12 統(tǒng)是很必要的，使工程師能夠?qū)ο到y(tǒng)過電壓損害狀況、避雷器保護(hù)水平及殘壓是否有效等情況有清晰的數(shù)據(jù)資料。 13 第 6章 變壓器油中微量水分的在線監(jiān)測(cè) 變壓器油中微水的狀態(tài)，變壓器在運(yùn)輸、貯存、使用過程中都可能由外界進(jìn)入或油自身氧化產(chǎn)生水， 產(chǎn)生的水分會(huì)以下列狀態(tài)存在：一是游離水。二是極度細(xì)微的顆粒溶于水。三是促使絕緣纖維老化 ,絕緣纖維的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子，水分進(jìn)入纖維分子后降低其引力，促使其水解成低分子的物質(zhì)，降低纖維機(jī)械強(qiáng)度和聚合度。 目前電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)最重要的和最昂貴的設(shè)備之