带电检测技术在变压器状态诊断中的综合应用 李菲菲

发表时间:2019/3/27   来源:《电力设备》2018年第29期   作者:李菲菲 卫红霞 李剑锋 延建志
[导读] 摘要:随着经济的快速发展,社会在不断的进步,变电运维的实际目的是检测出变电设备在具体运行过程中的问题和风险,以确保系统在运行过程中的稳定性。
        (国网山西省晋城供电公司  山西省晋城供  048000)
        摘要:随着经济的快速发展,社会在不断的进步,变电运维的实际目的是检测出变电设备在具体运行过程中的问题和风险,以确保系统在运行过程中的稳定性。变电运维过程会涉及许多技术,其中带电检测是最重要的一种。在对该项技术进行应用的过程中,要做好相应的分析工作,使其充分发挥作用。
        关键词:带电检测技术;变压器状态诊断;综合应用
        引言
        我国电力系统正朝着特高压大电网输变电模式、智能化变配电系统、清洁能源大规模开发利用的方向发展,在电网规模大规模发展的同时,对电气设备运行的稳定性和可靠性提出了更严格的要求,特别是引入特高压后将改变原有地方区域电网的输变电系统格局,原有环网上一些重载变电站中部分断路器的遮断容量将不满足系统需求,相应的运行方式也需做必要调整。同时对包括现有500kV、220kV环网在内的所有变电设备的可靠性也提出了更高的要求。局部放电是电气设备的常见故障之一,因其成因多样、不易察觉,故障点既可能出现在设备表面也可能出现在设备内部,在一些极端情况下需要将设备拆解才能发现故障成因,如何避免任其发展造成严重的后果成为近年来国家电网公司试验专业的重要研究课题。为了提高设备投运前验收的准确性和设备投运后的可靠性,有必要总结出一套完善便捷的局部放电检测方案,实现设备投运前交接试验、运行中带电检测等环节实现局部放电的全过程监控,并通过分析设备特点,优化检测流程,达到缩短故障判别时间,提高设备运行可靠性的目标。局部放电带电检测是对电气设备运行健康状况的重要检测试验项目,目前变电站电气设备局部放电带电检测一般采用局部放电检测方法普测,重点运行设备定期检测和在线检测装置实时远传检测信息等方法。上述方法均未考虑采用单一检测方法无法覆盖电气设备全部类型局部放电的检测范围,同时在对疑似故障设备开展局部放电检测时通常仅凭借工作经验开展局部放电定位及定量检测工作,这就造成电气试验人员无法及时将设备准确故障信息反馈给设备检修人员,延长了设备故障判断时间,影响设备运行可靠性。
        1变压器带电检测原理
        变压器结构复杂,附件种类多,运行过程中,其内部和外部电磁场分布情况比较复杂,存在特定的电、磁、声、光、热、气现象。当变压器运行异常时,上述各物理或化学现象会出现对应的变化。带电检测则利用专业的检测仪器检测、分辨上述物理或化学变化,并转化成量化的数字或可视的图谱等,用以直接或间接表征设备状态。检测人员根据检测原理和检测经验,形成一系列的分析、判断方法。通过检测结果,能够在设备带电运行状态下,得到设备状态量,准确评估设备运行状况。当设备存在缺陷时,能够分析缺陷严重程度,定位缺陷位置,及早采取措施,防止缺陷发展为故障。根据检测原理的不同,可将变压器带电检测方法分为局部放电检测和非局部放电检测两大类。
        2局部放电类带电检测方法
        2.1特高频局部放电检测
        变压器局部放电通常发生在变压器内的油纸绝缘中,脉冲宽度多为纳秒级,能激励起1GHz以上的特高频电磁波。变压器特高频局部放电检测通常选择将传感器安装在油阀处,通过特定接口将特高频信号接入检测仪器,然后再进行信号分析处理。其检测信号频带范围一般为300~3000MHz。变压器由于器身基本没有非金属缝隙,特高频信号很难传出,现场检测只能通过内置传感器进行。传感器置于变压器油箱内,可以有效屏蔽外部干扰,同时特高频信号频段高,能够避免低频背景噪声和电晕干扰,可以极大的提高局部放电检测的灵敏性和抗干扰能力。因此,特高频局部放电检测具有良好的应用前景和工程价值。
        2.2利用带电检测设备完成跟踪检测
        某500kV变电站在2015年对其变压器设备进行了更换。

在具体作业过程中,对变压器内部的缺陷情况,利用带电检测设备完成相应的检测工作。设备投入运行后,相关的技术人员要依据设备检测相关要求,在设备运行期间完成相应的检测工作。具体作业期间,主变压器内存在的气体溶解现象,将会使检测数据出现异常,对设备的运行造成不良影响。为了保证设备运行过程中不出现问题,对设备进行早期检测时,检查应当分别在设备投入1d、7d、30d时进行,然后对变压器气体溶解问题进行集中研究与分析。
        2.3紫外线检测法
        紫外线的波长范围为100nm~400nm,这个波长范围与太阳光中的紫外线波长有交集,透过臭氧层的吸收最终到达地球表面的紫外线波长都在280nm以上,低于280nm的紫外线波长范围内都较少受到日光的干扰,把低于280nm的紫外线区域称为“日盲区”。因此在“日盲区”波长范围内对设备局部放电产生的紫外线进行观测可以取得较好的效果。紫外线成像系统的工作原理:设备接受到被测光源与背景光源的混合信号进入光学处理设备,被紫外光束分离器分离成可见光和紫外线,前者经过滤波和信号放大以后进入可见光镜头,后者通过“日盲”滤镜,滤掉日盲区以外的紫外线,并在紫外线感光元件上形成紫外图像,之后经过图像处理系统将两者叠加,就可在显示屏上看到实时图像与对应的紫外线产生情况。
        2.4超声波局部放电检测
        电力设备内部局部放电时,产生的电流脉冲使得局部放电发生的局部体积因受热短时间内增大,放电结束后恢复,体积变化导致介质的疏密瞬间变化,产生超声波。超声波信号基本处于20~200kHz频段内,变压器内传播的超声波信号集中在100~200kHz。该检测方法采用压电陶瓷为材料的谐振式传感器,将传感器固定在变压器箱壁上,将采集到的超声波信号转化为电信号,然后进行分析和定位。其主要用于变压器局部放电缺陷的精确定位。
        2.5红外热像检测
        红外热像检测实质是对设备(目标)发射的红外辐射进行探测及显示处理的过程,最终以数字或二维热像图的形式显示设备表面的温度值或温度场分布。红外热像检测在变压器带电检测中应用成熟,能够发现多个部位、多种类型的发热缺陷:1)变压器本体:①变压器强油循环未打开;②漏磁引起的本体局部发热;③漏磁引起的螺栓发热;④接地线发热。2)变压器套管:①套管接线板或内部连接接触不良;②套管因渗漏油导致的温度分布异常;③套管局部放电或表面污秽引起的局部发热;④套管末屏接地不良;⑤套管介损增大引起整体发热;⑥套管进水受潮。3)冷却器:①散热器或本体的联接阀门未打开或堵塞;②散热器风扇故障;③潜油泵故障;④散热器管路堵塞。4)储油柜:①储油柜低油位;②储油柜隔膜脱落;③储油柜阀门关闭。
        结语
        本文通过介绍一例变压器温度异常的检测、分析及处理过程,并结合现场实际工作,总结了变压器温度异常原因及红外检测方法,得到如下结论。1)对变压器综合应用红外热成像、铁心接地电流检测、高频局部放电和油色谱等带电检测技术,能够准确迅速地对变压器进行状态分析,确认缺陷异常原因,是变压器状态诊断的一种有效手段。2)对于单相变压器,由于变压器所处位置和环境的不同,可能出现三相变压器散热片积污程度不一致的情况,从而导致三相变压器温度不一致,在发现此类情况时,可通过红外成像检测冷却器进出油管温度对其冷却能力进行判断。3)掌握变压器红外测温拍摄方法,了解变压器常见的温度异常情况及诊断方法,可有效提高工作效率、迅速定位故障点和准确分析发热原因。
        参考文献:
        [1]李军浩,韩旭涛,刘泽辉,等.电气设备局部放电检测技术述评〔J〕.高电压技术,2015,41(8):2583-2601.
        [2]钟理鹏,汲胜昌,崔彦捷,等.变压器典型缺陷局放特性及其带电检测技术研究〔J〕.高压电器,2015,51(3):15-21.
 
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