电力变压器故障诊断技术的研究 陈静静 鲍焕斌

发表时间:2019/10/17   来源:《当代电力文化》2019年第11期   作者:陈静静 鲍焕斌
[导读] 电力变压器作为电力传输的重要设备,在保用企业和居民用电上起着至关重要的作用。

国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司  江苏省无锡市  214000  
        摘要:电力变压器作为电力传输的重要设备,在保用企业和居民用电上起着至关重要的作用。电力变压器的功能是多方面的:它具有调节电压的功能,它可以根据用电需要,通过增加电压将电力传递到用电区域。如果变压器在运行中出现故障,不仅会对电力公司产生影响而且还会对生产生活造成极大的损失和影响。在此基础上,本文将对电力变压器的维护和故障诊断方法进行研究。
        关键词:变压器; 在线故障诊断; 离线故障诊断; 远程监测;
        1 电力变压器故障诊断和维护的问题
        目前各地关于变压器的诊断和维护方法存在很多问题,对于不需要维修的电力变压器,或只有一个小问题且变压器内部没有故障可以正常工作的变压器,维修人员仍然关闭电源进行维护。更有甚者对内部部件进行随机更换,这会产生大量的财务资源、资料和其他不必要的浪费。变压器经常修理就需要对变压器进行多次拆卸,这增加了新设备出现故障的可能性。在维护期间,内部部件暴露在空气中,导致灰尘和湿气与变压器的绝缘芯接触,进而降低变压器的绝缘能力。对于真正需要检查的电力变压器,由于它们没有达到所需的检查日期,或者因为没有及时修复,问题将变得日益严重,最终变压器出现故障。这不仅增加变压器供断电时间的增加,造成供电系统不稳定,还会对电力公司和社会产生严重影响,导致维护困难和维护、维修费用的增加。可以看出,传统的变压器故障诊断和维护方式已经不能满足电力公司的发展需求。改善变压器的预测维护模式将是电力公司的主要着手事项。
        2 变压器故障在线诊断法
        变压器在线检测的目的是通过对变压器运行过程中特征数据的采集和分析,通过计算比对判别出变压器所处的运行状态,从而在变压器故障产生的初期就能感应到异常的运行状态,并监测故障状态的发展趋势。这种方法可以连续且大量的采集变压器设备的运行数据,反映迅速且准确度高,弥补了周期性预防试验两次检查之间可能时间间隔过长的缺点。
        2.1 气相色谱在线检测技术
        气相色谱仪被广泛应用在各种变压器的故障检测中,该方法具有便捷、高效、灵敏等优良特点,可以快速检测变压器油中所含各种气体的浓度。气相色谱在线检测技术的核心步骤是油气分离。目前在实际工程中应用最广泛的是通过高分子膜来进行油气分离。高分子膜对于不同的气体分子具有选择透过性,可以直接过滤出样品油中需要测定的目标气体,该方法的操作流程相比于振动脱气、鼓泡法等传统方法更加简单。
        2.2 红外光谱在线检测技术
        红外光谱技术可以直测定油溶气体的类别和浓度,具有快速准确、非接触性及容易操作等特点。实际工程中一般使用HW-500红外气体分析仪,该检测器对热效应的敏感度很高,可以直接对油溶气体做定量分析。虽然红外光谱仪可以迅速准确的检测多种气体,但是它无法感应变压器发生故障时产生的H2且成本昂贵,所以人们近年来更加注重光声光谱技术在诊断变压器故障方面的研究。
        3 变压器故障离线诊断法
        目前,我国对于大型变电站和变压器都采用预防性定期离线检查,即将待检测的变压器退出运行电网后进行检查和维护。这种定期的离线维护主要是为了将已经投入运行的设备周期性的恢复至接近新设备的性能状态,可以最大程度的预防故障的发生并能够在故障早期就及时消除设备缺陷。所以即使变压器正处于稳定良好的工作状,也必须按照检修规范定期进行离线检查。
        3.1 直观检查法
        技术人员直接进入配电室检查室内基本电器元件和线路是否存在烧损、冒烟、绝缘损坏、异常放电痕迹和设备爆炸损坏等现象。该方法简单直观,但对故障状况分析的程度不够深入,往往只能在变压器发生故障之后对最为明显的故障原因进行大概的初步判断,是最基本和简单的检查方法。
        3.2 电气预防性试验法
        电气预防性试验法是一种评估电力变压器性能指标是否正常的方法,该试验的方法和种类较多,但实施流程往往较为繁琐。有些试验必须要将变压器拆解之后才可进行,有些需要与其他试验项目同时进行,有些则是变压器投入运行之后定期检查的测试项目,有些需要在特殊环境下才可进行;如交流耐压试验就是一种破坏性试验,这种试验对变压器和电力线路的耐压要求都很高,现场条件一般很难满足,并且对变压器设备进行频繁的拆装并不利于设备的维护。
        3.3 在线监测技术
        (1) 局部放电在线监测技术 (图1) 。局部放电机制可以用放电间隙和等效电路电容的组合来代替。当绝缘体放置在电极之间并施加交流电压时,电极之间可观察到局部放电。两个或多个电容器放置在导体之间,其中一个具有火花放电。


        (2) 油气在线分析方法。技术原理主要基于比较所收集的气体浓度值和假设油裂条件,检测由CO和H2等气体以及变压器内部油气特性造成的绝缘损坏导致的故障。在线监测变压器本体油相色谱监测 (图2) 是评价变压器内部状态的重要手段。


        4 变压器故障的远程监测
        目前,大多数检查方法还是需要工作人员手持测温仪器或成像仪器定期对设备进行定期巡检,然后再对获取的温度数据和红外图像进行人工分析。这种传统方案不仅费时费力,且可能无法发现一些变压器内部的潜伏性故障。而红外检测技术具有安全性高、响应迅速、操作便捷、非接触性、可靠度高等传统常规检测方法所不具备的优点,因此,基于红外图像的电力变压器远程监测方式正在成为一种逐步普及的变压器故障监测方法。
        基于红外图像的电力变压器远程监测系统由红外摄像头、云平台、预警系统、传输设备、监控端等模块组成。根据变电站选择多个合适的位置分别安装摄像头和感应设备,通过固定的红外摄像头来实现定期的巡检,将所得图像和温度等信息通过一系列数学模型进行处理,然后发送至云平台自动分析,再通过无线传输、光纤、交换机等通讯设备实现信息传输及大数据分析。计算机和配套软件可根据需要预设置监测点,当摄像头获取红外图像存入对应数据库,整个系统可进行数据分析处理、实时测温报警等功能[3]。配合人工操作即可实现一般性故障的远程自诊断功能,这种电力变压器的远程检测方案在很大程度上减少了人力劳动量,在成本管理上具有很大优势。
        结束语
        电力变压器是组成电力系统的重要成分之一,其安全运行直接影响着整个电网供电的高效性、可靠性、稳定性。目前,我国已有很多投入运行多年的变压器,这些多年运行的变压器往往存在如绝缘老化等很多严重的安全隐患,发生故障的概率会随着运行年限的延长不断增大。由于现代社会生产生活对电力的高度依赖,变压器一旦发生事故将会导致该区域停电停产,有时甚至产生严重的社会经济和政治损失。因此,深入的研究电力变压器故障诊断技术,对于电力系统长期保持稳定、安全、高效的运行具有重要的理论和实际意义。
        参考文献
        [1]王伟.油浸式电力变压器故障诊断技术的研究[D].济南:山东大学,2008.
        [2]杨廷方.变压器在线监测与故障诊断新技术的研究[D].武汉:华中科技大学,2008.
        [3]甘伟.基于红外图像的变压器图像处理方法研究[D].广州:华南理工大学,2017.

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