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變壓器在線監(jiān)測(cè)

2018-04-28 16:40:53 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
文章論述了國內(nèi)外變壓器在線監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域近期的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了變壓器在線監(jiān)測(cè)涉及的基本概念,以及兩種基本的檢測(cè)方法、局部放電法和變壓器油色譜分析法,討論了這兩種方法的機(jī)理及性質(zhì),同時(shí)論述了局部放電模式識(shí)別的過程、所采用的各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

論文關(guān)鍵詞:電力變壓器 局部放電 變壓器油色譜 在線監(jiān)測(cè)

論文摘要:文章論述了國內(nèi)外變壓器在線監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域近期的發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了變壓器在線監(jiān)測(cè)涉及的基本概念,以及兩種基本的檢測(cè)方法、局部放電法和變壓器油色譜分析法,討論了這兩種方法的機(jī)理及性質(zhì),同時(shí)論述了局部放電模式識(shí)別的過程、所采用的各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),以及變壓器油色譜分析法的現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力事業(yè)迅速增長(zhǎng),裝機(jī)容量和電網(wǎng)規(guī)模日益增大,人們對(duì)電力系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行可靠性的要求不斷提高,在現(xiàn)代電力設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中,電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)中最重要的和最昂貴的設(shè)備之列,而且是導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故最多的設(shè)備之一,它的故障可能對(duì)電力系統(tǒng)和用戶造成重大的危害和影響。因此國內(nèi)外一直把電力變壓器在線檢測(cè)與診斷技術(shù)作為重要的科研攻關(guān)項(xiàng)目,現(xiàn)今大多數(shù)運(yùn)用的技術(shù)有局部放電法,和變壓器油色譜分析法等。

一、變壓器在線監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀

(一)變壓器局部放電(PD)在線監(jiān)測(cè)

1.原理:變壓器故障的主要原因是絕緣損壞,在故障前有局部放電產(chǎn)生,且伴隨下列信號(hào):電流脈沖,電波、超聲波,C2H2,C2H4,C2H6,CH4,H2,CO等氣體,光信號(hào),超高頻電磁波。對(duì)上述五種信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,可以確定變壓器內(nèi)部局部放電的嚴(yán)重程度。因此五種信號(hào)的監(jiān)測(cè)都有人研究。在這些檢測(cè)方法中,電流脈沖法是最靈敏的。但是變電站現(xiàn)場(chǎng)電信號(hào)的干擾也是比較大的,因此采用常規(guī)的電流脈沖法,很難進(jìn)行測(cè)量。超聲波法及油中氣體分析法現(xiàn)場(chǎng)干擾較少,但超聲波法靈敏度低,對(duì)于那些深藏在絕緣內(nèi)部的放電往往檢測(cè)不到。同時(shí)超聲波信號(hào)的傳播時(shí)延大多是用電流脈沖信號(hào)觸發(fā)計(jì)時(shí)器來獲得。在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí),局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào),往往淹沒于高的干擾脈沖之中而無法分辨,難以觸發(fā)計(jì)時(shí)器工作,從而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作出錯(cuò)誤的判斷。

2.方法:

(1)差動(dòng)平衡法:比較進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)的兩個(gè)信號(hào),一個(gè)來自中性點(diǎn)傳感器,另一個(gè)來自變壓器鐵芯接地傳感器。當(dāng)變壓器內(nèi)部產(chǎn)生局部放電信號(hào),它在變壓器中性點(diǎn)及鐵芯接地傳感器上,產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的電流脈沖。而當(dāng)變壓器外部存在干擾信號(hào)時(shí),他在這兩個(gè)傳感器上產(chǎn)生的電流脈沖方向相同,適當(dāng)選擇頻率,對(duì)這兩個(gè)電信號(hào)進(jìn)行比較,就可以對(duì)電暈干擾加以抑制。

(2)超聲波檢測(cè)法:利用超聲波傳感器,在變壓器外殼上檢測(cè)局部放電產(chǎn)生的聲信號(hào)。一方面當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),所產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)就被檢測(cè)到,另一方面分布在油箱壁上的幾個(gè)超聲波傳感器也會(huì)檢測(cè)到聲波信號(hào)。但它要比電脈沖延遲某個(gè)時(shí)間,根據(jù)這個(gè)延遲時(shí)間,就能確定傳感器和放電發(fā)生點(diǎn)之間的距離,從而確定放電點(diǎn)的位置。

(3)電氣定位法:利用超聲波傳播的方向和時(shí)間以及放電脈沖在繞組中的傳輸過程來確定放電位置的定位方法。

(二)變壓器油中溶解氣體(DGA)在線監(jiān)測(cè)

用油中溶解氣體氣相色譜分析判斷變壓器內(nèi)部故障:

1.原理:油浸電力變壓器中主要絕緣材料是變壓器油和絕緣油紙。這兩種材料在放電和熱作用下,會(huì)分解產(chǎn)生各種氣體。而變壓器內(nèi)部故障都伴隨著局部過熱和局部放電的現(xiàn)象,使油或紙或油和紙分解產(chǎn)生C2H2,C2H4,C2H6,CH4,H2,CO和CO2等氣體。當(dāng)故障不太嚴(yán)重,產(chǎn)氣量較少時(shí),所產(chǎn)生的氣體大部分溶解于絕緣油中。此外,發(fā)熱和放電的嚴(yán)重程度不同,所產(chǎn)生的氣體種類、油中溶解氣體的濃度、各種氣體的比例關(guān)系也不相同。因此,對(duì)油中溶解的氣體進(jìn)行氣相色譜分析便可發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的發(fā)熱和放電性故障。

2.方法及其發(fā)展

(1)一般采用常規(guī)氣相色譜儀進(jìn)行變壓器油率溶解氣體的定期檢側(cè),即試驗(yàn)人員到變電站抽取部分脫出氣體注入氣相色譜儀的進(jìn)樣口,用氣相色譜儀檢測(cè),輸出結(jié)果,最后將結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較判斷。

(2)為了克服常規(guī)油色譜分析法的繁瑣而復(fù)雜的作業(yè)程序,人們研制出了油中氣體自動(dòng)分析裝置,即將常規(guī)色譜分析儀的脫氣和氣體濃度檢測(cè)兩部分置于變壓器安裝現(xiàn)場(chǎng),在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析,顯然,這種油色譜自動(dòng)化分析裝置的功能與常規(guī)色譜分析法相仿,結(jié)構(gòu)上未發(fā)生根本變革,僅是作業(yè)程序上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng),從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上限制了它的推廣應(yīng)用前景。

(3)人們不得不研究在原理結(jié)構(gòu)上有所變革創(chuàng)新的在線監(jiān)測(cè)裝置。在變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置的研究中,人們首先想到的是在油氣分離上作變革,為此采用由僅使氣體分子通過的高分子透氣膜組成油氣分離單元,從而不僅大大簡(jiǎn)化了油中氣體自動(dòng)分析裝置的結(jié)構(gòu),而且實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)。

(4)氣體檢測(cè)單元上作出變革,不用復(fù)雜的色譜儀,而用氣敏傳感器對(duì)分離氣體檢測(cè)。由于氣敏傳感器的敏感度與所添加的貴重金屬有關(guān),工藝上還很難做到一種氣敏傳感器對(duì)多種氣體都具有相同的敏感度,因此,人們最先研究成功的在線監(jiān)測(cè)裝置是監(jiān)測(cè)變壓器油中的氫氣量。由于不論變壓器內(nèi)部故障種類如何,氫氣是故障產(chǎn)生氣體的主要成份之一,在線監(jiān)測(cè)油中的氫氣量就能判斷變壓器有無異常,然后通過常規(guī)色譜分析法來進(jìn)一步判斷故障種類和程度,因此,雖然這種只能判定有無異常而不能診斷故障種類的在線監(jiān)測(cè)裝置功能有限,但因其比常規(guī)色譜法進(jìn)了一步而得到了廣泛應(yīng)用。

二、變壓器在線監(jiān)測(cè)研究發(fā)展趨勢(shì)及研究方向

1.儀器上:發(fā)展了光學(xué)器件如分紅氣體分析器,紅外氣體分析器的特點(diǎn)是能測(cè)量多種氣體含量。測(cè)量范圍寬,靈敏度高精度高,響應(yīng)快,選擇性良好可靠性高,壽命長(zhǎng),可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)分析和自動(dòng)控制。紅外氣體分析器的工作原理基于吸光度定律(I.amhert-Beer定律),從物理特征上可以劃分為不分光型、分光型、傅立葉紅外(FTIR,F(xiàn)ourierTransformInfraRed)型以及基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMSMicro-Electro-MechanicalSystem)技術(shù)的微型紅外氣體分析器。分光型紅外氣體分析器是利用分光系統(tǒng)從光源發(fā)出的連續(xù)紅外譜中分出單色光,使通過介質(zhì)層的紅外線波長(zhǎng)與被測(cè)組分的特征吸收光譜相吻合而進(jìn)行測(cè)定的。不分光型紅外氣體分析器(NDIR)指光源發(fā)出的連續(xù)紅外譜全部通過固定厚度的含有被測(cè)混合氣體的氣體層。由于被測(cè)氣體的含量不同,吸收固定紅外線的能量就不同。

2.理論工具上:模糊理論,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),專家系統(tǒng)及灰色理論在DGA的分析中都有應(yīng)用。

三、結(jié)語

變壓器作為發(fā)變電系統(tǒng)中重要設(shè)備,安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性已漸漸成為電力行業(yè)的共識(shí),電力變壓器的工作效率代表了電力部門的財(cái)政收益,變壓器的在線監(jiān)測(cè)提高了運(yùn)行的可靠性,延緩了維護(hù)費(fèi)用的投入,延長(zhǎng)了檢修周期和變壓器壽命,由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非??捎^的。電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是今后的發(fā)展方向,具有廣闊的前景。

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責(zé)任編輯:電力交易小郭

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