變壓器油故障的在線檢測與診斷

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摘要：由于大型電力變壓器具有互補性、冗余性、和較強的不確定性等特點，所以本文將在分析變壓器油故障的基礎上提出在線監(jiān)測技術和診斷技術用于檢測變壓器的油故障，并提出診斷模型用于變壓器油故障的判斷。 

關鍵詞：電力變壓器、故障診斷、在線監(jiān)測  abstract: as a result of complementary, redundancy, and uncertainty are the characteristics of large power transformer, this paper will analyze the transformer oil and fault that is proposed based on the on-line monitoring technology and diagnosis technology for the detection of transformer oil and fault diagnosis model, is proposed for fault diagnosis of transformer oil.  中圖分類號：f407.61文獻標識碼：a 文章編號：  引言  在線監(jiān)測技術是分析目前對電力變壓器進行故障診斷最方便、有效的手段之一。在線檢測技術極大地提高絕緣診斷的效率和準確性同時還可節(jié)約大量的人力和物力的損耗。并且，根據(jù)被測設備的當前工作數(shù)據(jù)，結合過去的經(jīng)驗，用先進的方法及時而全面地進行綜合分析判斷，為捕捉早期潛伏性故障隱患提供指導。在線監(jiān)測是保障電力系統(tǒng)正常運行和工作的重要環(huán)節(jié)之一，它可以為設備的故障提早發(fā)出警示，以確保電網(wǎng)的安全運行。  大型變壓器一般都為油浸式變壓器，采用油紙絕緣結構。油在變壓器當中起到絕緣和冷卻的作用。變壓器在運行過程中，由于熱和電的作用，變壓器油會逐漸老化并分解產(chǎn)生少量的低分子烴(氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯)等氣體，當存在潛伏性故障時，會加快這些氣體的產(chǎn)生速度，因此要監(jiān)視變壓器的運行狀態(tài)，利用離線和在線技術對油中氣體的定性定量分析，其意義是十分重要的，實踐證明，也是非常有效的手段。  1、變壓器油質(zhì)劣化因素及其對策  1.1變壓器油劣化因素  (1)設備條件。變壓器設備設計制造采用小間隰，運行中易出現(xiàn)熱點，不僅促使固體絕緣材料老化，也加速油的老化。一般溫度從60一70℃起，每增加10°c油氧化速度約增加一倍。另外，設備的嚴密性不夠，漏進水分，會促進油的老化，選用固體絕緣材料不當，與油的相溶性不好，也會促進油的老化，所以設備設計和選用絕緣材料都對油的使用壽命有影響。  (2)運行條件。變壓器、電抗器等充油電氣設備如在正常條件下運行，一般油品都應有一定的氧化安定性，但當設備超負荷運行或出現(xiàn)局部過熱，油溫增高時，油的老化相應加速。  (3)污染問題。新油注入設備時，都要通過真空精密過濾、脫氣、脫水和除去雜質(zhì)。當清潔干燥油注入設備后，油的介質(zhì)損耗因數(shù)有時會增大，甚至超過運行中規(guī)定2％的最低限值。  (4)運行中維護。運行中油的維護很重要，目前變壓器大部分不是全密封，如果呼吸器內(nèi)的干燥劑失效不能及時更換，將潮氣帶人油內(nèi)，油內(nèi)抗吸附劑失效后，未能及時補加，會促使油的氧化變質(zhì)。  1.2 對策  綜上所述。影響變壓器油質(zhì)劣化的因素是多方面的。既有人的因素，也有設備因素，但歸根結底是人的因素。只要充分認識油質(zhì)對設備安全、經(jīng)濟運行的重要關系，增強責任感和事業(yè)心，那么不論設備問題，還是管理問題都會迎刃而解，就油質(zhì)對策，在此不妨提出幾點看法：  (1)積極推廣應用新技術，徹底改變變壓器因密封不嚴而產(chǎn)生漏油的弊端；  (2)加強管理，完善油務監(jiān)督；  (3)充分發(fā)揮油處理設備的作用；  (4)完善新油的入庫檢驗制度和變壓器油的保管、發(fā)放(領用制度)規(guī)定；  (5)加強變壓器油務監(jiān)督管理。  為使變壓器油運行良好，這就要求變壓器油具有較高的閃點、擊穿電壓、界面張力、水溶性酸ph值，同時保持較低的水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、酸值，同時還要求變壓器油透明、無雜質(zhì)或懸浮物，月前變k器用油的牌號以25號居多，其技術標準和運行要求如下表所示  2 、故障在線檢測與診斷  在線監(jiān)測技術中，由各種傳感器所采集的信號，經(jīng)過必要的轉換和處理后，統(tǒng)一送進數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析，綜合分析判斷后輸出結果。如發(fā)現(xiàn)異常，可警  報或進行相應的操作，也可以與上一級檢測中心相連[1]，如圖1一1所示。  2.1在線檢測的原理與方法  由于溫度對油中微水含量的變化狀態(tài)及傳感器測量過程的影響，所以為了精確地在線測量由衷的油中的微水含量，需要將溫度傳感器和溫度傳感器安裝在變壓器的油流回路中，同時對溫度和溫度信號采樣，以便真實的反應油中的微水含量。  對變壓器中微水含量實施在線監(jiān)測時，傳感器是其中非常關鍵的部分，用于油中微水含量在線監(jiān)測的傳感器需要承受變壓器苛刻的運行環(huán)境，這包括100℃的頂層最高溫度和140℃的最熱點溫度，與傳統(tǒng)的醋酸纖維系濕敏材料相比，聚酰亞胺是一種耐熱性非常好的濕敏材料，由于其具有一個高度芳香化結構，在－200℃～＋400℃都有穩(wěn)定的物理、化學性質(zhì)，具有較強的抗化學腐蝕性，能很好地適應變壓器的熱油環(huán)境。聚酰亞胺的分子結構中含有酰亞胺環(huán)，具有一定的吸濕性，且吸水后其相對介電常數(shù)發(fā)生相應變化，利用介電常數(shù)與含水量相關的原理可制成電容式濕度傳感器。這類聚酰亞胺濕度傳感器有較好的長期穩(wěn)定性，幾乎沒有濕滯，而且溫度系數(shù)也很小。  圖1-2hydran201i的在線裝置信息流程和原理圖  2.1.1油氣分離單元  油氣分離單元包括：聚四氟乙烯薄膜、脫氣的氣室、kopton膜、銅管、三向閥、干燥過濾器、溫度控制室、色譜柱、電化學檢測器、空氣泵設備。  2.1.2氣體檢測單元  氣體檢測單元包括：分離混合氣體的氣體離柱及檢測氣體的傳感器，控制氣體分離柱工作溫度的恒溫箱、載氣、繼電器自動控制以及輔助電路設施。  2.1.3微機控制及診斷單元  微機控制及診斷單元主要由主板、接口板、電源部分以及打印輸出、顯示屬出部分組成。  2.1.4實際應用情況  2011年3、4月對某電廠主變的高壓試驗及離線油化實驗結果表明主變處于正常狀態(tài)，下表書某電廠主變在2011年3-4月在線檢測裝置所測得數(shù)據(jù)：  表2 在線檢測所測得實驗數(shù)據(jù)    注：環(huán)溫：指冷卻水入口溫度。  從以上數(shù)據(jù)可以看出，所測結果比較穩(wěn)定，得出的結論和變壓器實際健康狀況相符。  下表為某研究院油化取樣分析與在線檢測裝置分析結果的對比：  表3 油化和在線監(jiān)測實驗數(shù)據(jù)    從上表對比可以看出在線監(jiān)測所測的數(shù)值和研究院油化專業(yè)人工取樣所測得總烴氣體的數(shù)據(jù)相差不大，比較真實的反應變壓器的實際情況。當然通過對數(shù)據(jù)的對比是遠遠不夠的，并且由于有環(huán)境、人工取樣手段等的因素影響，數(shù)據(jù)也不可能完全一樣，我們還將通過預防性手段及離線和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，這樣對在線檢測的判斷將更有依據(jù)。  3、故障檢測技術的發(fā)展趨勢  3.1基于網(wǎng)絡的電力設備故障集散監(jiān)測與診斷系統(tǒng)  電力系統(tǒng)的日益復雜給電力設備的安全穩(wěn)定控制提出了新的問題. 一個完善的系統(tǒng)通常都由若干個子系統(tǒng)組成. 系統(tǒng)的分層、分塊特性使得需要監(jiān)測的部位非常多. 以前的方法都是采用局部監(jiān)測、局部故障診斷, 即只在某些關鍵的部位進行監(jiān)測和診斷,各部位、各設備之間互不干擾. 現(xiàn)在隨著internet技術的發(fā)展, 這種方式已不適合實際生產(chǎn): 一方面造成監(jiān)測設備的重復設置, 另一方面又很難使各監(jiān)測信號之間形成有效的耦合. 取而代之的是進行全方位的監(jiān)測, 即對設備、變電站, 甚至整個區(qū)域電力系統(tǒng)形成統(tǒng)一的監(jiān)測診斷網(wǎng)絡, 這就是基于網(wǎng)絡的電力設備故障集散監(jiān)測與診斷系統(tǒng). 集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)是受集散控制系統(tǒng)的影響而產(chǎn)生的. 集散控制系統(tǒng)由于具有可靠性高、性能好、分散控制、集中管理等特點深受用戶歡迎, 很快成為控制系統(tǒng)的一個重要發(fā)展方向. 集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的特點是形成分布式的監(jiān)測網(wǎng)絡, 各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)統(tǒng)一由診斷中心進行處理和診斷. 它可以提供一個統(tǒng)一的開放式框架, 使各監(jiān)測點易于加入這一系統(tǒng), 便于管理, 提高確診率. 由于基于網(wǎng)絡的集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)出現(xiàn)時間較晚, 思路較新, 因此體系還沒完全形成, 其思想僅散見于幾篇文章之中. 楊叔子教授1997年較為明確的提出了集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)概念. 蔣東翔在其學位論文中已體現(xiàn)了這一思想, 并在診斷中運用了基于模糊識別和基于規(guī)則推理兩種策略用于提高確診率, 其實質(zhì)就是進行診斷集成. 這正是集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的重要內(nèi)容.圖1只給出了一個變電站的監(jiān)測診斷網(wǎng)絡構成圖, 但它已基本具備集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的全部特點.由于這是一個開放型系統(tǒng), 其它變電站的網(wǎng)絡也很容易加入, 這樣, 網(wǎng)絡規(guī)模將不斷擴大, 可形成跨站,跨地區(qū)的監(jiān)測診斷系統(tǒng). 從結構上來看, 形成了工作站、分站、總站的分組體系結構.