 |
上海妙定電氣有限公司
主營產(chǎn)品： 直流系統(tǒng)接地故障定點儀,直流系統(tǒng)綜合監(jiān)測儀 |
10
聯(lián)系電話
|
上海妙定電氣有限公司
主營產(chǎn)品： 直流系統(tǒng)接地故障定點儀,直流系統(tǒng)綜合監(jiān)測儀 |
聯(lián)系電話
2018-8-23 閱讀(2367)
1,、前言
變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備,，其狀態(tài)好壞,，直接影響電網(wǎng)的安全運行。因此,，對電力變壓器進行在線監(jiān)測,，及時掌握設備的狀態(tài)，一直是電力工作者的夢想和追求,。變壓器的狀態(tài)監(jiān)測,，就是通過對有關參數(shù)、信號的采集和分析,，檢出內(nèi)部的初期故障及其發(fā)展趨勢,，生產(chǎn)主管部門立即組織人員進行綜合分析，診斷設備的狀態(tài),，減少損失,，避免惡性事故的發(fā)生，將傳統(tǒng)的定期維護轉為狀態(tài)維護,，從而提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行,，改善對用戶的服務質(zhì)量,。
由于變壓器在設計、制造,、安裝和運行維護等方面原因使絕緣存在缺陷,，抗短路能力降低，因此近年來主變的事故較多,，其中威脅安全嚴重的為繞組局部放電性故障,。根據(jù)國家電力公司對2001年全國110kV及以上主變事故的調(diào)查,，得知繞組的事故占總事故臺數(shù)的74,、6[1](福建省網(wǎng)為80)。因此,，提高變壓器安全運行的主要任務是早期檢出繞組內(nèi)部的局部放電性缺陷,。
油中氣體含量分析，是檢測變壓器內(nèi)部故障的好方法,。在原電力部頒發(fā)的DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》中,，已將其列為變壓器*的試驗項目。據(jù)初步統(tǒng)計,，我國通過油中氣體含量分析,，每年都能檢出近300臺左右的故障或異常的設備，為電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行發(fā)揮了重要的作用,。但是常規(guī)的油中氣體分析為離線監(jiān)測,，根據(jù)監(jiān)督規(guī)程，取樣周期一般在3個月至1年,，這樣的間斷檢測,，對過熱和懸浮電位放電性故障的檢測是可以勝任的，而對于嚴重威脅設備安全的繞組內(nèi)部的匝層間和圍屏的局部放電性故障,，則難以被及時檢出,。為此，國內(nèi)外學者多年來一直致力于油中氣體和局部放電等在線監(jiān)測的研究,。我國80年代成立了《高壓電氣設備絕緣在線監(jiān)測協(xié)作網(wǎng)》,，2002年5月在福州市召開了年會，國家電科院高壓所和全國高壓專委會于2002年12月中在北海市召開了研討會,，組織編寫《在線監(jiān)測管理導則》,，這將有力地推動了我國絕緣在線監(jiān)測的開展，為設備的狀態(tài)監(jiān)測提供法規(guī)依據(jù),。
目前變壓器在線監(jiān)測項目可分為油中氣體,、水分和絕緣兩大類。絕緣監(jiān)測項目主要有介損,、泄漏電流和局部放電,，其中介損和泄漏電流只能反映總體絕緣狀態(tài),，難以檢出局部缺陷;而局部放電在線監(jiān)測的抗干擾技術尚未得到解決[2]，因此,，目前變壓器在線監(jiān)測在很大程度上是油中氣體和水分在線監(jiān)測,。本人長期從事油中氣體、水分檢測和內(nèi)部故障的診斷,，80年代與北京,、吉林、陜西,、安徽和貴州等省市的電力試研所合作,，研制了以氫敏器件為傳感器的油中氫氣在線監(jiān)測裝置，雖然在全國應用200多套,，但因當時傳感器的穩(wěn)定性差而告終,。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，對電網(wǎng)的安全可靠性提出了很高的要求,，希望能將目前的定期維護逐步過渡到狀態(tài)維護,，這就要求對變壓器進行狀態(tài)監(jiān)測。近年來,，傳感器技術,、微機技術和油氣分離技術得到迅速的發(fā)展，為變壓器在線監(jiān)測的實施創(chuàng)造了條件,。
2,、變壓器內(nèi)部局部放電的特點
變壓器內(nèi)部故障分為過熱和放電兩大類。過熱性故障發(fā)展較緩慢,，在短時間內(nèi)不會釀成事故,。而局部放電性故障，尤其是匝,、層間和圍屏的局部放電,，就大不相同了,。因為當這些部位的絕緣受損后，其沿面放電電壓將降低,，在受到內(nèi)部或外部過電壓的沖擊后,，絕緣性能迅速下降，引起局部放電及至發(fā)展成電弧放電而燒毀,。給電網(wǎng)和人民生活造成嚴重的損失!因此,，變壓器在線監(jiān)測的目的，就應立足于將局部放電性缺陷在火花放電階段前檢測出來,，進而采取有效措施，防止事故的發(fā)生,。
有些人認為放電性故障發(fā)展速度快,，是突發(fā)性的，油中氣體無法早期檢出,。*，任何事故都有一個產(chǎn)生,、發(fā)展的過程，也就是從量變到質(zhì)變的過程,。變壓器內(nèi)部局部放電,，也有一個從電暈發(fā)展到爬電、火花放電,，后形成電弧放電的過程,。其發(fā)展速度取決于故障部位和故障能量的大小。筆者分析了十幾年來發(fā)生的主變事故,，發(fā)現(xiàn)有相當數(shù)量的事故有幾個小時的發(fā)展過程,，如1987年1月福建三明后山1號主變(220kV，90MVA)因高壓B相圍屏樹枝狀放電引起的事故,，2000年7月31日廈門嵩嶼電廠2號主變(220kV,，370MVA)因低壓角接線水平木支架絕緣缺陷引起的事故,，2001年8月22日福建池潭水電廠1號主變(220kV，150MVA)因110kV中壓C相繞組在整個軸向變形后再次受到雷電沖擊引起的事故,，以及2002年3月22日廣東大亞灣核電站2號主變C相低壓角接線的短路事故等,，都有數(shù)小時的發(fā)展過程。如果選用對故障氣體響應快的監(jiān)測裝置,，使其在火花放電階段被檢出,，則就有可能防止惡性事故的發(fā)生。
3,、油中氫氣在線監(jiān)測局部放電性故障的必要性和可能性
*,，變壓器內(nèi)部的絕緣油、紙,、布,、漆和木頭等絕緣材料都為碳氫化合物或碳水化合物，在分子結構中碳氫鍵(C-H)多,，其鍵能低,，因此在分解時容易斷裂;而氫氣的生成熱小，因此在碳氫鍵斷裂后氫氣易生成;又因為氫氣的分子半徑小,，在油中的溶解度也小,，使氫氣容易從油中析出后滲透過高分子膜，使其以快的速度集聚到檢測室,。因此,，選擇氫氣為監(jiān)測對象應是局部放電性故障早期檢出理想的故障氣體。
有的人提出乙炔(C2H2)是放電性故障具代表的特征氣體,。這確實如此,，但C2H2分子中有CC鍵，生成時必須吸收較大的能量,，在局部放電的初期不可能產(chǎn)生,，只有在火花放電后期才會有少量C2H2，但此時距電弧放電很近,，惡性事故很快就會發(fā)生,，即使這時被檢出，也沒有時間來采取防患措施,，避免事故的發(fā)生了,。
有的人提出，只監(jiān)測氫氣,、水分不能進行綜合判斷,，而應該監(jiān)測多組分才能作出診斷。這種想法也是很正常的,，但是,，我們應該認識到,，在線監(jiān)測的是運行設備，要停運不可能只靠油中氣體含量的診斷來決定設備立即停電!就是目前試驗室的色譜分析,，盡管所檢測的組分很多,，判斷的方法很多，也很成熟,，但當檢出油中氣體含量異常后,，也不可能下令立即停電!在線監(jiān)測的目的主要是對變壓器內(nèi)部故障起"哨兵"的作用，即在準確檢出初期故障發(fā)出報警,。為此,，在線監(jiān)測裝置不僅要求連續(xù)在線，而且要求對故障氣體的響應速度要快,。若檢測多組分只能通過二個方法來實現(xiàn):一為色譜法,，這將帶來取樣、進樣和色譜柱分離等過程,，使監(jiān)測變成間斷進行;二為用多個傳感器分別監(jiān)測各組分,，因目前傳感器質(zhì)量不過關，近年內(nèi)無法實現(xiàn),。通過上述分析,，得知選擇連續(xù)監(jiān)測油中氫氣才是檢出早期局部放電故障的方法。
4,、油中水分在線監(jiān)測
變壓器油是內(nèi)部的主要絕緣材料,，水是影響絕緣性能主要的因素。當油中水分含量增加到一定值后,，將引起絕緣性能的急劇下降，及至引起事故,。因此,，通過監(jiān)測變壓器油中水分含量，不僅可以防止變壓器油絕緣強度降低到危險水平,，而且還可對變壓器整體的絕緣狀況進行評估[4],。
近年來，我國也曾發(fā)生過幾起因變壓器受潮進水引起的事故,，造成嚴重的損失,。因此，實時檢測變壓器油中水分也非常重要,，尤其對于強油水冷和濕度較大地區(qū)的重要變壓器顯得更為迫切,。其裝置不僅要求反應速度快，而且要穩(wěn)定準確,。這就要求濕度傳感器安裝在強油循環(huán)部位或自備循環(huán)油泵回路上,。
5、油中氣體在線監(jiān)測裝置應具備的功能
由于油中氣體在線監(jiān)測的目的是為了早期檢出局部放電性故障，因此,，該裝置應具備的重要功能可歸納為準,、快、簡三個方面,。所謂準,，就是所選擇的監(jiān)測對象應該是局部放電初期主要的特征氣體，前面已述油中氫氣是各種故障時先產(chǎn)生的特征氣體,，更是局部放電性故障的主要特征氣,。然而值得說明的是，目前的離線色譜檢測,，在取樣,、貯運、脫氣,、進樣等操作環(huán)節(jié)中,，氫氣極易損失，使分析結果往往出現(xiàn)較大的分散性,，因而曾引起一些人懷疑氫氣監(jiān)測的有效性的,。
所謂快，就是對故障氣體的反應速度要盡量快!因為局部放電性故障的發(fā)展速度快,，因此要求監(jiān)測裝置在故障氣體產(chǎn)生20分鐘后,，就應發(fā)出報警，運行人員立即向有關部門匯報,，進行綜合分析后,，采取有效果斷的措施，以便防止惡性事故的發(fā)生,。這不僅要求采樣,、檢測單元安裝在強油循環(huán)回路上或本身備有循環(huán)油泵，而且油氣分離的透膜要大,，以便氣體快速進入檢測室,。
所謂簡，就是要求裝置系統(tǒng)簡單,、安裝方便,、運行維護少乃至免維護。
因此,，在線監(jiān)測裝置只有具備了"準",、"快"，才能對內(nèi)部故障起到"哨兵"的作用;只有做到"簡",，給用戶帶來了方便,、經(jīng)濟,，才能得到推廣。
6,、結束語
通過本文論述,，得出如下看法：
油中氣體在線監(jiān)測的主要目的是對變壓器內(nèi)部局部放電性故障起"哨兵"的作用，而非綜合分析;生產(chǎn)主管部門在得知在線監(jiān)測裝置的準確"報警"后,，應立即采取果斷有效措施,，以便減少損失，避免惡性事故的發(fā)生,。
氫氣是變壓器內(nèi)部局部放電性故障早產(chǎn)生的主要特征氣體,，選用性能穩(wěn)定，對故障氣體響應快的油中氫氣在線監(jiān)測裝置,，可望對變壓器內(nèi)部局部放電發(fā)展較慢的缺陷,，在火花放電階段檢測出來，從而減少損失,，避免惡性事故的發(fā)生,。
我們在選擇油中氣體在線監(jiān)測裝置時，必須走出用色譜法檢測多組分的誤區(qū),，而要從"準",、"快"、"簡"入手,，對其功能作綜合評價,，安裝上對安全經(jīng)濟具有實效的裝置。
