探究通過(guò)電氣與油化試驗(yàn)綜合判斷設(shè)備故障

桂少龍 薛桅 張智康

【摘要】電力設(shè)備的安全，是保證整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的先決條件，需要引起電力工作人員的重視。社會(huì)對(duì)于電力的需求不斷增加，帶動(dòng)了電力行業(yè)的持續(xù)不斷發(fā)展，電網(wǎng)的安全運(yùn)行對(duì)于電力設(shè)備也提出了更高的要求，如何有效對(duì)電力設(shè)備的故障進(jìn)行判斷和處理，是當(dāng)前電力企業(yè)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要針對(duì)運(yùn)用電氣和油化試驗(yàn)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行判斷的方法進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】電氣試驗(yàn)；油化試驗(yàn)；設(shè)備故障；判斷

引言

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在當(dāng)前我國(guó)的電氣設(shè)備中，設(shè)備的故障有很大一部分原因都是由于其絕緣性的缺失造成的，因此，對(duì)于電力工作人員而言，加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備絕緣型的檢測(cè)，可以在很大程度上對(duì)電氣設(shè)備故障的發(fā)生進(jìn)行控制。從目前來(lái)看，我國(guó)對(duì)于設(shè)備絕緣性的檢測(cè)主要包括在線監(jiān)測(cè)和離線試驗(yàn)兩種，其中離線試驗(yàn)是應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)方法。本文結(jié)合電氣高壓試驗(yàn)和設(shè)備內(nèi)絕緣油的分析兩種方法，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行綜合判斷。

一、電氣設(shè)備絕緣檢測(cè)的意義

電氣設(shè)備的故障，一般情況下都表現(xiàn)在其自身絕緣性的確實(shí)，而此類故障在發(fā)生時(shí)，都會(huì)伴隨著一定的先兆性，電力工作人員正是通過(guò)這些先兆性，對(duì)設(shè)備的內(nèi)部絕緣缺陷進(jìn)行判斷，從而明確設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，防止設(shè)備故障的發(fā)生。因此，電氣設(shè)備的絕緣監(jiān)測(cè)對(duì)于設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全有著不容忽視的作用。

一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行電氣設(shè)備的絕緣檢測(cè)時(shí)，需要注意以下幾種情況：

首先，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行采購(gòu)時(shí)，需要在生產(chǎn)廠家，對(duì)產(chǎn)品和原材料進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，在確保設(shè)備符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)，避免不合格產(chǎn)品流入電力系統(tǒng)，同時(shí)也可以減少利益的糾紛。

其次，在設(shè)備出現(xiàn)故障進(jìn)行維修或者翻新后，需要對(duì)其進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行檢測(cè)，查看其是否能夠滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求，能否繼續(xù)使用，如果不能，則需要對(duì)其進(jìn)行更換。

然后，對(duì)于正在運(yùn)行中的電氣設(shè)備，需要定期進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，從而最大限度地避免設(shè)備隱患的發(fā)生。

二、電氣與油化試驗(yàn)對(duì)于設(shè)備故障的綜合判斷

電氣與油化試驗(yàn)實(shí)際上包括電氣高壓試驗(yàn)和絕緣油的簡(jiǎn)化或氣相色譜分析實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行綜合運(yùn)用，才能夠更加有效地做好電力設(shè)備的故障判別。這里對(duì)其進(jìn)行分別分析。

1.電氣高壓試驗(yàn)

電氣高壓試驗(yàn)主要是針對(duì)電力系統(tǒng)中的大型電機(jī)、電力電纜等關(guān)鍵設(shè)備而言，這些設(shè)備的電容量普遍較大，如果采用常規(guī)的檢測(cè)設(shè)備，無(wú)法滿足試驗(yàn)要求，也就無(wú)法對(duì)其故障進(jìn)行判斷。因此，在實(shí)際絕緣檢測(cè)中，采用的方法是利用振蕩電壓試驗(yàn)系統(tǒng)、超低頻試驗(yàn)系統(tǒng)等，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的絕緣性進(jìn)行檢測(cè)和判斷。

（1）振蕩電壓試驗(yàn)系統(tǒng)

振蕩電壓試驗(yàn)多用于對(duì)高壓電纜的檢測(cè)，通常電纜的電壓都會(huì)在110kV以上。這種試驗(yàn)方法可以在設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)試驗(yàn)，也可以在設(shè)備剛剛投入運(yùn)營(yíng)時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。其試驗(yàn)流程包括：在對(duì)高壓電力電纜進(jìn)行絕緣性檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)，首先，需要使用直流高壓發(fā)生器，給電容進(jìn)行充電，確保充電的電流能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。然后，在充電達(dá)到一定程度上，使球隙放電。之后，對(duì)需要測(cè)試的回路進(jìn)行充電，達(dá)到一定幅值后，停止球隙放電。在這種情況下，測(cè)試電纜、電阻和電感線圈會(huì)共同構(gòu)成一個(gè)放電回路，通過(guò)對(duì)放電回路中電壓的測(cè)量，可以判斷其是否符合衰減震蕩波電壓的標(biāo)準(zhǔn)，從而對(duì)電纜的絕緣性進(jìn)行判斷。

（2）超低頻試驗(yàn)系統(tǒng)

超低頻試驗(yàn)系統(tǒng)的出現(xiàn)，有效解決了設(shè)備搬運(yùn)不便造成的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效率低下問(wèn)題，因此十分適用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，多用于中壓電力電纜的絕緣檢測(cè)試驗(yàn)。超低頻試驗(yàn)系統(tǒng)適用的是交流試驗(yàn)，由于試驗(yàn)電壓頻率的降低會(huì)使容性電流隨著減小，因此用超低頻的容量可以很大程度上減輕試驗(yàn)電源的重量，從而使試驗(yàn)變得方便有效。

（3）工頻交流試驗(yàn)系統(tǒng)

工頻交流試驗(yàn)系統(tǒng)在對(duì)電容較大或者電壓較高的電力電纜進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，存在一定的缺陷性，主要是由于隨之電容量的增大，使用的升壓變壓器和調(diào)壓器的重量也會(huì)不斷增大，影響設(shè)備的運(yùn)輸和使用。因此，在對(duì)工頻交流試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要確保電容量在一定的范圍內(nèi)，保證絕緣性檢測(cè)試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

（4）直流耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)

現(xiàn)在我們所說(shuō)的直流耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)，是基于工頻整流技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，具有故障率低、過(guò)載能力強(qiáng)、電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。為了保證試驗(yàn)的安全性，所使用的微安表如處于高壓接線時(shí)，須有良好的屏蔽，高壓引線用屏蔽線，試驗(yàn)電纜用屏蔽罩；在針對(duì)電容量較小的設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，需要加設(shè)相應(yīng)的濾波電容器。

2.氣相色譜分析

氣象色譜分析法，主要是對(duì)設(shè)備絕緣油中的溶解氣體進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)變壓器、電抗器等設(shè)備中的潛伏故障，這種方法相比與電氣高壓試驗(yàn)具有更加顯著的效果。這里主要針對(duì)幾種常用的故障判斷和定位方法進(jìn)行分析。

（1）絕緣油簡(jiǎn)化試驗(yàn)與介損試驗(yàn)

主要是指結(jié)合絕緣油的物理、化學(xué)和電氣性能，對(duì)其中的水分、酸值、油損、游離碳等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和分析，從而通過(guò)與正常設(shè)備的對(duì)比，判斷設(shè)備是否存在故障隱患以及故障的嚴(yán)重程度。而對(duì)于設(shè)備在使用過(guò)程中因受潮或者材料老化而引發(fā)的故障，則可以通過(guò)介損試驗(yàn)的方式進(jìn)行判斷。這里以某地高壓電氣設(shè)備連續(xù)三年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)絕緣油簡(jiǎn)化試驗(yàn)與介損試驗(yàn)的應(yīng)用進(jìn)行分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

試驗(yàn)日期 介損值（%） 電容量（pF） 絕緣電損（MΩ） 溫度（℃）

2010-5-5 1.2 545.766 10000 22

2011-6-10 1.8 553.354 10000 31

2012-11-8 2.3 560.169 10000 22

從表中可以看出，2010-2012年，高壓設(shè)備的介損值逐漸增加，到2012年已經(jīng)超標(biāo)，說(shuō)明電流互感器內(nèi)部存在受潮現(xiàn)象。為了對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和定位，進(jìn)行了絕緣油簡(jiǎn)化試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)互感器內(nèi)部的水分逐年遞增，而擊穿電壓則在逐漸遞減。對(duì)互感器進(jìn)行拆開(kāi)查看，發(fā)現(xiàn)其底部存在積水，證明了試驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性。

（2）氣相色譜分析

通過(guò)分析絕緣油中的溶解氣體的濃度含量以及組成成分，對(duì)變壓器中的潛伏性故障進(jìn)行判斷。如果變壓器狀態(tài)良好且處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)絕緣油中的氣體溶解量趨于穩(wěn)定時(shí)，各種氣體的含量一般為：0.3%的CO2、70%的N2、30%的O2，以及少量的CO，其他含量極微的元素可以忽略，一般來(lái)說(shuō)，可以對(duì)變壓器內(nèi)部潛伏性故障進(jìn)行判斷的氣體，主要包括N2、O2、CO2、CO、H2等。

3.實(shí)例分析

某變電站中主變壓器出現(xiàn)異常，通過(guò)高壓電氣試驗(yàn)后，初步判定Um存在故障。然后，利用色譜分析法對(duì)故障進(jìn)行明確和定位。通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，判斷相套管內(nèi)部存在熱故障，內(nèi)部連接部分可能存在不良狀況，可能是銅銷接觸不良。打開(kāi)將軍帽，發(fā)現(xiàn)其固定銅銷存在一定的損耗，證明判斷結(jié)果是準(zhǔn)確的。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，通過(guò)高壓電氣試驗(yàn)法和氣象色譜分析法以及絕緣油簡(jiǎn)化法的綜合應(yīng)用，可以對(duì)電力設(shè)備的故障進(jìn)行有效判斷，更加準(zhǔn)確的反映故障的位置和嚴(yán)重程度，從而為故障的快速解決提供良好的參考依據(jù)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

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