基于油中氣體分析和局部放電檢測的變壓器故障診斷技術(shù)研究

馮全亮

【摘 要】 在電力系統(tǒng)中，電力變壓器是非常重要的輸變電設(shè)備之一，對其故障進行診斷對于電力系統(tǒng)的安全運行有著非常重要的意義。在變壓器出現(xiàn)故障的前期，會出現(xiàn)電脈沖、發(fā)熱、氣體分解等現(xiàn)象，通過對這些現(xiàn)象的量化與分析，對變壓器的故障與故障類型進行判斷和識別。本文對變壓器故障診斷中的數(shù)據(jù)采集、分析及處理等內(nèi)容進行了分析。

【關(guān)鍵詞】 電力變壓器 ?故障診斷 ?油中氣體檢測 ?具備放電檢測

隨著我國用電量的不斷增大，變壓器的裝機容量及數(shù)量也得到了不斷的提升。電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，一方面滿足了不斷增加的用電需求，但是另一方面也對發(fā)電、輸電與配電的安全性帶來了更大的挑戰(zhàn)。電力故障具有較大的危害性，一旦出現(xiàn)將導致電力設(shè)備損壞、影響生產(chǎn)生活甚至火災、人員傷亡等后果。因此，要對變壓器等電力設(shè)備實施實時監(jiān)測，對故障的特征、規(guī)律等進行掌握，對設(shè)備的運行狀態(tài)進行正確評估。

1 變壓器故障診斷的必要性

隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，對供電可靠性提出了更高的要求。電力系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性受到了國家越來越多的關(guān)注與重視。當前，我國的供電可靠性水平與發(fā)達國家相比還存在一定的差距。一旦出現(xiàn)電力故障，輕則出現(xiàn)設(shè)備損毀、生產(chǎn)生活受到影響，重則出現(xiàn)火災、人員傷亡等情況，更為嚴重的可能導致整個電力系統(tǒng)崩潰，對國民經(jīng)濟的發(fā)展與社會的穩(wěn)定造成嚴重威脅。因此，對電力設(shè)備進行實時監(jiān)測具有非常重要的意義。

在電力系統(tǒng)的輸配電過程中，變壓器發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。因此，變壓器的運行狀況對整個電力系統(tǒng)的運行存在著直接的影響，只有確保變壓器安全運行，才能夠保障電力系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。雖然我國在電力系統(tǒng)安全運行方面已經(jīng)取得了較為顯著的進步，但是變壓器故障依舊存在。在對變壓器異常損壞及診斷錯誤等問題方面，依舊缺乏較為有效的方法與手段。實現(xiàn)變壓器故障診斷技術(shù)的改進，對于提高電力系統(tǒng)運行安全性與可靠性具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 變壓器油中氣體檢測故障診斷技術(shù)

油中溶解氣體的成分、濃度及變化趨勢的因素，與變壓器內(nèi)部故障之間都存在著一定的對應關(guān)系。通過油中氣體分析技術(shù)對變壓器油中溶解氣體的含量進行分析，依據(jù)油中氣體組分的含量對變壓器的運行狀況進行判斷。如果確定變壓器出現(xiàn)了故障，則對故障的類型進行判斷、對故障的大概位置進行估計、對故障的嚴重程度進行評估、對故障的發(fā)展趨勢進行預測。在《電力設(shè)備預防試驗規(guī)程》與《變壓器油中溶解氣體分析與判斷導則》中都指出，在對變壓器安全運行進行測試的過程中，變壓器油中氣體分析是最為有效的措施之一，能夠為電力系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性提供強有力的保障。在長時間的工作實踐中，通過油中氣體分析技術(shù)能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部潛伏的各種故障進行發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)ψ儔浩鞴收系念愋汀⑽恢眉皣乐爻潭鹊冗M行確定，在變壓器監(jiān)督中發(fā)揮著非常重要的作用。變壓器油中氣體分析技術(shù)的特點為，能夠?qū)σ话汶姎庠囼炛须y以發(fā)現(xiàn)的前提潛伏性故障進行發(fā)現(xiàn)，是對變壓器早期故障進行發(fā)現(xiàn)與識別的有效技術(shù)。

油中氣體檢測方式的常規(guī)方法主要包括特證氣體法、三比值法、四比值法等。其中，特征氣體法主要是通過油中的特征氣體含量的檢查來讀變壓器前期故障進行診斷，油中特征氣體主要包括H2、C2H4、C2H6、C2H2等。特征氣體法主要是針對變壓器的故障性質(zhì)進行分析，具有直觀、方便的特點，但是這種測試方法并不具備明確的度量標準。三比值法指的是以C2H6/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H2特征氣體的三組比值對故障的類型進行確定，而四比值法是在三比值法的基礎(chǔ)上提出的。

3 變壓器局部放電檢測故障診斷技術(shù)

變壓器局部放電的過程中，會伴隨電脈沖、分解氣體、紅外輻射等多種物理現(xiàn)象，通過這些現(xiàn)象能夠?qū)邆浞烹娺M行判斷。在檢測的過程中，檢測方法要依據(jù)物理對象的不同而進行選擇，主要包括電測法與非電測法兩種方法。在對電信號進行檢測的過程中主要應用超高頻檢測法、脈沖電流法等方法。

超高頻檢測法主要是通過對變壓器局部放電所產(chǎn)生的超高頻信號進行接收與處理，從而實現(xiàn)對局部放電的檢查。通過研究發(fā)現(xiàn)，變壓器局部放電脈沖所持續(xù)的時間一般情況下為ns級，其中包含了非常豐富的頻率成分，通過對頻率成分中的超高頻分量進行分析與處理之后能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器局部放電的檢測。

超高頻局部放電檢測研究主要包括電磁干擾限制、局部放電模式識別。通過超高頻局部放電檢測，能夠?qū)ψ儔浩鞯膶嶋H絕緣水平進行有效的評估。但是在檢查的過程中，容易受到電磁干擾的影響，導致檢測的靈敏度與準確度降低。在對變壓器局部放電進行檢測的過程中，要注重電磁干擾的降低或消除。局部放電模式識別指的是通過計算機來對局部放電的類型進行識別，具體的操作過程為：首先對局部放電信息進行采集，其次從信息中提取有用特征成分，最后依據(jù)特征對局部放電類型進行確定。

4 結(jié)語

變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的輸變電設(shè)備之一，對變壓器進行故障診斷能夠為系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供保障。本文對油中氣體分析和局部放電檢測兩種方式在變壓器故障診斷中的應用進行了分析。

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