探討變壓器故障及相關診斷技術的應用

內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司 內蒙古 呼和浩特 010206

1 引言

變壓器設備是電力生產系統中的基礎設備,其運行工況優劣直接影響到電力生產是否安全和高效。近年來,我國電力生產日益大型化,變壓器承載的壓力也不斷增大,變壓器運行風險隨之上升。為了更好地確保變壓器運行工況,對變壓器故障及診斷技術進行分析研究十分必要。

2 變壓器的故障分類

短路故障:發生短路故障的原因可能是多方面的,如相間短路、內部引線短路、出口短路以及繞組間對地短路等。有這些原因引發的短路故障一方面會由于短路電流的產生而造成電氣設備的機械變形,縮短設備的壽命,另一方面也會因短路電流的絕緣而引發電氣熱故障問題,造成很大的生產隱患。

放電故障:放電故障這一類別又分為局部放電、火花放電、電弧放電等不同情況。其中局部放電大多是由油膜或在油料中的導體邊緣發生的放電故障,容易發生熱擊穿或絕緣擊穿等設備事故。引發火花放電的情況可能有分解開關懸浮電壓所引起的放電、套管儲油柜或引線對套管導電管放電、鐵芯接地不良放電以及引線局部接觸不良引起的放電等。電弧放電的情況如引線發生斷裂、分接開關發生飛弧、繞組絕緣層發生擊穿等。

絕緣故障:絕緣故障有分為固體紙絕緣故障以及液體油絕緣故障。其中固體紙絕緣故障多是由固體絕緣老化所引發的,液體油絕緣故障主要是由液體油中混入了各種金屬或有機雜質等,繼而引發絕緣油發生老化或氧化等過程,導致絕緣故障發生。

鐵芯故障:該類故障主要由鐵芯多點接地或者鐵芯沒有接地所導致的,其中多點接地會造成環流,繼而在局部形成對地懸浮電壓;沒有接地的鐵芯極容易對地形成斷續性的擊穿放電現象。

分接開關故障:該類故障分為兩個情況,一個是有載調壓,另一個是無載調壓。其中有載調壓多是由分按開關停留在過渡位置所引發,而無載調壓多是由電弧引起的觸頭接觸不良造成的。

3 變壓器技術診斷

油中溶解氣體法是目前電力變壓器內部故障診斷最常用的一種方法。其檢測原理是基于油中溶解氣體與電力變壓器之間的溫度變化之間的關系來進行檢測的,即變壓器在不同使用狀態下呈現不同的溫度,而隨著溫度的變化油中溶解的氣體也會有成分的相應變化,同一種烴類氣體在不同溫度下的產生速度不同。當油中含有多種混合氣體時,可通過對油中溶解氣體進行色譜分析,根據溶解氣體在試驗前后各項參數的變化來判斷變壓器是否出現異常。

基于模糊理論的變壓器診斷方法是以模糊系統來作為技術支持。通常的模糊系統主要由三部分組成,分別為模糊數據庫、模糊分析處理系統以及設備交互界面。由于電力變壓器故障是有多種不確定性因素導致的,因此借助模糊理論來進行故障診斷是一種十分有效的方法。首先,將氣體溶解到油液中,然后對溶解氣體的相關參數進行分析,之后對參數進行模糊化處理,找出參數之間可能存在的關系,進行關系的分析計算,最終對氣體參數及相關關系進行分類并給出氣體參數靜態及動態分類的優化結構。目前,模糊理論主要應用在大型油浸式變壓器故障診斷中,根據氣體的產生率來進行判斷。該方法主要應用在對變壓器故障單一診斷中。為了盡量提高電力變壓器故障診斷的準確度,工作人員應盡可能將多種氣體的產生率以及相關參數納入到診斷系統中,同時結合國家及行業的規范標準來提高判斷技術水平。

4 變壓器狀態維修策略

變壓器的溫度異常往往是很多故障出現的一個明顯信號,同時因溫度變化也會繼而引發其他的相關故障。在正常情況下,變壓器的油溫一般比常溫高出10℃左右,上層的油溫不得超過95℃,溫度升高不能超過55℃。如果油溫出現異常,可能的原因主要有四個:變壓器內部故障所引起;變壓器的冷卻系統所引起;變壓器的結構不合理所導致;散熱器的閥門啟閉不當所導致。通常在變壓器內部故障所引發的油溫異常問題中,會出現瓦斯保護效應。比較嚴重的情況是,在檢修時發現壓力釋放閥漏油或者防爆管漏油的現象,這時需要緊急停止設備,立即采取維修措施。變壓器冷卻系統所引發的油溫異常包括:冷卻系統風扇設備故障、潛油泵故障、散熱器堵塞或散熱管道失效、溫度指示系統故障、散熱器閥門故障等等。檢修人員應對變壓器冷卻系統進行排查。變壓器本身結構主要指的是漏磁現象所引發的油箱局部溫度過高,對此情況可設計成隔磁材料來防治油溫升高。

變壓器在使用過程中還經常會出現油位異常的情況。造成這一現象的原因,可能是油枕吸管器發生堵塞、油標管不暢、防爆管道氣孔不暢所造成的油位異常;還可能是漏油嚴重導致油位降低速率加快,比如油泵運行時因負壓不會有滲漏油的情況,一旦停止就會發生滲漏油。此外,還可能是工作人員在放油之后沒有及時加油,尤其是氣溫較低的時候后油枕容量本身較小的情況應及時充油,保障變壓器運行的需求。變壓器的密封點都會有不同程度的滲漏油,比如密封膠墊的老化或者膠墊本身質量有問題、密封點密封緊固處理不到位、閥門關閉不嚴或者閥門的質量出現問題、鐵板沙眼質量不過關或者焊接工藝不合格,導致密封質量不合格、油泵滲漏油、膠墊長期受力導致嚴重變形出現裂縫等等。通常可采用及時更換密封膠墊,對鐵板進行帶油焊接,檢查閥門關緊關嚴,避免出現滲漏油現象。

5 結語

綜上所述,電力變壓器故障及診斷技術是影響到電力生產安全和生產效益的重要內容。在實際的故障診斷和檢修工作中,技術人員必須不斷提升數學、物理、化學等學科及相關專業知識的儲備能力,結合變壓器運行管理情況,完善故障診斷技術方案,提高設備檢修及故障處理技術水平,更好地確保電力企業的生產安全和生產經濟效益。