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预防性试验在电力变压器状态评估中的作用 邓小强 ( 广东电网公司江门供电局,广东 江门5 2 9 0 0 0) 摘要:分析了预防性试验在电力变压器状态评估中的作用, 介绍了电力变压器状态检测和故障诊断的现状与发展 趋势。 关键词: 预防性试验; 电力变压器; 状态评估 中图分类号:T M 4 0 6文献标识码:B文章编号:1 0 0 1 - 8 4 2 5(2 0 0 7)0 9 - 0 0 2 9 - 0 4 E f f e c t o f P r e v e n t i v eT e s t o nS t a t eE v a l u a t i o n o f P o w e rT r a n s f o r me r D E N G X i a o - q i a n g (J i a n g me nP o w e rS u p p l yB u r e a u , J i a n g me n5 2 9 0 0 0C h i n a) A b s t r a c t:T h ee f f e c to fp r e v e n t i v et e s to ns t a t ee v a l u a t i o no fp o w e rt r a n s f o r me ri sa n a - l y z e d .T h ed e v e l o p me n tt r e n da n dt h ep r e s e n ts t a t u so fs t a t ema i n t e n a n c ea n df a u l td i - a g n o s i so f p o w e rt r a n s f o r me ra r ep r e s e n t e d . K e yw o r d s:P r e v e n t i v et e s t;P o w e rt r a n s f o r me r;S t a t ee v a l u a t i o n 1概述 目前, 广东电网公司属下各供电局对运行 中的变压器进行状态评估的方法是根据南方 电网 电力设备预防性试验规程 进行有关项 目的试验, 针对试验结果, 依照 广东省油浸电 力变压器状态检修导则 ,对变压器状态作出 判断, 以决定检修的项目和日期。 因此, 预防性 试验是对变压器进行状态评估的重要手段, 其 结果是实施变压器状态检修的主要依据。 根据 电力设备预防性试验规程 , 电力变压器试验 项目共有3 2项, 如表1所示。 表1中的试验项目是在原部颁标准 电力 设备预防性试验规程 的基础上, 针对现代大 型变压器的特点, 结合目前对变压器故障检测 的技术发展而有所增删。 随着变压器单台容量 的增大, 制造质量的不断提高, 有的项目检出 缺陷的灵敏度就不够理想, 如“ 绕组泄漏电流” 在南网新编规程中, 就不再保留, 加入了“ 绕组 变形试验” 、 “ 红外测温”等利用新技术手段的 测试项目。 在现场条件下, 表1所列3 2个试验 表1电力变压器试验项目 序 号 试验项目 序 号 试验项目 1油中溶解气体色谱分析1 7空载电流和空载损耗 2油中水分1 8短路阻抗和负载损耗 3油中含气量1 9绕组变形测试 4油中糠醛含量2 0全电压下空载合闸 5油中洁净度测试2 1有载分接开关的试验和检查 6绝缘油试验2 2测温装置及其二次回路试验 7绕组直流电阻2 3气体继电器及其二次回路试验 8 绕组连同套管的绝缘电阻、 吸收比 或极化指数 2 4 压力释放装置校验及其二次回 路试验 9绕组连同套管的介质损耗因数2 5冷却装置及其二次回路检查试验 1 0电容型套管介质损耗因数和电容值2 6整体密封检查 1 1绕组连同套管的交流耐压试验2 7套管中的电流互感器试验 1 2铁心及夹件的绝缘电阻2 8绝缘纸( 板) 聚合度 1 3 穿心螺杆、 铁轭夹件、 绑扎钢带、 铁 心、 绕组压环及屏蔽等的绝缘电阻 2 9绝缘纸( 板) 含水量 1 4局部放电试验3 0噪声测量 1 5绕组所有分接头的电压比3 1箱壳振动 1 6 校核三相变压器的组别或单相变 压器极性 3 2红外测温 T a b l e1 T e s ti t e mso fp o w e rt r a n s f o r me r 第4 4卷第9期 2 0 0 7年9月 T R A N S F O R ME R V o l . 4 4 S e p t e mb e r N o . 9 2 0 0 7 第4 4卷 项目, 对于变压器的状态评估, 并不都是必要和直 接有效的, 其中有些是属于变压器投运前交接试验 项目, 如第1 1、1 4、 、1 6、1 7和1 8项; 有些是在变压 器需要大修, 解体后才能进行的, 如第1 3、2 7、2 8和 2 9项等。 对于运行中的变压器, 在下列两种情形下需对 变压器进行状态评估。 (1) 正常周期的预防性试验后。 (2) 事故停电后。 对于第一种情况, 只需按照 电力设备预防性 试验规程 进行周期性的试验项目, 根据试验数据, 对变压器的实际状态作出评定。若是第二种情况, 则需根据故障的类型、 大致部位和故障的严重程度 采取有针对性的试验手段以分析变压器受损的位 置和程度, 从而决定是立即停运还是可以带故障短 期运行, 待机检修。所以, 无论是正常周期内的状态 评定, 还是事故之后的故障诊断, 预防性试验结果 都是不可缺少的判据。 2与运行中变压器状态评估有直接关系的 试验项目 2 . 1绝缘油试验及油中溶解气体的色谱分析 变压器油是油浸变压器的主要绝缘部分, 它除 了起绝缘和冷却作用外, 还是变压器内部缺陷信息 的载体。因此, 通过监测变压器油的电气强度、 介质 损耗因数和化学成分可以掌握整个变压器的绝缘 性能及其内部是否存在潜伏性故障。 在绝缘油试验中, 如果油的闪点温度降低和酸 值增加,可能是变压器局部过热使油分解所造成 的;如果油的击穿电压降低和介质损耗因数增加, 说明变压器受潮。 对变压器油中溶解气体的色谱分析可以发现 变压器的潜伏性故障, 因为局部过热和局部放电都 会引起变压器油和固体绝缘的裂解,从而产生气 体, 产生的可燃性气体量随着故障点能量密度值的 增加而增加。当油中可燃性气体含量超出规程规定 的注意值时, 应进行追踪分析, 采用特征气体判断 法可初步确定故障的性质和类型。但是, 应对故障 性质作进一步的探讨,预估故障源的温度范围等, 还必须找出故障产气组分的相对比值与故障点温 度或电应力的依赖关系及其变化规律, 即采用 变 压器油中溶解气体分析和判断导则 中推荐的三比 值法来判断。 由于故障气体的组成和含量与故障类型和严 重程度有密切关系, 定期分析油中气体含量对于监 测掌握变压器运行状态是十分有效的。需要指出的 是,变压器油中溶解气体的含量可以提供局部过热 和局部放电的信息,但对水分引起的贯穿性绝缘击 穿事故来不及反映,对绕组变形没有发展到引起过 热或局部放电之前也不能觉察。 另外, 变压器油中溶 解气体是由多种原因产生的; 一是外来引入; 二是绝 缘材料的自然老化;三是变压器在故障时绝缘材料 裂解。 因此, 在判断一台变压器是否存在潜伏性故障 时, 一定要把特征气体的浓度与变压器的运行状况、 电气试验结果等综合起来分析,以获得正确可靠的 判断结论。 2 . 2绝缘试验及直流电阻测量 (1) 现场对变压器的绝缘试验包括: 绝缘电阻的 测量和介质损耗因数的测量。 绝缘电阻的测量:测量绕组连同套管一起的 绝缘电阻、 吸收比或极化指数, 对检查变压器整体的 绝缘状况具有一定灵敏度,它能有效检查出变压器 绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污以及贯穿性的 集中缺陷。但由于变压器绝缘结构的复杂性及温度 的影响,绝缘电阻和吸收比反映绝缘缺陷有不确定 性, 随着变压器容量的增大, 绝缘结构的改进, 使得 其绕组绝缘电阻和主要电容相应增大,吸收时间常 数加大,吸收比反而有随着绕组绝缘电阻值升高而 减少的趋势,对变压器绝缘的描述不如极化指数准 确。测量铁心及夹件的绝缘电阻则能有效发现变压 器铁心多点接地故障的存在,这是因为这些部件绝 缘结构较简单, 绝缘介质单一, 正常情况下基本不承 受电压, 绝缘更多的是起隔离作用, 而不像绕组绝缘 要承受高电压。 介质损耗因数的测量:测量绕组连同套管的 介质损耗因数可以检查变压器整体受潮和油质劣化 的情况。 由于变压器绝缘是由绝缘纸、 绝缘油和瓷套 管等构成的整体, 加上表面泄漏的影响, 此时测出的 介损值, 对绝缘局部受潮无法有效反映, 如当套管绝 缘很低时,往往就不能从这一整体介损值测量中反 映出来, 所以还必须单独进行套管试验。 和绕组泄漏 电流试验一样,介质损耗因数试验的有效性也随着 变压器电压等级的提高、 容量和体积的增大而下降。 (2) 绕组直流电阻的测量: 它是一项方便而有效 地考察电流回路连接状况的试验,能反映绕组焊接 质量、 绕组匝间短路、 绕组断股或引出线折断、 分接 开关及导线接头接触不良等故障,实际上它也是判 断各相绕组直流电阻是否平衡、分接开关挡位是否 正确的有效手段。是判断电流回路连接状况的有效 方法。 同时, 绕组直流电阻测量也是考察变压器纵绝 3 0 邓小强: 预防性试验在电力变压器状态评估中的作用 第9期 缘的主要手段之一。 2 . 3局部放电试验 变压器局部放电量的测量分为停电检测和带 电检测, 停电检测的方法与例行试验相同, 可定量 比较。带电检测有多种检测方法, 其中脉冲电流法 和超声波检测法应用较为广泛, 前者利用铁心或中 性点引下线捕捉局部放电的电脉冲信号, 后者在油 箱的不同部位采集局部放电引起的超声波信号。虽 然带电检测的定量精确度不高, 但对定性和定位有 一定作用。近年来超高频局部放电检测技术(U H F 法) 得到发展和应用, 其显著特点是抗干扰能力强, 适宜变压器局部放电的在线监测。 2 . 4红外测温 红外热成像测温技术应用于电气设备状态检 测和故障诊断日益广泛, 取得了良好效果。用红外 测温仪测量套管出线端子的温度或油箱、 套管表面 的温度是直观可靠的, 可以发现如导电回路连接件 接触不良、 套管缺油和箱体涡流发热等缺陷。当变 压器内部出现异常发热时, 发热部位经热传导后可 能引起箱体温升异常, 这类缺陷同时伴有变压器内 部油的气化, 可采用红外诊断与色谱分析相结合的 方法进行判断。目前, 红外诊断与传统预试项目相 结合已成为变压器状态评估的重要手段。 2 . 5绕组变形试验 绕组变形试验在南网新编预试规程中是新增 的定期试验项目, 广东省油浸电力变压器状态检 修导则 要求在变压器近区短路后应进行绕组变形 测试。检测绕组是否变形常采用的方法有两种, 一 是短路阻抗法, 由于变压器的漏电抗的大小主要由 绕组尺寸、 匝数等决定, 绕组发生变形后, 其几何尺 寸的变化必然引起漏电抗的变化, 又由于变压器绕 组电阻压降很小,电抗压降即可认为就是阻抗电 压, 故可通过低电压下测量阻抗电压的变化来判定 变压器绕组的变形程度, 阻抗电压变化越大, 绕组 变形越严重。因此, 利用阻抗电压法不但可以有效 地判断变压器绕组是否存在变形, 还可确定绕组变 形程度。二是频响法, 其原理是利用扫频测量技术, 测量变压器各个绕组的幅频响应特性, 得到一组结 构特性图谱, 通过纵向和横向全频范围内的相关性 比较, 并综合考虑变压器的运行情况, 如是经受近 区短路冲击、短路冲击累积情况和短路电流大小 等, 从而诊断绕组是否存在扭曲、 鼓包和位移等变 形情况。我局自2 0 0 0年开始应用变压器绕组变形 测试技术, 使用T D T - 4型测试仪先后对在运、 投运 前和事故后的变压器进行了测试, 不但形成了一个 原始频谱图库, 还检出了1 1 0 k V农林站1号主变在 近区短路后低压绕组变形和2 2 0 k V外海站1号主 变经受多次外部短路,因累积效应产生的中压绕组 变形。 实践证明频响法可以初步判断绕组变形与否, 特别是变压器事故跳闸后故障诊断的有效方法, 但 是, 对频响特性的干扰因素很多, 尤其是在缺乏原始 图谱的情况下, 诊断存在一定的不确定性, 因此, 应 注意原始图谱的收集和积累经验,以提高判断的准 确性, 如果能同时采用阻抗电压法和频响法测量, 则 可以大大提高变形测试的准确度。 上述试验项目,对评价变压器的状态都有独到 之处, 但单纯依靠某一项试验, 要得到变压器状态评 估的可靠结果比较困难,必须有机结合才能有效提 高判断的准确性。 3变压器状态检测技术的发展方向 随着社会经济的发展, 对发、 输、 变和供电的可 靠性要求越来越高,高压电气设备的管理模式从原 来的计划检修向状态检修过渡已成为必然趋势, 同 时随着带电检测、模式识别和计算机信息处理等技 术的发展,监测变压器的状态也逐步从以离线检测 为主向离线与在线检测相结合过渡。由于变压器结 构复杂, 影响其安全运行的因素较多, 使得在线监测 的难度较大, 不同的系统侧重的监测项目有所不同, 大体上,变压器在线监测主要从油中溶解气体测量 和分析、局部放电测量和定位及套管绝缘信息采集 等几个方面进行。 (1) 油中溶解气体色谱在线监测装置: 油中溶解 气体在线监测装置通过油气分离单元使变压器油中 的油气自动分离,利用一种同时对H2、C O、C H4、 C 2H6、C2H4和C2H2等多种故障特征气体都具备高敏 感性的气体传感器对分离气体实施检测,气体传感 器输出的电信号经过放大滤波等环节,并转换成数 字信号, 传输到主控室的计算机中进行存储和处理, 辅以智能化专家诊断系统,在主控室中就可对色谱 监测数据进行分析, 通过网络还可以实现远程监测。 (2) 局部放电在线监测: 超高频局部放电检测技 术适用于变压器局部放电的在线监测,主要问题是 超高频局部放电信号的采集,其中的关键技术之一 是解决测量传感器的安装问题。广东省电力试验研 究所自2 0 0 1年也开始这方面的研究, 目前已成功研 制出超高频传感器及信号采集系统,它通过特别设 计的结构,将超高频传感器从变压器事故放油阀置 入变压器内部, 解决了信号的采集方式问题, 该系统 具有频率高、 频带宽大、 信息量大和抗干扰能力强等 3 1 第4 4卷 优点, 可以达到在线监测的目的。 (3) 套管绝缘信息在线监测: 变压器套管绝缘 信息在线监是利用设备的运行电压, 通过无源传感 器在线测量变压器套管的一次泄漏电流、 等值电容 和介损等数据, 对连续监测所得的数据进行纵向和 横向比较,并由专家系统对其绝缘状况作出分析, 供技术人员参考, 可及时发现变压器套管的绝缘隐 患。 4结论 (1) 故障检测技术的创新, 为变压器状态评估 提供了新的手段。 (2) 对变压器进行状态评估, 预防性试验依然 是不可取代的重要手段。 (3) 综合分析油化验与电气试验结果, 新的测 试手段与传统预试项目相结合,停电试验与在线检 测相结合, 将有效提高判断的准确性。 (4) 随着在线监测技术的不断发展和应用, 对于 提高供电可靠性,及时准确了解变压器的状态和对 变压器早期故障分析、 判断都将十分有效。 参考文献: 1 D L )T 5 9 6 - 1 9 9 6, 电力设备预防性试验规程 S . 2 D L )T 7 2 2 - 2 0 0 0, 变压器油中溶解气体分析和判断导则 S . 3 陈化钢.电力设备预防性试验方法 M .北京: 中国科技出 版社,2 0 0 1 . 4 沈阳变压器厂编.变压器试验 M .北京: 机械工业出版社, 1 9 8 7 . 5 董宝骅.运行中变压器的状态评估与状态检修 J .电力设 备,2 0 0 6,1:5 7 - 5 8 . 收稿日期:2 0 0 6 - 1 1 - 0 6 作者简介: 邓小强(1 9 6 1 -) , 男, 广东江门市人, 江门供电局工程师, 主要从事变电设备高压管理工作。 ( 上接第6页) 通过长期的用量跟踪,我们将采购件分为定量库存 和随产品采购单购买两种类型; 常用的原材料、 标准 件、常用组件等按其用量的相对规律性以批量库存 的形式存在于库中;产品中用量很少的外购件按单 独下采购单的形式向外采购,采购单中制定了与产 品加工配套的交货期。 为了控制采购件的质量, 必须 对供应商进行认证, 建立供应商主文件系统, 系统只 允许向经过认证的供应商采购。一种物料有多个供 应商时, 要记录他们的信誉( 按质、 按量、 按时交货) 、 报价、 优惠条件、 付款条件等信息保存到供应商主文 件库中, 要有主次之分, 规定采购分配额度的比例。 4 . 6可从P D M平台上查找所需的数据和信息 在设计图纸共享的情况下,我们公司其他各部 门均能从P D M平台上查找所需的数据和信息。例 如,生产部已从以前的蓝图手工派工转变为现在的 无纸化电脑查询式派工,通过报表功能快速生成派 工单。 一台1 1 0 k V产品在以前通过手工派工需要1 2天时间,而现在通过P D M系统电脑化派工只需 2 h, 效率提高6 7倍。 5结束语 与E R P系统一样,P D M系统不但是一套软件 系统, 也是科学管理方法的体现。引入P D M系统将 使我们的工作方式更加的规范合理, 更加的标准化, 为企业的管理带来了新的思路。 参考文献: 1 陈宗舜, 史祥生, 吴春燕.产品数字化与产品数据管理 M .北京: 清华大学出版社,2 0 0 4 . 2 陈启申. M R P 制造资源计划基础 M .北京: 企业管 理出版社,1 9 9 7 . 收稿日期:2 0 0 6 - 0 8 - 2 1 作者简介: 杨晓亮(1 9 7 9 -) , 男, 浙江绍兴人, 三变科技股份有限公司技术中心设计员, 主要从事变压器设计与制造工作; 王青(1 9 7 8 -) , 女, 贵州安顺人, 三变科技股份有限公司技术中心标准化及B O M调整员, 主要从事变压器标准 化及P D M工作。 ! 3 2