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电力变压器:大型电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注,尤其越来越多的大容量变压器进网运行,一旦造成变压器故障,将影响正常生产和人民的正常生活,而且大型变压器的停运和修复将带来很大的经济损失,在这种情况下实现变压器状态检修,预防变压器事故的发生,使变压器长期在受控状态下运行,避免造成变压器损坏,对变压器安全可靠运行具有一定现实意义。
变压器运行中的状态分析
运行中的大型电力变压器大多处于正常状态,只有少数暂时处于不正常状态。在状态评估时,可分为正常、不正常两大类。对于不正常状态的变压器从状态检修的安排考虑,又可以分三类:跟踪观察状态;待检修状态;紧急抢修状态。
1 状态评估的方法
(1)状态评估的试验项目:变压器出厂试验、交接试验(安装或大修后进行)和预防性试验;对于运行中变压器的状态评估,主要依据可靠性检验,出厂试验和交接试验的有关数据,是比较的基准;在线检测和预防性试验是与基准的比较中判别状态的变化。
用于状态评估的试验项目主要有:
a.测量局部放电量的试验;
b.油中溶解气体的色谱分析;
c.水分检测:包括油含水量、tgδ、绝缘电阻以及泄漏电流等检测;
d.绕组直流电阻测量;
e.温度测量:包括顶层油温,套管出线端子温度,油箱热点温度等;
f.铁芯入地电流测量;
g.绕组变形检测;
h.避雷器性能试验。
2 状态评估的特征参数
(1)局部放电量:1.5Um/试验电压下各绕组出线端的视在放电量小于500PC为正常;起始放电(500PC)电压小于1.1Um,或在1.5Um/下任一绕组放电量超过500PC,并有上升趋势为不正常。
(2)油中乙炔气体:对于放电性产气故障,金属间油隙放电C2H2≤5μL/L为正常;绝缘有受潮现象,发生涉及固体绝缘的放电,乙炔从无到有,(C2H2>0.2μL/L)为不正常。
(3)油中含水量:顶层油温>50℃连续运行不少于72h后,同时从本体油箱和储油柜取油样,本体油箱中油的含水量≤15mg/L,储油柜中油的含水量≤20mg/L为正常;高于15mg/L或20mg/L为不正常。
(4)绕组和套管的tgδ:以出厂试验或交接试验为基准。测量时顶层油温与基准的偏差在±5K的条件下,实测值与基准值的偏差不超出±30%为正常。超出30%为不正常。
(5)铁芯绝缘电阻:测量值与基准值的偏差不超出±30%为正常;超出±30%为不正常。
(6)油击穿强度:用标准油杯按标准进行试验。本体油箱中油的击穿电压≥50kV,有载分接开关切换开关油室中油的击穿电压≥30kV为正常;<50kV或<30kV为不正常。
(7)渗漏点:气-气渗漏或负压区的渗漏点等于0个为正常;不等于0个为不正常。
(8)比较三相套管油位的波动程度,升降率基本同步为正常;某一相的相对下降深度超过能分辨程度(例如20mm)为不正常。
(9)过热导致变化的特征参数:
a.顶层油温升:在相同负载和相同冷却条件下,顶层油温升与投运初期相比,增值不超过10%为正常;超过10%或动用备用设施为不正常。
b.油中烃类气体:仅有缓慢的老化性产气为正常;油中过热性烃类气体不断上升或断续积累,使总烃超过150mL/L为不正常。
c.绕组直流电阻:根据阻值排序,三相不平衡率和分接间阻值差综合分析,判定无断线或接触不良为正常,否则为不正常。
d.套管出线端子温度:用红外线测温仪测量套管出线端子温度,三组间温度差小于5k为正常;超过5k为不正常。
e.油箱热点温度:胶垫附近的油箱热点温度小于100℃,其他部位温升小于80k为正常;大于100℃或大于80k为不正常。
f.铁芯入地电流:铁芯入地电流小于100mA为正常,大于100mA为不正常。
(10)外力所致变化的特征参数:
a.运输冲撞力:运到现场就位为止,运输中冲撞所产生的重力加速度a≤3g为正常;大于3g为不正常。
b.出口短路力:发生出口短路时,绕组流过的稳定电流大于3倍额定电流,并且持续时间超过0.25s,应进行测定绕组变形的检验。与短路前的测量结果比较,或三组间互相比较,没有变形特征的差别为正常;有特征性差别的为不正常。
c.油箱和储油柜内部压力:油位计指示随油温相应变化,呼吸器有冒气泡现象为正常;油位计指示异常或呼吸器不畅通为不正常。
d.油流对气体继电器的冲击力:开、停油泵或变压器空载合闸时,气体继电器不动作为正常;误动作为不正常。
e.潜油泵和风机叶轮失衡力:潜油泵和风机运转时的声音和振动正常为正常;有磨擦声响或剧烈振动为不正常。
3 状态检修
3.1在线监测
a.充分利用传统在线检测:电流、电压;油温测量;油位观测;色谱分析;红外测温;铁芯入地电流测量;振动测量;声响记录。
b.应用新型在线检测:油中气体连续记录;局部放电连续监测。
3.2状态检修
状态检修主要进行储油柜系统、冷却系统、二次线系统、温度测量装置、有载分接开关及油箱的检修,尤其对运行中的变压器(包括电容型油纸绝缘套管)应保持严密的封闭,避免大气中的水分和气体渗透入内。不论是油—气渗漏或气—气渗漏,都有一个互相渗透的过程。应把渗漏问题看作是影响绝缘安全性的重要因素。一旦发现,应尽快消除。大部分检修可以在线进行。随着认识的提高和技术的进步,在线检修是今后主要检修方式。
4 停电维修
(1)正常状态的停电维修:外加电源的预防性试验;瓷绝缘清扫及防污闪处理;冲洗风冷却器;带电设备的防锈蚀处理;减少停电维修是发展方向。
(2)不正常状态的停电维修:习称“消缺”。根据不正常状态特征参量,进行“诊断”。按诊断结果安排检修,消除缺陷,恢复正常状态。
(3)对于定期检修:正常的变压器不需要进行吊罩大修;自由水含量过高是致命性的缺陷,应进行消缺检修。行之有效的方法是将油排尽,进行常温下真空干燥,然后真空注油。消缺、改进性大修和事故抢救应相信、依靠制造廠。
变压器运行中的状态分析
运行中的大型电力变压器大多处于正常状态,只有少数暂时处于不正常状态。在状态评估时,可分为正常、不正常两大类。对于不正常状态的变压器从状态检修的安排考虑,又可以分三类:跟踪观察状态;待检修状态;紧急抢修状态。
1 状态评估的方法
(1)状态评估的试验项目:变压器出厂试验、交接试验(安装或大修后进行)和预防性试验;对于运行中变压器的状态评估,主要依据可靠性检验,出厂试验和交接试验的有关数据,是比较的基准;在线检测和预防性试验是与基准的比较中判别状态的变化。
用于状态评估的试验项目主要有:
a.测量局部放电量的试验;
b.油中溶解气体的色谱分析;
c.水分检测:包括油含水量、tgδ、绝缘电阻以及泄漏电流等检测;
d.绕组直流电阻测量;
e.温度测量:包括顶层油温,套管出线端子温度,油箱热点温度等;
f.铁芯入地电流测量;
g.绕组变形检测;
h.避雷器性能试验。
2 状态评估的特征参数
(1)局部放电量:1.5Um/试验电压下各绕组出线端的视在放电量小于500PC为正常;起始放电(500PC)电压小于1.1Um,或在1.5Um/下任一绕组放电量超过500PC,并有上升趋势为不正常。
(2)油中乙炔气体:对于放电性产气故障,金属间油隙放电C2H2≤5μL/L为正常;绝缘有受潮现象,发生涉及固体绝缘的放电,乙炔从无到有,(C2H2>0.2μL/L)为不正常。
(3)油中含水量:顶层油温>50℃连续运行不少于72h后,同时从本体油箱和储油柜取油样,本体油箱中油的含水量≤15mg/L,储油柜中油的含水量≤20mg/L为正常;高于15mg/L或20mg/L为不正常。
(4)绕组和套管的tgδ:以出厂试验或交接试验为基准。测量时顶层油温与基准的偏差在±5K的条件下,实测值与基准值的偏差不超出±30%为正常。超出30%为不正常。
(5)铁芯绝缘电阻:测量值与基准值的偏差不超出±30%为正常;超出±30%为不正常。
(6)油击穿强度:用标准油杯按标准进行试验。本体油箱中油的击穿电压≥50kV,有载分接开关切换开关油室中油的击穿电压≥30kV为正常;<50kV或<30kV为不正常。
(7)渗漏点:气-气渗漏或负压区的渗漏点等于0个为正常;不等于0个为不正常。
(8)比较三相套管油位的波动程度,升降率基本同步为正常;某一相的相对下降深度超过能分辨程度(例如20mm)为不正常。
(9)过热导致变化的特征参数:
a.顶层油温升:在相同负载和相同冷却条件下,顶层油温升与投运初期相比,增值不超过10%为正常;超过10%或动用备用设施为不正常。
b.油中烃类气体:仅有缓慢的老化性产气为正常;油中过热性烃类气体不断上升或断续积累,使总烃超过150mL/L为不正常。
c.绕组直流电阻:根据阻值排序,三相不平衡率和分接间阻值差综合分析,判定无断线或接触不良为正常,否则为不正常。
d.套管出线端子温度:用红外线测温仪测量套管出线端子温度,三组间温度差小于5k为正常;超过5k为不正常。
e.油箱热点温度:胶垫附近的油箱热点温度小于100℃,其他部位温升小于80k为正常;大于100℃或大于80k为不正常。
f.铁芯入地电流:铁芯入地电流小于100mA为正常,大于100mA为不正常。
(10)外力所致变化的特征参数:
a.运输冲撞力:运到现场就位为止,运输中冲撞所产生的重力加速度a≤3g为正常;大于3g为不正常。
b.出口短路力:发生出口短路时,绕组流过的稳定电流大于3倍额定电流,并且持续时间超过0.25s,应进行测定绕组变形的检验。与短路前的测量结果比较,或三组间互相比较,没有变形特征的差别为正常;有特征性差别的为不正常。
c.油箱和储油柜内部压力:油位计指示随油温相应变化,呼吸器有冒气泡现象为正常;油位计指示异常或呼吸器不畅通为不正常。
d.油流对气体继电器的冲击力:开、停油泵或变压器空载合闸时,气体继电器不动作为正常;误动作为不正常。
e.潜油泵和风机叶轮失衡力:潜油泵和风机运转时的声音和振动正常为正常;有磨擦声响或剧烈振动为不正常。
3 状态检修
3.1在线监测
a.充分利用传统在线检测:电流、电压;油温测量;油位观测;色谱分析;红外测温;铁芯入地电流测量;振动测量;声响记录。
b.应用新型在线检测:油中气体连续记录;局部放电连续监测。
3.2状态检修
状态检修主要进行储油柜系统、冷却系统、二次线系统、温度测量装置、有载分接开关及油箱的检修,尤其对运行中的变压器(包括电容型油纸绝缘套管)应保持严密的封闭,避免大气中的水分和气体渗透入内。不论是油—气渗漏或气—气渗漏,都有一个互相渗透的过程。应把渗漏问题看作是影响绝缘安全性的重要因素。一旦发现,应尽快消除。大部分检修可以在线进行。随着认识的提高和技术的进步,在线检修是今后主要检修方式。
4 停电维修
(1)正常状态的停电维修:外加电源的预防性试验;瓷绝缘清扫及防污闪处理;冲洗风冷却器;带电设备的防锈蚀处理;减少停电维修是发展方向。
(2)不正常状态的停电维修:习称“消缺”。根据不正常状态特征参量,进行“诊断”。按诊断结果安排检修,消除缺陷,恢复正常状态。
(3)对于定期检修:正常的变压器不需要进行吊罩大修;自由水含量过高是致命性的缺陷,应进行消缺检修。行之有效的方法是将油排尽,进行常温下真空干燥,然后真空注油。消缺、改进性大修和事故抢救应相信、依靠制造廠。