電力變壓器的狀態(tài)診斷與檢測配置探討

陶長志

摘 要 變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止電器，用于把低電壓變成高電壓或把高電壓變成低電壓，是交流電輸配系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。當(dāng)變壓器合閘時，可能產(chǎn)生很大的電流，本文主要論述電力變壓器的狀態(tài)診斷與檢測配置。

關(guān)鍵詞 電力變壓器；狀態(tài)診斷；檢測配置

前言

變壓器狀態(tài)檢測配置是第一道考慮。比如：不少新變壓器有繞組溫度指示。望文生義是一項特有意義的在線監(jiān)測，其實它只是把上層油溫按負(fù)荷電流換算而已，引進(jìn)時最初的譯名叫“繞組模擬溫度”。并非直接測得的繞組溫度，更不是繞組的最熱點溫度。光纖加熱敏元件在技術(shù)上已可以直接測取繞組溫度，但在繞組內(nèi)或周圍裝置它們或多或少會畸變電磁場，甚至影響油循環(huán)。而且很難測到實際上的最熱點溫度。這種監(jiān)測，目前尚應(yīng)在科研階段或用以改進(jìn)變壓器內(nèi)部設(shè)計的研究。在現(xiàn)場變壓器狀態(tài)檢測中運用必要性不大！再如：油中含氣的在線監(jiān)測，如果只要求它們起報警作用，光一個H2，加上它的增長率、已很清晰、明確，也重點突出、簡要。統(tǒng)計告訴我們：越簡單越可靠。

1 電力變壓器原理

電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。當(dāng)一次繞組通以交流電時，就產(chǎn)生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導(dǎo)磁作用，就在二次繞組中感應(yīng)出交流電動勢。二次感應(yīng)電動勢的高低與一二次繞組匝數(shù)的多少有關(guān)，即電壓大小與匝數(shù)成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。額定容量是一個表現(xiàn)功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以kVA或MVA表示，當(dāng)對變壓器施加額定電壓時，根據(jù)它來確定在規(guī)定條件下不超過溫升限值的額定電流。較為節(jié)能的電力變壓器是非晶合金鐵心配電變壓器，其最大優(yōu)點是，空載損耗值特低。最終能否確?？蛰d損耗值，是整個設(shè)計過程中所要考慮的核心問題。當(dāng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布置時，除要考慮非晶合金鐵心本身不受外力的作用外，同時在計算時還須精確合理選取非晶合金的特性參數(shù)[1]。

2 狀態(tài)診斷

目前，狀態(tài)診斷的四個技術(shù)支撐中，巡視檢查的成本最低，其次是帶電檢測，在線監(jiān)測的一次投入和運行成本比帶電檢測要高得多。而離線測試成本是最高的。就檢缺和診斷的作用或功效而言，很難科學(xué)地給這四支撐排個次序，但它們各自的特色還是明晰的：①離線測試最權(quán)威，而且離線測取的多數(shù)信息直接是變壓器的特性參數(shù)和耐受強(qiáng)度。如：變比、tgδ、絕緣電阻、吸收比、沖擊耐壓、交流耐壓……②帶電檢測和在線監(jiān)測測得的信息大多數(shù)是設(shè)備的表現(xiàn)，這個“表現(xiàn)”有兩個含義。第一個含義是：它是激勵下的響應(yīng)或副產(chǎn)物，如運行電壓下的電流、局部放電、噪聲、振動……負(fù)荷下的溫升等。另一個含義是：這類信息多數(shù)反映的是設(shè)備表面上（或外）的現(xiàn)象，如表層溫度、色、形、視在放電量、噪音、振動等。需要深入分析其內(nèi)涵。③巡視檢查是大量信息的來源，然而幾乎全是設(shè)備的“表現(xiàn)”。因此，必須降低代價高昂的離線測試的頻度，但還不能放棄任何一項；必須提高巡檢水平；優(yōu)先增加帶電檢測的使用頻度和加大檢缺深度、廣度；適度推廣成熟、高效的在線監(jiān)測；在已經(jīng)配置了集中式在線監(jiān)測的變電所、站，應(yīng)審慎地增加在線監(jiān)測內(nèi)容，盡可能整合成一個監(jiān)測系統(tǒng)，有效采集信息，提高檢缺功能[2]。

此外，對一些詳細(xì)指標(biāo)的狀態(tài)診斷上，也應(yīng)注意：

2.1 阻抗電壓，短路阻抗，短路電抗，漏電感測試

這四個參數(shù)中的任何一個都可以用于檢驗繞組是否有位移、變形，即可診斷變壓器繞組動穩(wěn)定狀態(tài)。因為它們都是繞組之間相對幾何位置的函數(shù)?，F(xiàn)場用低電壓（220-400V）法檢測這四參數(shù)的技術(shù)已經(jīng)成熟，儀器也已商品化。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行將頒行。這一技術(shù)用于檢定遭受短路電流沖擊，運輸沖撞后，變壓器繞組有無松動、位移均已頗有實績。

2.2 空載電流、空載損耗測試

這兩個參數(shù)還可用于診斷變壓器鐵芯有無松動、位移、內(nèi)部短接（含多點接地），即可診斷變壓器鐵芯的穩(wěn)定狀態(tài)。因為空載電流和空載損耗反映變壓器鐵芯接縫大小和片間絕緣有無損傷相當(dāng)靈敏。

檢測運行中變壓器鐵芯的入地電流是一項可為診斷鐵心狀態(tài)提供有效信息而又較簡單易行的在線監(jiān)測或帶電檢測[3]。

2.3 噪聲、振動

檢測變壓器的噪聲、振動是很有診斷價值的，檢測方法也很簡單，儀器不很貴。檢測時應(yīng)同時錄入相關(guān)參量，如：運行電壓，負(fù)荷電流，啟動了幾組冷卻器或風(fēng)機(jī)等。而且更重要的是分析、診斷。

3 檢測配置

所謂檢測配置、巡視檢查是巡檢周期的調(diào)配；帶電檢測和離線測試，則還包括儀器的配置，儀器大凡是按一個供電單位的全部變電設(shè)備檢測所需配置的；需要討論的是變壓器在線監(jiān)測裝置中個別投資較大的項目的配置：如：油中含氣、局部放電等。具體來說：①正常的中型和小型變壓器按例行檢測考慮，一般沒有必要配置油中含氣或局部放電等在線監(jiān)測。②對特大型、大型變壓器；狀況較差的或初期或老化期的中型變壓器可按重點監(jiān)測對待。③對確認(rèn)內(nèi)部有局部放電、內(nèi)部過熱等故障或絕緣嚴(yán)重老化而又不得不繼續(xù)運行的大（含特大）、中型變壓器可配置相應(yīng)的在線監(jiān)測或加強(qiáng)相應(yīng)的帶電檢測作跟蹤檢測。④對帶有特殊負(fù)荷和重要負(fù)荷的變壓器可考慮升一檔配置檢測[4]。

4 結(jié)束語

至今為止，大多數(shù)在線監(jiān)測裝置的穩(wěn)定性和可靠性還遠(yuǎn)不如被監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。因此，必須注意避免由于檢測裝置的故障影響主設(shè)備的運行。為此，在運行設(shè)備上配置新的在線監(jiān)測時，應(yīng)遵循二條原則：審慎地試用無礙設(shè)備正常運行的新技術(shù)檢測裝置；積極地推廣適用的經(jīng)運行證實成熟的新技術(shù)檢測裝置。

電力變壓器的狀態(tài)維修勢在必行，狀態(tài)維修是一項系統(tǒng)工程。目前扎扎實實向全面試行狀態(tài)維修（不僅僅是試行個別在線監(jiān)測項目）過渡已有許多供電單位基本具備認(rèn)識上的、物質(zhì)上的、技術(shù)上的條件。狀態(tài)診斷是開展?fàn)顟B(tài)維修的關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，充分利用一切信息資源，提高診斷水平是技術(shù)關(guān)鍵中的關(guān)鍵。合理配置檢測手段，保證狀態(tài)維修順利、健康地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]《電力設(shè)備預(yù)防試驗規(guī)程修訂說明》編寫組.電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程[M].北京：中國電力出版社，1997：201.

[2] 嚴(yán)璋.電氣絕緣在線檢測技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1995： 179.

[3] 鄔偉民，梁恒基.檢測變壓器動穩(wěn)定狀態(tài)參數(shù)的物理基礎(chǔ)和實際意義[J].電力設(shè)備，2002，3（4）：38-42.

[4] 王世閣.變壓器局部放電在線監(jiān)測與故障診斷[J].東北電力技術(shù)，1997，39（10）：21-23.