電力變壓器內(nèi)絕緣故障檢測技術(shù)分析

蔣剛

摘要：伴隨著中國經(jīng)濟(jì)和社會的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)在這些年得到了快速發(fā)展，預(yù)計(jì)到2020年，將會大幅提升整個(gè)電網(wǎng)容量和電壓等級。中國超高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)的主干主要是以500千伏線路為主，有些特高壓興旺的地區(qū)已經(jīng)開始采用超過750千伏和1000千伏級，變壓器是重要的能源傳輸裝置，其內(nèi)部故障檢測技術(shù)更是重中之重，未來整個(gè)電力工業(yè)的發(fā)展和電力建設(shè)將來的目標(biāo)方向都會受到電力設(shè)備的影響。

關(guān)鍵詞：電力;變壓器;絕緣故障;檢測技術(shù)

1變壓器故障分析

1.1抗缺乏短路能力

因?yàn)椴淮嬖诮^對較緊的一般主體結(jié)構(gòu)，變壓器主要有較小的容量裕度和不能承受大電流的能力，這些不足的地方需要進(jìn)行補(bǔ)償，而這些補(bǔ)償器需要獨(dú)立的反應(yīng)器。其中負(fù)荷管理能力程度較低的是緊湊型變壓器，這種變壓器有時(shí)可能會產(chǎn)生環(huán)境保護(hù)技術(shù)動作，這是因?yàn)樽儔浩鳒囟冗^高而引起的，而變壓器的過高溫度又受到超載負(fù)荷程度的影響。

1.2絕緣容易失效

因?yàn)槔@組緊固結(jié)構(gòu)，不僅減少了匝間距離和相位，還減弱絕緣，導(dǎo)致局部加熱嚴(yán)重，特別是在局部缺陷的存在范圍內(nèi)的絕緣變得更脆弱，降低其抵御陡波能力過電壓的浪涌。中國發(fā)生外絕緣閃絡(luò)的主要問題原因包含污穢、海拔和潮濕天氣等社會因素;在干燥的戶外環(huán)境下，外絕緣的材料強(qiáng)度一般是很高的，不會隨便損壞，但外絕緣技術(shù)同樣也因?yàn)橥饨^緣閃絡(luò)的主要原因而被影響。

1.3附件質(zhì)量（外殼，抽頭，冷卻器等）

由于套管本身的絕緣缺陷、引線接觸社會不良發(fā)熱、運(yùn)輸設(shè)備裝置中的機(jī)械結(jié)構(gòu)損傷等原因，變壓器的套管出現(xiàn)了一些損傷。

1.4安裝、檢修、運(yùn)行管理維護(hù)中存在的問題，如生產(chǎn)過程中質(zhì)量的不確定性導(dǎo)致了安全問題;這些質(zhì)量問題會引起變壓器局部溫度過高、運(yùn)行過程中可能會產(chǎn)生振動和噪聲、還會導(dǎo)致色譜不良、介損增大、滲漏油等。

2變壓器檢測技術(shù)現(xiàn)狀

電力變壓器是國網(wǎng)電力系統(tǒng)中十分重要的電氣設(shè)施，因而對變壓器內(nèi)部的檢測和保護(hù)就顯得非常重要。傳統(tǒng)的變壓器繼電保護(hù)包含主保護(hù)、后備保護(hù)和附加保護(hù)等。變壓器的安全運(yùn)行取決于保護(hù)力度大小，特別是與相關(guān)的電氣和物理化學(xué)試驗(yàn)相結(jié)合，本質(zhì)上是保證變壓器的正常運(yùn)行。但有些缺陷在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下容易發(fā)現(xiàn)，不運(yùn)行時(shí)則很難發(fā)現(xiàn)。變壓器一旦出現(xiàn)一些異常狀態(tài)，就說明設(shè)備發(fā)生故障之前，通過傳統(tǒng)的保護(hù)檢測，沒有檢測到這些狀態(tài)或者是檢測到的狀態(tài)不準(zhǔn)確，但是通過檢查變壓器內(nèi)部故障時(shí)，這些問題就能夠得到很好地解決辦法。電力工作人員能夠及時(shí)得到最新和最準(zhǔn)確的變壓器運(yùn)行狀態(tài)，還可以在第一時(shí)間想到應(yīng)對的辦法。這個(gè)設(shè)備狀態(tài)檢測得到了國內(nèi)外研究專家的共同認(rèn)同。近年來對電信號和聲信號的結(jié)合檢測技術(shù)獲得理想的發(fā)現(xiàn)，在定量和定位的檢測中成果明顯，個(gè)別的按照視在放電量、分布圖譜和放電源的定位，來判別變壓器故障情況。

2.1變壓器內(nèi)部油色譜檢測

離線采樣分析是一種油色譜檢測法，主要通過在油中溶解的氣體成分含量的變化，用電氣測試設(shè)備內(nèi)部的故障診斷組合取樣和分析，多年來，被廣泛認(rèn)為是效果十分明顯的手段，在貢獻(xiàn)方面主要是設(shè)備的安全操作。但是，局限性還是存在的，如現(xiàn)在試行的檢測信息技術(shù)。通過多年的理論聯(lián)系實(shí)際，獲得了油中溶解氣體內(nèi)部檢測的特點(diǎn)。

（1）測試儀器應(yīng)具有較高的可靠性和長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的能力;

（2）檢測器要及時(shí)和準(zhǔn)確檢測油的流動;

（3）檢測診斷方法;

（4）自動化檢測技術(shù);

（5）低價(jià)檢測儀。

薄膜滲透法是當(dāng)前對氣體進(jìn)行采樣的主要方法，氣體的檢測方法也是有各種各樣的，傳感器是更先進(jìn)的用色譜柱載氣分離法與相應(yīng)的診斷方法結(jié)合，還有很多種方法也都在理論和實(shí)踐結(jié)合的應(yīng)用中取得了很好的成績。

國內(nèi)外研究和制造油色譜技術(shù)設(shè)備的廠家很多，各個(gè)廠家對于設(shè)備的檢測方法以及取樣側(cè)重點(diǎn)都有自己公司的特點(diǎn)，比如：加拿大的中能公司，該公司的設(shè)計(jì)上主打簡易，其設(shè)備只是檢測變壓器中的單氫和總烴兩種物質(zhì)，在需要復(fù)雜檢測條件時(shí)明顯不夠用;但是重慶海吉公司在中能公司的基礎(chǔ)上對氣體進(jìn)行神經(jīng)信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，并且請專家管理系統(tǒng)對故障進(jìn)行診斷;而河南中分及寧波理工兩家公司采用在線色譜柱分離油中溶解氣體，能夠定性和定量測出很多種氣體，這些氣體是之前的幾家企業(yè)都不能完全檢測出的，檢測得出結(jié)果之后通過檢測現(xiàn)場MIS系統(tǒng)整理能力得到提高現(xiàn)場施工測量的第一部分?jǐn)?shù)據(jù)，之后我們迅速的傳輸?shù)胶蠓降墓ぷ髡竞碗娋W(wǎng)管理者聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)中，為變壓器準(zhǔn)確計(jì)算得出一個(gè)比較安全可靠的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析問題做了重要貢獻(xiàn)，進(jìn)一步提升運(yùn)行狀態(tài)。

盡管油色譜檢測技術(shù)存在弊端，如安裝位置受變壓器本身?xiàng)l件的限制，載氣是測量的必要條件，無法完全取代目前的氣相色譜分析。未來期望變壓器內(nèi)部檢測系統(tǒng)能夠同時(shí)檢測出幾種形式的故障，比如：溫度過高引起的，機(jī)械故障引起的，介質(zhì)故障等。這涉及化工、冶金、材料、半導(dǎo)體、通訊、計(jì)算機(jī)等多個(gè)科學(xué)研究和生產(chǎn)部門的交叉融合。但到目前，現(xiàn)存的系統(tǒng)提高程度還不夠完善，不夠先進(jìn)，它不能被應(yīng)用于滿足各種目的，為進(jìn)一步研討和開發(fā)將要需要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求的新的，可靠的和通用的電器檢測設(shè)備。

2.2變壓器內(nèi)部故障紅外檢測

紅外信息技術(shù)主要工作原理：任何一個(gè)高于絕對零度（-273.15℃）的物體都會因自身分子進(jìn)行運(yùn)動而輻射出紅外線。IR是一種電磁波，0.75～1000微米的波長范圍內(nèi)，由所述波長范圍的近紅外（0.75～3μm）的劃分，中紅外（3～6微米），遠(yuǎn)紅外（6～15微米），一個(gè)遠(yuǎn)紅外線（15～1000微米）。物體表面由單元組合形成，存在一個(gè)熱輻射能量場，能量場有一個(gè)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)分布場。已知是利用表面的紅外輻射強(qiáng)度的紅外照相機(jī)的檢測形狀并表現(xiàn)出溫度分布，紅外圖像呈現(xiàn)出亮暗的區(qū)別是反映物體外表工作溫度的高低，對物體表面溫度及溫度場的檢測便可作為判別設(shè)施管理能否可能存在一些故障。

電力管理系統(tǒng)各單位近年來我國大力發(fā)展推廣應(yīng)用的新技術(shù)———紅外檢測，一種先進(jìn)檢測手段。在熱型紅外線檢測器的設(shè)備中運(yùn)行的電氣故障，不具有功率的優(yōu)點(diǎn)，可以遠(yuǎn)程的，準(zhǔn)確和高效的發(fā)現(xiàn)由于溫度過高引起故障的設(shè)備，同時(shí)可以檢測變壓器的充電狀態(tài)，這樣可以完美的有效地對變壓器進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)和保養(yǎng)。當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，不是高壓電氣工程設(shè)施的所有電能都能有效地轉(zhuǎn)化為需要的能量，其中有部分電能會轉(zhuǎn)化為熱能，在運(yùn)行過程中損耗，損耗的熱能會使得在工作中的變壓器溫度升高;損耗電能產(chǎn)生的原因有很多，最常見的是電阻的電流效應(yīng);絕緣介質(zhì)的溫度過高;鐵芯的磁滯、渦流等電磁環(huán)境效應(yīng)引起的溫度過高。電力變壓器的故障用紅外技術(shù)檢測，可以發(fā)現(xiàn)主要的故障如下：a.箱體渦流損耗發(fā)熱。b.異常發(fā)熱的變壓器內(nèi)。c.冷卻系統(tǒng)裝置及油回路進(jìn)行異常。d.高壓套管缺陷。e.鐵芯絕緣性能差。

3 結(jié)束語

隨著時(shí)代的進(jìn)步，電力變壓器作為發(fā)變電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，內(nèi)部安裝檢測系統(tǒng)的必要性已漸漸成為電力行業(yè)的共識，電力變壓器的工作效率代表了電力部門的經(jīng)濟(jì)效益，電力變壓器出現(xiàn)了內(nèi)部檢測技術(shù)，這在運(yùn)行的很大程度上使得可靠性提高，投入的維護(hù)費(fèi)用延緩，檢修周期延長，最終使得電力變壓器的使用壽命變長。正因?yàn)檫@樣，為國家?guī)Я朔浅？捎^的的財(cái)政收益。電力變壓器設(shè)備的內(nèi)部檢測技術(shù)是今后的發(fā)展方向，具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

【1】王超.變壓器故障檢測技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（08）：192.

【2】翟季青，劉志清.變壓器故障診斷的綜述[J].電力設(shè)備，2003（06）：60-61.