變壓器設(shè)備檢和快速診斷

1、變壓器設(shè)備檢測(cè)和快速診斷全俄電工所 圖爾科特世界各國(guó)的專家多年來(lái)一直致力于建立一個(gè)試驗(yàn)診斷系統(tǒng)，用于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)復(fù)雜設(shè)備的使用年限，但收效并不顯著。設(shè)備的大多數(shù)故障是由于諸多偶然因素綜合引起的，這些因素往往是隱性的，很難預(yù)料的，故障發(fā)生在時(shí)間上不是按設(shè)備缺陷而呈線性的。為了降低故障率，減少維護(hù)維修人員，保證有效地進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，世界各國(guó)都采用自動(dòng)化連續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的主要參數(shù)進(jìn)行不間斷檢測(cè)，快速地對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行診斷。近15年來(lái)，由于微處理器技術(shù)和信息傳輸技術(shù)迅猛發(fā)展，這方面的研究有了長(zhǎng)足發(fā)展，在電力設(shè)備領(lǐng)域也是如此。全俄電工研究所在15年前就開始研究電工設(shè)備檢測(cè)控制系統(tǒng)的元件，但俄羅斯電力系統(tǒng)這方

2、面的研究只是在最近5年才得到快速發(fā)展。近幾年來(lái)，俄羅斯在160臺(tái)220-500千伏的變壓器上安裝了“在線”檢測(cè)系統(tǒng)，有80多臺(tái)變壓器采用電工所研發(fā)的檢測(cè)系統(tǒng)。是一個(gè)開放系統(tǒng)，包括三級(jí)（圖1）：1、 數(shù)據(jù)收集（傳感器）；2、 傳感器讀數(shù)和控制指令初步處理；3、 整合、儲(chǔ)存并顯示數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦┯妥钥叵到y(tǒng)。在有新設(shè)備連接上或在設(shè)備上又添加了傳感器的情況下，該系統(tǒng)的功能可隨之?dāng)U展。圖1變壓器油是重要的信息來(lái)源。為了檢測(cè)溶解在油中的氣體和系統(tǒng)內(nèi)的濕度，在不同的設(shè)施上分別采用hydran-m2（ge-energy）、calisto(morgan schaffer)或transfix(kelman)分

3、析儀。多種不同的模擬或數(shù)字傳感器可以測(cè)量電流、電壓、溫度、振動(dòng)級(jí)別以及其它參數(shù)。系統(tǒng)有多種型號(hào)，根據(jù)接收信號(hào)的容量和功能的多少分為不同的微處理器檢測(cè)控制柜。微處理器檢測(cè)控制柜可替代標(biāo)準(zhǔn)的變壓器冷卻自控柜，對(duì)初始傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成控制算法，測(cè)量所有油泵電機(jī)和通風(fēng)葉輪的電流。圖2系統(tǒng)的上級(jí)裝置位于自動(dòng)工位柜內(nèi)（圖3），包括工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器以及測(cè)量電壓、電流、有效功率和無(wú)效功率參數(shù)的裝置，測(cè)量上述參數(shù)需要向柜內(nèi)輸入電流互感器和電壓互感器信號(hào)。通過(guò)可目視到測(cè)量的數(shù)值和計(jì)算的參數(shù)，可顯示故障和警報(bào)信號(hào)，操作人員可根據(jù)儲(chǔ)存的資料進(jìn)行操作（圖4）。標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)可獨(dú)立工作，也可與供油自控系統(tǒng)聯(lián)機(jī)工

4、作。系統(tǒng)可與不同廠家的自控系統(tǒng)兼容。圖3 圖4系統(tǒng)的重要組成部分是分析模型，分析模型是一個(gè)軟件，軟件根據(jù)變壓器上的傳感器以及制造廠家參數(shù)信息的不同而相應(yīng)地作出調(diào)整。模型對(duì)傳感器的讀數(shù)進(jìn)行初步處理，形成變壓器各個(gè)分系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)圖，預(yù)測(cè)并避免各個(gè)參數(shù)的危險(xiǎn)結(jié)合，并可評(píng)估剩余壽命。在中有10個(gè)分析模型，例如線圈高熱點(diǎn)溫度計(jì)算模型。高熱點(diǎn)計(jì)算結(jié)果用于根據(jù)氣泡生成的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定過(guò)載能力，也用來(lái)控制變壓器冷卻系統(tǒng)。在“濕度”模型中，根據(jù)變壓器油的相對(duì)濕度值，結(jié)合高熱點(diǎn)的溫度以及油紙系統(tǒng)內(nèi)濕度的傳遞，可快速測(cè)定紙的濕度。通過(guò)的信息顯示屏，調(diào)度人員可獲得監(jiān)視系統(tǒng)所涵蓋的變電站所有變壓器的工藝信息以及內(nèi)部分析模

5、塊的信息。當(dāng)?shù)玫匠^(guò)臨界的數(shù)值時(shí)，會(huì)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。采用專門的試驗(yàn)臺(tái)對(duì)每個(gè)變壓器的不同工況進(jìn)行模擬，以便對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，對(duì)程序進(jìn)行設(shè)定。試驗(yàn)臺(tái)包括模擬柜、物理模型、載荷和標(biāo)準(zhǔn)控制柜（圖5、6）。圖5 模擬柜 圖6 模擬柜變壓器的重要組成部分是高壓套管，在故障斷電中，高壓套管的破損率占20-25%，同時(shí)套管絕緣層絕緣強(qiáng)度的降低帶來(lái)更為嚴(yán)重的后果，因?yàn)樘坠艿倪@種破損往往伴隨著爆炸和火災(zāi)。多年使用油紙電容器式套管的經(jīng)驗(yàn)表明，有許多因素對(duì)套管老化產(chǎn)生很大的影響，如生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量、電流載荷、靠近下部的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)、變壓器內(nèi)上層油的溫度、機(jī)械負(fù)載和氣候條件因素。對(duì)rip絕緣的套管來(lái)說(shuō)，絕緣破損是由于干

6、式套管架體的機(jī)械應(yīng)力。由于影響因素眾多，在運(yùn)行期間偶然性的變化也時(shí)常發(fā)生，因此預(yù)測(cè)每個(gè)套管的使用年限是十分困難的。最早的套管絕緣狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)在35年前，其原理是將不同相位套管內(nèi)的復(fù)導(dǎo)納電流進(jìn)行比較。非平衡補(bǔ)償法用于稍后出現(xiàn)的工作電壓下套管絕緣參數(shù)檢測(cè)微處理器系統(tǒng)中（idd美國(guó)doble engineering co.和r1500 俄羅斯“振動(dòng)中心”公司）。所有采用非平衡補(bǔ)償法的裝置的不足之處是檢測(cè)的結(jié)果對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和對(duì)稱性依賴較大。載荷變化和故障情況下電網(wǎng)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電壓矢量相位和振幅波動(dòng)，盡管采用各種計(jì)算結(jié)果均值的方法，采用對(duì)稱裝置以及其他技術(shù)解決方法，仍然經(jīng)常發(fā)生套管狀態(tài)檢測(cè)儀器讀數(shù)錯(cuò)誤和保護(hù)系統(tǒng)誤啟動(dòng)的情況。全俄電工所研發(fā)的套管絕緣檢測(cè)系統(tǒng)(圖7)是在每個(gè)相位內(nèi)直接測(cè)量信號(hào)的電流，采用來(lái)自于變電站制式電壓互感器的基準(zhǔn)相電壓。圖7 套管絕緣檢測(cè)柜與add和r1500不同，系統(tǒng)不僅能檢測(cè)套管的狀態(tài)，同時(shí)還能滿足保護(hù)設(shè)備的要求。采用檢測(cè)系統(tǒng)往往會(huì)遇到許多困難。首先，復(fù)雜的微處理器傳感器可靠性不足，不適于在-300c條件下工作，其次，許多變電站還沒(méi)有解決電磁兼容問(wèn)題，第三，“在線”儀表的讀數(shù)往往與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)不一致，這使人們對(duì)儀表讀數(shù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生懷