運(yùn)行變壓器的絕緣監(jiān)測(cè)探討

1、運(yùn)行變壓器的絕緣監(jiān)測(cè)探討10-02-23 10:42:00 作者：李富貴編輯：studa20摘 要:對(duì)運(yùn)行電壓下的變壓器進(jìn)行定期的絕緣監(jiān)測(cè)能有效保障供電的 可靠性。分析了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，并詳細(xì)研究了絕緣監(jiān)測(cè)的測(cè)試內(nèi)容及其原理 提高了供電可靠性。關(guān)鍵詞:絕緣監(jiān)測(cè);運(yùn)行電壓;變壓器1概述電力變壓器是電力系統(tǒng)最主要最昂貴的設(shè)備之一，其安全護(hù)運(yùn)行對(duì)保證供電 可靠性有重要意義。電力變壓器的高故障率不僅極大地影響電力系統(tǒng)的安全遠(yuǎn) 行，同時(shí)也會(huì)給電力企業(yè)及電力用戶(hù)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn) 行的可靠性，減少故障及事故引起的經(jīng)濟(jì)損失，要定期對(duì)變壓器進(jìn)行絕緣預(yù)防性 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)。絕緣的劣化、缺陷的發(fā)展，

2、雖然具有統(tǒng)計(jì)性，發(fā)展速度也有快有慢，但大多數(shù) 都有一定的發(fā)展期。在這期間，絕緣會(huì)發(fā)出反映絕緣狀況變化的各種物理化學(xué)信 息。理論上，只要捕捉到這些哪怕是很微弱的信息，進(jìn)而經(jīng)過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理 和綜合分析，就可以對(duì)設(shè)備絕緣的可靠性作出判斷和對(duì)絕緣壽命作出預(yù)測(cè) ，這就 是絕緣監(jiān)測(cè)的理論基礎(chǔ)。2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集(1) 多路轉(zhuǎn)換單元。用以對(duì)多臺(tái)設(shè)備和某設(shè)備的多路信號(hào)(均來(lái)自傳感器)進(jìn)行選擇或作巡回監(jiān) 視、一般可用繼電器或程控模擬開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行選通。(2) 預(yù)處理單元。其功能主要是對(duì)輸入信號(hào)的電平作必要的調(diào)整，以滿(mǎn)足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模 擬信號(hào)電平的要求，同時(shí)要采取一些措施抑制干擾以提高信噪比。故該單元又可

3、分為兩部分：一部分是放大倍數(shù)可調(diào)整的程控放大器；另一部分是抗干擾設(shè)施，例 如設(shè)置濾波器、差動(dòng)平衡系統(tǒng)等。要強(qiáng)調(diào)指出的是預(yù)處理單元的位置一般應(yīng)安排在數(shù)據(jù)采集之前，甚至有時(shí)它 與傳感器安排在一起，即采取就地處理的方式，這樣可大大削弱信號(hào)傳輸過(guò)程中 受到的干擾影響。其原因如圖1所示：從傳感器S輸出信號(hào)Us,經(jīng)預(yù)處理P放大K倍,若在信號(hào)KUs傳輸過(guò)程中加 入干擾信號(hào)UI,那么數(shù)據(jù)處理單元A得到的信噪比SNR仁KUs/ UI;若將P放在A(yíng) 處，則其信噪比為SNR2=Us/ UI,減少為就地預(yù)處理的K分之一。(3) 數(shù)據(jù)采集單元。它包括采樣保持和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC前者由采樣保持放大器(放大倍數(shù)為1)、電子

4、開(kāi)關(guān)、保持電容器等元器件組成，其功能是在模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)存儲(chǔ)信號(hào) 的各個(gè)輸入量，并把數(shù)值大小不變的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它縮短了模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣時(shí)間，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。ADC是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，需要滿(mǎn)足 轉(zhuǎn)換速度和準(zhǔn)確度兩方面的要求。轉(zhuǎn)換速度(采樣速度或稱(chēng)采樣率)視信號(hào)采集 的要求而定，若要采集信號(hào)波形則需較高的采樣率：若只需采集信號(hào)峰值，則可選 擇較低采樣率。一般采樣率可在 50 khz 10 Mhz間選擇。3絕緣監(jiān)測(cè)的測(cè)試內(nèi)容及原理3.1變壓器套管的監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。變壓器套管為電容型設(shè)備，監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下：介質(zhì)損耗tg、泄露電流10、電 容量變化率 c/c、不平衡電壓Uoo(2)介質(zhì)損耗tg

5、的測(cè)量原理。介質(zhì)損耗測(cè)量對(duì)設(shè)備絕緣的劣化的故障有較高的靈敏度，在絕緣預(yù)防性試驗(yàn) 中是必不可少的測(cè)量項(xiàng)目。同時(shí)高壓設(shè)備的介質(zhì)損耗一般都很小，所以對(duì)測(cè)量的精度要求很高，而且在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)易受各種形式的干擾，因此要精確而穩(wěn)定地在 線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的介質(zhì)損耗難度較大。本系統(tǒng)在測(cè)量時(shí)，采用電容取樣信號(hào)和微機(jī)自 動(dòng)控制頭半平衡電橋的測(cè)量原理，具有取樣信號(hào)大、抗干擾性強(qiáng)和測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定 的特點(diǎn)。10-02-23 10:42:00 作者：李富貴編輯：studa20 131制 3.2信號(hào)的抽取(1) 作為參考信號(hào)的PT二次電壓信號(hào)的抽取。PT二次電壓信號(hào)是作為測(cè)量參考信號(hào)引入的。由于 PT二次電壓信號(hào)同時(shí) 還作為繼電保護(hù)

6、的電源用，絕對(duì)不允許短路，所以我們?cè)谝氪诵盘?hào)時(shí)采用了如 下措施：固定安裝位置；固定安裝在端子排上；在信號(hào)輸入回路中串快速熔斷器，回路 中有兩處串快速熔斷器，分別在端子排和信號(hào)選線(xiàn)箱內(nèi)；將輸入信號(hào)與測(cè)量回路 通過(guò)精密的隔離電壓互感器可靠隔離。隔離后有兩點(diǎn)好處：第一，防止測(cè)量回路故障對(duì)PT信號(hào)的直接短路。第二，由于未屏信號(hào)經(jīng)電容探頭取樣后，地線(xiàn)無(wú)法與 設(shè)備接地線(xiàn)斷開(kāi)，經(jīng)過(guò)對(duì)PT二次信號(hào)隔離后，還可消除地電位的干擾影響。(2) 套管未屏信號(hào)的抽取。變壓器套管的信號(hào)抽取方法采用在未屏對(duì)地之間串標(biāo)準(zhǔn)電容器組的方法。 標(biāo)準(zhǔn)電容器組上還并聯(lián)有放電管、短路刀閘及保護(hù)間隙，可確保高壓設(shè)備的安全運(yùn)行。另外，合上

7、短路刀閘還可安全方便地更換標(biāo)準(zhǔn)電容器組。這些元件安裝在 一個(gè)封閉的鋁合金箱內(nèi)，每個(gè)鋁合金箱內(nèi)安裝一組(A,B,C三相)變壓器套管。3.3油中氫氣的監(jiān)測(cè)本文研究的測(cè)氫控頭采用高分子膜滲透油中氫氣，直接從油中分離出氫氣進(jìn) 行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)了氣象色譜法周期性限制和誤差大的缺陷，并根據(jù)氫氣含量的 變化情況,預(yù)知設(shè)備的早期故障，是目前較為理想的手段。油中氫氣含量的測(cè)量采用活化的鉑絲作為氫敏元件，當(dāng)氫氣在加熱到恒定高 溫的鉑絲上燃燒時(shí)，引起鉑絲電阻值的變化，這種變化在一定范圍內(nèi)與氫氣濃度 成函數(shù)關(guān)系。對(duì)氫敏元件獲得的信號(hào)進(jìn)行采集處理，即可得到氫氣濃度。有穩(wěn)定可靠及壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)外采用燃料電池作為氫敏元

8、件所不能匹及的。3.4絕緣監(jiān)測(cè)的測(cè)量原理測(cè)氫探頭采用高分子膜滲透油中氫氣，直接從油中分離出氫氣，采用活化的 鉑絲作為氫敏元件，通過(guò)氫氣在鉑絲上燃燒，引起鉑絲電阻值的變化，來(lái)測(cè)量氫氣 含量的。當(dāng)電力變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，繞組周?chē)嬖陔妶?chǎng)，而鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件 處于該電場(chǎng)中，且場(chǎng)強(qiáng)各異。若鐵芯不可靠接地，則將產(chǎn)生懸浮電位、引起絕緣 放電。因此鐵芯必須可靠接地。但是，由于各種原因使鐵芯產(chǎn)生多點(diǎn)接地后，一 方面造成鐵芯局部短路，質(zhì)鏈部分磁通產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，形成環(huán)流,這種環(huán)流有時(shí)高 達(dá)數(shù)百安培，產(chǎn)生局部過(guò)熱，引起油分解；另一方面，由于鐵芯的正常接地線(xiàn)產(chǎn)生 環(huán)流,引起變壓器局部過(guò)熱，也可能產(chǎn)生放電性故障。運(yùn)

9、行經(jīng)驗(yàn)表明，鐵芯接地電 流正常情況下在幾個(gè)到幾十個(gè)毫安；當(dāng)鐵芯多點(diǎn)接地時(shí)，該電流可能增大到幾個(gè) 安培甚至還要高。上層油溫的監(jiān)測(cè)。變壓器上層油溫的異常變化，可以反映出變壓器的過(guò)熱性故障。本系統(tǒng)用 PT10 0溫度傳感器對(duì)上層油溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)量的原理框圖如圖2所示：母線(xiàn)過(guò)電壓的監(jiān)測(cè)。對(duì)變電站母線(xiàn)過(guò)電壓進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以了解變電站內(nèi)高壓設(shè)備遭受雷電過(guò) 電壓和操作過(guò)電壓的頻率和強(qiáng)度，了解避雷器的動(dòng)作狀況和保護(hù)作用，為設(shè)備事 故分析提供第一手資料，同時(shí),通過(guò)數(shù)據(jù)積累，還可以為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改 提供參考數(shù)據(jù)。(3)氣象條件監(jiān)測(cè)。氣象條件的監(jiān)測(cè)采用專(zhuān)用測(cè)量溫度、濕度的探頭，對(duì)環(huán)境氣象條件進(jìn)行監(jiān) 測(cè)。傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)氣象箱內(nèi)。4結(jié)語(yǔ)變壓器的絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)是電力系統(tǒng)最具有潛力的技術(shù)之一，定義集中、高智能化、高精確度為發(fā)展方向。它的硬件技術(shù)發(fā)展與傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、光 纖技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，這個(gè)領(lǐng)域