變壓器油故障的在線檢測與診斷

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上變壓器油故障的在線檢測與診斷 摘要：由于大型電力變壓器具有互補(bǔ)性、冗余性、和較強(qiáng)的不確定性等特點(diǎn)，所以本文將在分析變壓器油故障的基礎(chǔ)上提出在線監(jiān)測技術(shù)和診斷技術(shù)用于檢測變壓器的油故障，并提出診斷模型用于變壓器油故障的判斷。 關(guān)鍵詞：電力變壓器、故障診斷、在線監(jiān)測 Abstract: As a result of complementary, redundancy, and uncertainty are the characteristics of large power transformer, this paper will analyze the transfo

2、rmer oil and fault that is proposed based on the on-line monitoring technology and diagnosis technology for the detection of transformer oil and fault diagnosis model, is proposed for fault diagnosis of transformer oil. 中圖分類號：F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 引言 在線監(jiān)測技術(shù)是分析目前對電力變壓器進(jìn)行故障診斷最方便、有效的手段之一。在線檢測技術(shù)極大地提高絕緣診斷

3、的效率和準(zhǔn)確性同時(shí)還可節(jié)約大量的人力和物力的損耗。并且，根據(jù)被測設(shè)備的當(dāng)前工作數(shù)據(jù)，結(jié)合過去的經(jīng)驗(yàn)，用先進(jìn)的方法及時(shí)而全面地進(jìn)行綜合分析判斷，為捕捉早期潛伏性故障隱患提供指導(dǎo)。在線監(jiān)測是保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和工作的重要環(huán)節(jié)之一，它可以為設(shè)備的故障提早發(fā)出警示，以確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。 大型變壓器一般都為油浸式變壓器，采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)。油在變壓器當(dāng)中起到絕緣和冷卻的作用。變壓器在運(yùn)行過程中，由于熱和電的作用，變壓器油會逐漸老化并分解產(chǎn)生少量的低分子烴(氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯)等氣體，當(dāng)存在潛伏性故障時(shí)，會加快這些氣體的產(chǎn)生速度，因此要監(jiān)視變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，利用離線和在線技術(shù)對油中氣體

4、的定性定量分析，其意義是十分重要的，實(shí)踐證明，也是非常有效的手段。 1、變壓器油質(zhì)劣化因素及其對策 1.1變壓器油劣化因素 (1)設(shè)備條件。變壓器設(shè)備設(shè)計(jì)制造采用小間隰，運(yùn)行中易出現(xiàn)熱點(diǎn)，不僅促使固體絕緣材料老化，也加速油的老化。一般溫度從60一70起，每增加10°C油氧化速度約增加一倍。另外，設(shè)備的嚴(yán)密性不夠，漏進(jìn)水分，會促進(jìn)油的老化，選用固體絕緣材料不當(dāng)，與油的相溶性不好，也會促進(jìn)油的老化，所以設(shè)備設(shè)計(jì)和選用絕緣材料都對油的使用壽命有影響。 (2)運(yùn)行條件。變壓器、電抗器等充油電氣設(shè)備如在正常條件下運(yùn)行，一般油品都應(yīng)有一定的氧化安定性，但當(dāng)設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行或出現(xiàn)局部過熱，油溫增高時(shí)

5、，油的老化相應(yīng)加速。 (3)污染問題。新油注入設(shè)備時(shí)，都要通過真空精密過濾、脫氣、脫水和除去雜質(zhì)。當(dāng)清潔干燥油注入設(shè)備后，油的介質(zhì)損耗因數(shù)有時(shí)會增大，甚至超過運(yùn)行中規(guī)定2的最低限值。 (4)運(yùn)行中維護(hù)。運(yùn)行中油的維護(hù)很重要，目前變壓器大部分不是全密封，如果呼吸器內(nèi)的干燥劑失效不能及時(shí)更換，將潮氣帶人油內(nèi)，油內(nèi)抗吸附劑失效后，未能及時(shí)補(bǔ)加，會促使油的氧化變質(zhì)。 1.2 對策 綜上所述。影響變壓器油質(zhì)劣化的因素是多方面的。既有人的因素，也有設(shè)備因素，但歸根結(jié)底是人的因素。只要充分認(rèn)識油質(zhì)對設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要關(guān)系，增強(qiáng)責(zé)任感和事業(yè)心，那么不論設(shè)備問題，還是管理問題都會迎刃而解，就油質(zhì)對策，在此

6、不妨提出幾點(diǎn)看法： (1)積極推廣應(yīng)用新技術(shù)，徹底改變變壓器因密封不嚴(yán)而產(chǎn)生漏油的弊端； (2)加強(qiáng)管理，完善油務(wù)監(jiān)督； (3)充分發(fā)揮油處理設(shè)備的作用； (4)完善新油的入庫檢驗(yàn)制度和變壓器油的保管、發(fā)放(領(lǐng)用制度)規(guī)定； (5)加強(qiáng)變壓器油務(wù)監(jiān)督管理。 為使變壓器油運(yùn)行良好，這就要求變壓器油具有較高的閃點(diǎn)、擊穿電壓、界面張力、水溶性酸PH值，同時(shí)保持較低的水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、酸值，同時(shí)還要求變壓器油透明、無雜質(zhì)或懸浮物，月前變K器用油的牌號以25號居多，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行要求如下表所示 2 、故障在線檢測與診斷 在線監(jiān)測技術(shù)中，由各種傳感器所采集的信號，經(jīng)過必要的轉(zhuǎn)換和處理后，統(tǒng)一送進(jìn)數(shù)據(jù)處

7、理系統(tǒng)進(jìn)行分析，綜合分析判斷后輸出結(jié)果。如發(fā)現(xiàn)異常，可警 報(bào)或進(jìn)行相應(yīng)的操作，也可以與上一級檢測中心相連1，如圖1一1所示。 2.1在線檢測的原理與方法 由于溫度對油中微水含量的變化狀態(tài)及傳感器測量過程的影響，所以為了精確地在線測量由衷的油中的微水含量，需要將溫度傳感器和溫度傳感器安裝在變壓器的油流回路中，同時(shí)對溫度和溫度信號采樣，以便真實(shí)的反應(yīng)油中的微水含量。 對變壓器中微水含量實(shí)施在線監(jiān)測時(shí)，傳感器是其中非常關(guān)鍵的部分，用于油中微水含量在線監(jiān)測的傳感器需要承受變壓器苛刻的運(yùn)行環(huán)境，這包括100的頂層最高溫度和140的最熱點(diǎn)溫度，與傳統(tǒng)的醋酸纖維系濕敏材料相比，聚酰亞胺是一種耐熱性非常好的濕

8、敏材料，由于其具有一個(gè)高度芳香化結(jié)構(gòu)，在200400都有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)，具有較強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性，能很好地適應(yīng)變壓器的熱油環(huán)境。聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)中含有酰亞胺環(huán)，具有一定的吸濕性，且吸水后其相對介電常數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，利用介電常數(shù)與含水量相關(guān)的原理可制成電容式濕度傳感器。這類聚酰亞胺濕度傳感器有較好的長期穩(wěn)定性，幾乎沒有濕滯，而且溫度系數(shù)也很小。 圖1-2HYDRAN201i的在線裝置信息流程和原理圖 2.1.1油氣分離單元 油氣分離單元包括：聚四氟乙烯薄膜、脫氣的氣室、Kopton膜、銅管、三向閥、干燥過濾器、溫度控制室、色譜柱、電化學(xué)檢測器、空氣泵設(shè)備。 2.1.2氣體檢測單元 氣體檢測

9、單元包括：分離混合氣體的氣體離柱及檢測氣體的傳感器，控制氣體分離柱工作溫度的恒溫箱、載氣、繼電器自動(dòng)控制以及輔助電路設(shè)施。 2.1.3微機(jī)控制及診斷單元 微機(jī)控制及診斷單元主要由主板、接口板、電源部分以及打印輸出、顯示屬出部分組成。 2.1.4實(shí)際應(yīng)用情況 2011年3、4月對某電廠主變的高壓試驗(yàn)及離線油化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明主變處于正常狀態(tài)，下表書某電廠主變在2011年3-4月在線檢測裝置所測得數(shù)據(jù)： 表2 在線檢測所測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 注：環(huán)溫：指冷卻水入口溫度。 從以上數(shù)據(jù)可以看出，所測結(jié)果比較穩(wěn)定，得出的結(jié)論和變壓器實(shí)際健康狀況相符。 下表為某研究院油化取樣分析與在線檢測裝置分析結(jié)果的對比： 表3

10、油化和在線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 從上表對比可以看出在線監(jiān)測所測的數(shù)值和研究院油化專業(yè)人工取樣所測得總烴氣體的數(shù)據(jù)相差不大，比較真實(shí)的反應(yīng)變壓器的實(shí)際情況。當(dāng)然通過對數(shù)據(jù)的對比是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，并且由于有環(huán)境、人工取樣手段等的因素影響，數(shù)據(jù)也不可能完全一樣，我們還將通過預(yù)防性手段及離線和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這樣對在線檢測的判斷將更有依據(jù)。 3、故障檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢 3.1基于網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備故障集散監(jiān)測與診斷系統(tǒng) 電力系統(tǒng)的日益復(fù)雜給電力設(shè)備的安全穩(wěn)定控制提出了新的問題. 一個(gè)完善的系統(tǒng)通常都由若干個(gè)子系統(tǒng)組成. 系統(tǒng)的分層、分塊特性使得需要監(jiān)測的部位非常多. 以前的方法都是采用局部監(jiān)測、局部故障診斷,

11、即只在某些關(guān)鍵的部位進(jìn)行監(jiān)測和診斷,各部位、各設(shè)備之間互不干擾. 現(xiàn)在隨著Internet技術(shù)的發(fā)展, 這種方式已不適合實(shí)際生產(chǎn): 一方面造成監(jiān)測設(shè)備的重復(fù)設(shè)置, 另一方面又很難使各監(jiān)測信號之間形成有效的耦合. 取而代之的是進(jìn)行全方位的監(jiān)測, 即對設(shè)備、變電站, 甚至整個(gè)區(qū)域電力系統(tǒng)形成統(tǒng)一的監(jiān)測診斷網(wǎng)絡(luò), 這就是基于網(wǎng)絡(luò)的電力設(shè)備故障集散監(jiān)測與診斷系統(tǒng). 集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)是受集散控制系統(tǒng)的影響而產(chǎn)生的. 集散控制系統(tǒng)由于具有可靠性高、性能好、分散控制、集中管理等特點(diǎn)深受用戶歡迎, 很快成為控制系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向. 集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的特點(diǎn)是形成分布式的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò), 各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一由診斷中

12、心進(jìn)行處理和診斷. 它可以提供一個(gè)統(tǒng)一的開放式框架, 使各監(jiān)測點(diǎn)易于加入這一系統(tǒng), 便于管理, 提高確診率. 由于基于網(wǎng)絡(luò)的集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí)間較晚, 思路較新, 因此體系還沒完全形成, 其思想僅散見于幾篇文章之中. 楊叔子教授1997年較為明確的提出了集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)概念. 蔣東翔在其學(xué)位論文中已體現(xiàn)了這一思想, 并在診斷中運(yùn)用了基于模糊識別和基于規(guī)則推理兩種策略用于提高確診率, 其實(shí)質(zhì)就是進(jìn)行診斷集成. 這正是集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的重要內(nèi)容.圖1只給出了一個(gè)變電站的監(jiān)測診斷網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖, 但它已基本具備集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的全部特點(diǎn).由于這是一個(gè)開放型系統(tǒng), 其它變電站的網(wǎng)絡(luò)也很容易加入, 這樣

13、, 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將不斷擴(kuò)大, 可形成跨站,跨地區(qū)的監(jiān)測診斷系統(tǒng). 從結(jié)構(gòu)上來看, 形成了工作站、分站、總站的分組體系結(jié)構(gòu). 集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)的目標(biāo)是非常宏偉的. 從企業(yè)管理的角度看, 集散監(jiān)測診斷系統(tǒng)是設(shè)備管理系統(tǒng)的一部分. 隨著監(jiān)測診斷系統(tǒng)向生產(chǎn)系統(tǒng)的逐步介入, 企業(yè)的M IS 系統(tǒng)將進(jìn)一步完善, 集散型監(jiān)測診斷系統(tǒng)最終會并人企業(yè)的M IS系統(tǒng). 3.2數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用 變壓器故障診斷是建立在專家知識和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的決策支持過程. 專家知識能為診斷提供判斷依據(jù), 但在其獲取和使用過程中也有如下不足: 1) 由于變壓器及其故障機(jī)理十分復(fù)雜, 專家知識難免有所遺漏和偏差. 2) 同時(shí)在專家知識的吸收

14、利用過程中, 知識的有效性將被削弱. 首先工程師能否從領(lǐng)域?qū)＜夷抢铽@得足夠和正確的知識; 其次將所有知識以計(jì)算機(jī)能夠理解的形式來表示和存儲知識存在一些難點(diǎn). 3) 各個(gè)變壓器特性有所差別, 一般化的知識運(yùn)用于不同的變壓器存在不合理性.因此, 在診斷過程中如何有效地獲得并使用知識成了當(dāng)前研究的重要課題; 而數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)正是這一領(lǐng)域的重要手段之一.數(shù)據(jù)挖掘是由數(shù)據(jù)到知識的融合, 也稱作數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn), 是一個(gè)從數(shù)據(jù)庫中抽取隱含的、以前未知的、潛在有用信息的過程. 被開采出來的知識, 能夠用于信息管理、查詢處理、決策支持、過程控制、以及許多其他應(yīng)用. 數(shù)據(jù)采掘所要發(fā)現(xiàn)的典型知識包括相關(guān)規(guī)則、分類

15、規(guī)則、分簇規(guī)則和序列模式等. 在變壓器診斷過程中, 能獲得大量的變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障樣本, 利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將這些數(shù)據(jù)中的隱含知識進(jìn)行提取, 反饋利用于診斷中, 將大大提高診斷的確診率. 因?yàn)椴坏\斷規(guī)則得到充實(shí), 而且能更適應(yīng)變壓器個(gè)體之間具有實(shí)際意義上的差別,因此將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于變壓器故障診斷將是未來該領(lǐng)域的重要研究方向. 結(jié)束語 在線檢測及診斷技術(shù)在我國有良好的運(yùn)用前景。通過使用、總結(jié)、提高后，可推廣用于高電壓電容設(shè)備介質(zhì)損耗的監(jiān)測，鐵芯電流和污水電流的檢測，局部放電的監(jiān)測，逐步取代離線人工監(jiān)測。為電廠實(shí)現(xiàn)以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修打下良好基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 雷銘. 電力設(shè)備診斷手冊M . 北京: 中國電力出版社, 2000. 2 趙家禮, 張