沈輝

摘 要：判斷變壓器內(nèi)部放電故障的特征氣體是在線監(jiān)測(cè)裝置原理的根本，區(qū)別于正常運(yùn)行時(shí)的烴類氣體在故障時(shí)這些特征氣體會(huì)大量、迅速地增加，故可以借鑒這些有價(jià)值的特征氣體來(lái)預(yù)判事故的發(fā)生。變壓器內(nèi)部的放電故障一般危害性較大，需及早發(fā)現(xiàn)干預(yù)以免發(fā)生嚴(yán)重事故，除用變壓器色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)外，還可以加裝局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)故障點(diǎn)放電量的變化，更加準(zhǔn)確直觀地監(jiān)視變壓器的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：局部放電 變壓器色譜 在線監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TM401 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（b）-0048-02

經(jīng)濟(jì)發(fā)展電力先行，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展電力行業(yè)也在不斷進(jìn)步，大容量、高電壓的發(fā)電設(shè)備不斷地出現(xiàn)在人們的視野中。在電廠中承擔(dān)著向外輸送電能的主變其可靠性自然值得重點(diǎn)關(guān)注。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能不停電監(jiān)測(cè)，對(duì)事故早期有一定的預(yù)判作用。本文結(jié)合某電廠的實(shí)際案例來(lái)淺要分析一下在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電廠變壓器中的應(yīng)用。

在變壓器常見(jiàn)的故障中可以分為內(nèi)部故障和外部故障，本文主要分析介紹內(nèi)部故障的一些常見(jiàn)監(jiān)測(cè)方法。其中內(nèi)部故障按不同的分類方式，可以分為內(nèi)部主體部分故障和內(nèi)部附件的故障、過(guò)熱性故障和放電性故障（進(jìn)水可以算是一種內(nèi)部潛在故障劃分到放電性故障里）、電路故障和磁路故障，而在實(shí)際運(yùn)行中放電性故障比較常見(jiàn)，故本文主要討論分析放電性故障的在線監(jiān)測(cè)（一般性過(guò)熱性故障不會(huì)產(chǎn)生乙炔，較嚴(yán)重的過(guò)熱故障一般是由放電性故障發(fā)展、演變而來(lái)的）。

某電廠主變由3臺(tái)大容量單相變壓器組成（3×417000kVA），冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，中性點(diǎn)直接接地，調(diào)壓裝置采用無(wú)載調(diào)壓方式，由國(guó)外某廠商設(shè)計(jì)、制造，2002年出廠，2003年投入運(yùn)行，直到故障發(fā)生前未有明顯征兆。2005年時(shí)此電廠主變A相線圈發(fā)生電弧放電，擊穿絕緣材料，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，相鄰開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，故障后乙炔、氫氣、總烴含量有著明顯的升高，事后發(fā)現(xiàn)一定量的硅膠顆粒和碎末分布在油箱底部，對(duì)此電廠可靠運(yùn)行造成了一定的沖擊，更造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。無(wú)獨(dú)有偶，在2008年4年一次的解體大修后此主變B相經(jīng)檢查維護(hù)合格后投入運(yùn)行，突發(fā)了一次較大的事故，經(jīng)檢查為A柱高壓繞組調(diào)壓區(qū)線圈變形致X柱高，低壓線圈之間發(fā)生主絕緣擊穿并對(duì)地短路，其中主變B相油箱內(nèi)部存在較多導(dǎo)致局部放電的異物是其放電的根本原因，此次故障造成了B相低壓側(cè)軟連接和中性點(diǎn)、24kV母線有不同程度的燒毀以及一次非計(jì)劃的停機(jī)事件。另外，此電廠A相換相后在2009年大修后又出現(xiàn)了內(nèi)部局部放電的現(xiàn)象，同時(shí)也造成了一次非計(jì)劃停機(jī)，嚴(yán)重危害了該電廠的經(jīng)濟(jì)效益。雖然此型號(hào)變壓器存在一定程度的設(shè)計(jì)缺陷，但是其根本原因還是由于異物流動(dòng)于油箱內(nèi)各處并有一定的累積，使電場(chǎng)分布發(fā)生畸變從而造成較為嚴(yán)重的局部放電以致?lián)p壞設(shè)備。在隨后的人工油色譜分析結(jié)果可以驗(yàn)證，局部放電的特征氣體嚴(yán)重超標(biāo)，但是由于沒(méi)有在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，故無(wú)法識(shí)別早期故障，無(wú)法及時(shí)干預(yù)才導(dǎo)致上述事件的發(fā)生。此時(shí)引入變壓器色譜在線監(jiān)測(cè)設(shè)備就顯得尤為重要了。

功率運(yùn)行時(shí)，變壓器內(nèi)的絕緣油以及絕緣材料在外界的作用下會(huì)產(chǎn)生一些少量的烴類氣體，屬于正?，F(xiàn)象。判斷變壓器內(nèi)部放電故障的特征氣體是在線監(jiān)測(cè)裝置原理的根本，區(qū)別于正常運(yùn)行時(shí)的烴類氣體在故障時(shí)這些特征氣體會(huì)大量、迅速地增加，故可以借鑒這些有價(jià)值的特征氣體來(lái)預(yù)判事故的發(fā)生。例如：乙炔是絕緣油熱分解的產(chǎn)物，一般烴類氣體的不飽和度是隨著裂解溫度的增加而變化的，順序一般是烷烴后是烯烴最后才是炔烴。所以，在設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中一旦有乙炔產(chǎn)生，必須引起足夠的重視，除此之外還要以氫氣、一氧化碳、二氧化碳來(lái)判斷是否是嚴(yán)重事故的前兆還是其他因素的影響（由于篇幅有限，各產(chǎn)氣對(duì)應(yīng)不同的故障就不一一闡述列舉）。而現(xiàn)在普遍的氣體在線監(jiān)測(cè)原理就是基于特征氣體透過(guò)油氣分離裝置經(jīng)透氣膜再流入復(fù)合色譜柱，被前置放大的檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)皆\斷系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)判斷。

在引進(jìn)變壓器色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以后，此電廠又出現(xiàn)了幾次較為典型的局部放電現(xiàn)象，但都由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)而得到了有效遏制。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)各氣體的含量能較好地判斷其是否屬于高能放電、是否需要停機(jī)檢修，可以最大限度地在保證安全的情況下繼續(xù)運(yùn)行，保持了較好的經(jīng)濟(jì)效益。而該裝置的缺點(diǎn)就是在乙炔含量較高的情況下運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，通過(guò)油的流動(dòng)，乙炔有可能在一些死角地帶不會(huì)徹底析出，在故障處理完成后重新投入運(yùn)行有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警，這就需要運(yùn)行人員在監(jiān)盤(pán)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注。

變壓器內(nèi)部的放電故障一般危害性較大，需及早發(fā)現(xiàn)干預(yù)以免發(fā)生嚴(yán)重事故，除用變壓器色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)外還可以加裝局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)故障點(diǎn)放電量的變化，更加準(zhǔn)確直觀地監(jiān)視變壓器的運(yùn)行。

局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)常用的幾種監(jiān)測(cè)方法是光測(cè)法、射頻檢測(cè)法、超聲波法、脈沖電流法。在上述電廠變壓器中，加裝的局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置是脈沖電流法和超聲波法兩種結(jié)合實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。簡(jiǎn)而言之，脈沖電流法就是通過(guò)安裝在接地線或套管根部的CT檢測(cè)局部放電引起的脈沖電流來(lái)獲得故障點(diǎn)的放電量。超聲波法就是通過(guò)在油箱壁或者變壓器油中放置超聲波探測(cè)器，若變壓器內(nèi)發(fā)生局部放電此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生超聲波信號(hào)，隨著超聲波的傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)放電信號(hào)的監(jiān)測(cè)。上述的監(jiān)測(cè)方法注定該裝置在實(shí)際應(yīng)用中存在以下的缺點(diǎn)：（1）在雨天時(shí)，容易造成信號(hào)的干擾，在某一些測(cè)點(diǎn)會(huì)存在持續(xù)較高的放電信號(hào)易造成誤報(bào)警，需運(yùn)行人員進(jìn)行甄別。（2）如果在該變壓器周圍進(jìn)行震動(dòng)較大的施工作業(yè)，若誤碰到超聲波探測(cè)器有可能使其信號(hào)消失或顯示不準(zhǔn)，這就需要在管理上進(jìn)行控制防范。但瑕不掩瑜，在2014年此電廠變壓器A相出現(xiàn)了間歇性放電現(xiàn)象，原因是高壓套管均壓球與卡盤(pán)接觸不牢加上長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，最后導(dǎo)致該相均壓球定位樁的燒毀。然而在此次事件中由于加裝了色譜和局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)反映了變壓器內(nèi)部的故障，使該變壓器在一定限度內(nèi)長(zhǎng)久地安全穩(wěn)定運(yùn)行，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

此電廠在經(jīng)過(guò)上述幾次事件以后，目前運(yùn)行情況穩(wěn)定、良好。但是隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，設(shè)備的老化和一些不確定因素的左右，設(shè)備的一些潛在隱患肯定會(huì)逐漸增大。所以，要在做好設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的同時(shí)，不斷地演練應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，增加以在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)為輔助決策的分析和管理程序，保證正常的機(jī)組運(yùn)行，減小非計(jì)劃停機(jī)的次數(shù)。綜上所述，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的加裝對(duì)事故的預(yù)判和事故的跟蹤還是很有指導(dǎo)意義的，值得推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2] IEC-60270，局部放電測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)[S].endprint