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安全管理中變壓器早期故障在線監(jiān)測

  
評論: 更新日期:2010年11月14日

1 前言

  變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備,其狀態(tài)好壞,直接影響電網(wǎng)的安全進行。由于變壓器在設計、制造、安裝和進行維護等方面原因使絕緣存在缺陷,抗短路能力降低,因此近年來主變的事故較多,其中威脅安全最嚴重的為繞組局部放電性故障。根據(jù)國家電力公司對2001年全國110kv及以上主變事故的調(diào)查,得知繞組的事故占總事故臺數(shù)的74.6%(福建省網(wǎng)為80%)。因此,提高變壓器安全運行的最主要任務是早期檢出繞組內(nèi)部的局部放電性缺陷。

  目前變壓器在線監(jiān)測項目可分為油中氣體、水分和絕緣兩大類。絕緣監(jiān)測項目主要有介損、泄漏電流和局部放電,其中介損和泄漏電流只能反映總體絕緣狀態(tài),難以檢出局部缺陷;而局部放電在線監(jiān)測的抗干擾技術(shù)尚未得到解決,因此,目前變壓器在線監(jiān)測在很大程度上是油中氣體和水分在線監(jiān)測。近年來,傳感器技術(shù)、微機技術(shù)和油氣分離技術(shù)得到迅速的發(fā)展,為變壓器在線監(jiān)測的實施創(chuàng)造了條件。

  2 變壓器內(nèi)部局部放電的特點

  眾所周知,任何事故都有一個產(chǎn)生、發(fā)展的過程,也就是從量變到質(zhì)變的過程。變壓器內(nèi)部局部放電,也有一個從電暈發(fā)展到爬電、火花放電,最后形成電弧放電的過程。其發(fā)展速度取決于故障部位和故障能量的大小。筆者分析了十幾年來發(fā)生的主變事故,發(fā)現(xiàn)有相當數(shù)量的事故有幾個小時的發(fā)展過程,如1987年1月福建三明后山1號主變(220Kv,90MVA)因高壓B相屏樹枝狀放電引起的事故,2000年7月31日廈門嵩嶼電廠2號主變(220Kv,370MVA)因低壓角接線水平木支架絕緣缺陷引起的事故,以及2002年3月22日廣東大亞灣核電站2號主變C相低壓角接線的短路事故等,都有數(shù)小時的發(fā)展過程。如果選用對故障氣體響應快的監(jiān)測裝置,使其在火花放電階段被檢出,則就有可能防止惡性事故的發(fā)生。

  3 油中氫氣在線監(jiān)測局部放電性故障的必要性和可能性

  變壓器內(nèi)部的絕緣油、紙、布、漆和木頭等絕緣材料都為碳氫化合物或碳水化合物,在分子結(jié)構(gòu)中碳氫鍵(C-H)最多,其鍵能最低,因此在分解時最容易斷裂;而氫氣的生成熱最小,因此在碳氫鍵斷裂后氫氣最容易生成,又因為氫氣的分子半徑最小,在油中的溶解度也最小,使氫氣最容易從油中析出后滲透過高分子模,使其以最快的速度集聚到檢測室。因此,選擇氫氣為監(jiān)測的對象應是局部放電性故障早期檢出最理想的氣體。

  有的人提出乙炔(C2H2)是放電性故障最具代表的特征氣體。這確實如此,但C2H2分子中有CC鍵,生成時必須吸收較大的能量,在局部放電的初期不可能產(chǎn)生,只有在火花放電后期才會有少量C2H2,但此時距電弧放電很近,惡性事故很快就會發(fā)生,即使這時被檢出,也沒有時間來采取防患措施,避免事故的發(fā)生了。

  有的人提出,只監(jiān)測氫氣、水分不能進行綜合判斷,而應該監(jiān)測多組分才能作出診斷,這種想法也是很正常的,但是,我們應該認識到,在線監(jiān)測是運行設備,要停運不可能只靠油中氣體含量的診斷來決定設備立即停電!就是目前試驗室的色譜分析,盡管所檢測的組分很多,判斷的方法很多,也很成熟,但當檢出油中氣體含量異常后,也不可能立即下令停電!在線監(jiān)測的目的主要是對變壓器內(nèi)部故障起“哨兵”的作用,即在準確檢出初期故障發(fā)出報警。為此,在線監(jiān)測裝置不僅要求連續(xù)在線,而且要求對故障氣體的響應速度要快。若檢測多組分只能通過二個方法來實現(xiàn):一為色譜法,這將帶來取樣、進樣和色譜柱分離等過程,使檢測變成間斷進行;二為用多個傳感器分別監(jiān)測各組分,因目前傳感器質(zhì)量不過關,近年內(nèi)無法實現(xiàn)。通過上述分析,得知選擇連續(xù)監(jiān)測油中氫氣才是檢出早期局部放電故障的最佳方法。

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