引言
為了使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平,現(xiàn)代變壓器的設(shè)計采用了更為緊湊的絕緣方式,在運行中其內(nèi)部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應(yīng)力水平顯著升高。110kV及以上等級的大型電力變壓器主要采用油紙絕緣結(jié)構(gòu),主要的絕緣材料是絕緣油和絕緣紙、紙板。
當變壓器內(nèi)部故障涉及固體絕緣時,無論故障的性質(zhì)如何,通常認為是相當嚴重的。因為一旦固體材料的絕緣性能受到破壞,很可能進一步發(fā)展成主絕緣或縱絕緣的擊穿事故。所以纖維材料劣化引起的影響在故障診斷中格外受到重視。而且,如能確定變壓器發(fā)生異?;蚬收蠒r是否涉及固體絕緣,也就初步確定了故障的部位,對設(shè)備檢修工作很有幫助。
本文通過研究在故障涉及固體絕緣時,其它特征氣體組分與CO、CO2間的伴生增長情況,提出了一種動態(tài)分析變壓器絕緣故障的方法。并著手建立故障氣體的增長模式,為預(yù)測故障的發(fā)展提供了新的判據(jù)。
1、判斷固體絕緣故障的常規(guī)方法
CO、CO2是纖維材料的老化產(chǎn)物,一般在非故障情況下也有大量積累,往往很難判斷經(jīng)分析所得的CO、CO2含量是因纖維材料正常老化產(chǎn)生的,還是故障的分解產(chǎn)物。
月崗淑郎[1]研究了使用變壓器單位紙重分解并溶于油中的碳的氧化物總量,即(CO+CO2)mL/g(紙)來診斷固體絕緣故障。但是,已投運的變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、選用材料和油紙比例隨電壓等級、容量、型號及生產(chǎn)工藝的不同而差別很大,不可能逐一計算每臺變壓器中絕緣紙的合計質(zhì)量,該方法因?qū)嶋H操作困難,難以應(yīng)用;并且,考慮全部紙重在分析整體老化時是比較合理的,如故障點僅涉及固體絕緣很小的一部分時,使用這種方法也很難比單獨考慮CO、CO2含量更有效。
IEC599[2]推薦以CO/CO2的比值作為判據(jù),來確定故障與固體絕緣間的關(guān)系。認為CO/CO2>0.33或<0.09時表示可能有纖維絕緣分解故障,在實踐中這種方法也有相當大的局限性[3]。本文對59例過熱性故障和69例放電性故障進行了統(tǒng)計。結(jié)果表明,應(yīng)用CO/CO2比例的方法正判率僅為49.2%,這種方法對懸浮放電故障的識別正確率較高,可達74.5%;但對圍屏放電的正判率僅為23.1%.
2、固體絕緣故障的動態(tài)分析方法
新的預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定,運行中330kV及以上等級變壓器每隔3個月進行一次油中溶解氣體分析,但目前很多電業(yè)局為保證這些重要設(shè)備的安全,有的已將該時間間隔縮短為1個月。也有部分電業(yè)局已開展了油色譜在線監(jiān)測的嘗試,這為實現(xiàn)故障的連續(xù)追蹤,提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
電力變壓器內(nèi)部涉及固體絕緣的故障包括:圍屏放電、匝間短路、過負荷或冷卻不良引起的繞組過熱、絕緣浸漬不良等引起的局部放電等。無論是電性故障或過熱故障,當故障點涉及固體絕緣時,在故障點釋放能量的作用下,油紙絕緣將發(fā)生裂解,釋放出CO和CO2.但它們的產(chǎn)生不是孤立的,必然因絕緣油的分解產(chǎn)生各種低分子烴和氫氣,并能通過分析各特征氣體與CO和CO2間的伴生增長情況,來判斷故障原因。
判斷故障的各特征氣體與CO和CO2含量間是否是伴隨增長的,需要一個定量的標準。本文通過對變壓器連續(xù)色譜監(jiān)測的結(jié)果進行相關(guān)性分析,來獲得對這一標準的統(tǒng)計性描述。這樣可以克服溶解氣體累積效應(yīng)的影響,消除測量的隨機誤差干擾。