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變壓器故障排除方法介紹
點擊次數(shù)：825 發(fā)布時間：2016-12-1
通過對現(xiàn)行檢修檢測體制方法優(yōu)缺點對比，分析了開拓應(yīng)用變壓器類電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的意義，研究了現(xiàn)在變壓器檢測與故障診斷技術(shù)，并對該技術(shù)現(xiàn)今發(fā)展存在的問題和發(fā)展前景進行了介紹。隨著電力負荷逐漸增大，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求日益增高，變壓器類電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)日益受到普遍關(guān)注，越來越多的研究、生產(chǎn)部門正在積極開發(fā)和應(yīng)用該技術(shù)，目前已有全面推廣之勢。在這種情況下，全面、客觀、深入的認識該技術(shù)，了解其目前技術(shù)狀態(tài)，比較、認識其和現(xiàn)行預(yù)防性檢修體系的優(yōu)劣性及關(guān)系，對于正確開發(fā)應(yīng)用和推廣這一新技術(shù)及更好保障電力生產(chǎn)的可靠安全性將具有一定意義。
1.狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的重要性
變壓器是連接發(fā)、輸、配電環(huán)節(jié)的重要電力設(shè)備。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力負荷和電壓等級的增大，變壓器的運行可靠與否對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定影響更加明顯。變壓器在運行時，受到電、熱、機械、環(huán)境等各種因素的影響，其性能會逐漸劣化，運行狀態(tài)變差，可能導(dǎo)致發(fā)生各類故障。
為了盡量減少和避免故障的發(fā)生，長期以來電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)做法是不斷地研究、總結(jié)，實施各種有效的定期預(yù)防性試驗、檢修等方式。與遇到事故維修相比，這種預(yù)防性試驗、檢修方式有著本質(zhì)的進步。但是，定期計劃檢修存在著盲目性，且預(yù)防性試驗大多是離線進行的，試驗時需停機、停電，造成經(jīng)濟損失。對于一些重要的設(shè)備，不能輕易停運，使得定期試驗難以完成。即使能夠停運待檢設(shè)備，也往往因運行中與停運后變壓器狀態(tài)差異，試驗結(jié)果會有偏差。另一方面，檢查維修可能會造成維修過度，對變壓器性能有所損傷。
2.變壓器的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷
變壓器的故障診斷技術(shù)從以時間為基準的方式轉(zhuǎn)變到以狀態(tài)為基準的方式，其內(nèi)容包括狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷兩個方面：前者通過提取故障的特征信號為狀態(tài)維修提供檢修依據(jù)，后者則分析、處理所采集的狀態(tài)信息。變壓器的在線監(jiān)測技術(shù)研究大致包括以下內(nèi)容：（1）故障機理分析；（2）在線監(jiān)測手段；（3）監(jiān)測信息的傳遞、處理和存儲；（4）故障特征量的提??；（5）故障診斷的方法和理論分析。
電力工業(yè)主要采用充油式變壓器，在某些特殊場合也采用干式變壓器或者六氟化硫變壓器。目前國內(nèi)外對于變壓器的狀態(tài)監(jiān)測，多采用局部放電監(jiān)測和超聲定位技術(shù)、紅外技術(shù)、微水分析技術(shù)。對于變壓器的高壓套管，通常采用介質(zhì)損耗因數(shù)的數(shù)字化在線測量技術(shù)。對于故障較多的有載調(diào)壓開關(guān)，采用有載故障診斷在線裝置測量觸點磨損及機械和電氣回路等。除此之外，油溫、線匝繞組溫度、負載電流及電壓、冷卻泵風(fēng)扇運行等參數(shù)也在監(jiān)測之列變壓器狀態(tài)監(jiān)測。涉及到的變壓器主體部件為：磁路繞組及固定絕緣液體的絕緣，氣體絕緣和冷卻系統(tǒng)。擬診斷故障為：過熱行故障、放電性故障、過熱兼放電故障、機械故障和進水受潮等。常用的局部放電監(jiān)測與診斷，多采用電脈沖信號發(fā)生法和超聲法，對電信號和聲信號聯(lián)合檢測去的理想的定量和定位效果，根據(jù)視在放電量、分布圖譜和放電源的定位來判斷故障。油中溶解氣體組分含量的分析（DGA），首先依據(jù)溶解平衡原理采用各種不同原理脫氣，方法如：真空、滲透膜、氣體洗脫等，將油中氣體脫出，再用分離柱進行分離，再經(jīng)檢測器監(jiān)測（如TCD、FID等），或各種原理的傳感器對不同組分氣體進行監(jiān)測，后依據(jù)國內(nèi)外通用的組分比值法或多維圖視法，結(jié)合電氣試驗和離線定期試驗結(jié)果，綜合分析診斷出潛伏性故障。近期還發(fā)展了復(fù)合滲透膜電化學(xué)/燃料電池紅外監(jiān)測等技術(shù)進行油中溶解氣體組分含量的分析。由于DGA分析判斷的準確性已被國內(nèi)外所認可，該技術(shù)成為各國研究的熱點。
3.在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)研究存在的問題
狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷技術(shù)雖然有其不可替代的優(yōu)勢，但在目前情況下，尚存在很多不足和問題需要解決。已經(jīng)安裝投運狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的單位，決不可，不再有安全憂患。由于變壓器有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，運行參數(shù)間并非全部有嚴格的邏輯和定量關(guān)系，其故障現(xiàn)象、故障原理之間具有很大的不確定性，一個故障可表現(xiàn)出多種征兆，監(jiān)測到的幾個故障起因，同時反應(yīng)一個故障征兆，故障與征兆之間關(guān)系模糊復(fù)雜，*用建立的數(shù)學(xué)模型來診斷是十分困難的。這種復(fù)雜的系統(tǒng)都是模糊的系統(tǒng)。而模糊系統(tǒng)的邊界、結(jié)構(gòu)等概念的外延是模糊的，內(nèi)涵是灰色的。也就是說，此系統(tǒng)中，一些信息是確知的，另一些是非確知的，因此，需要采用將性向模糊性逼近的模糊集的數(shù)學(xué)方法來處理這些模糊現(xiàn)象，并將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也注入，才能對變壓器故障診斷這一復(fù)雜系統(tǒng)，找出合適的描述方法。同時還要模擬技術(shù)專家在進行故障診斷時的經(jīng)驗及將經(jīng)驗、規(guī)劃模型化，以計算機替代專家，并以遠程通信方式進行傳輸。除此之外，復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境也給狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的應(yīng)用帶來困難。到目前，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)尚存在以下不足和問題：
?。?）受技術(shù)條件限制，目前發(fā)展較成熟的僅有局放定位儀和部分組分含量的在線色譜儀，而其他反應(yīng)設(shè)備狀態(tài)的項目尚無成熟監(jiān)測。因此，在故障診斷中，很多需采集的信息還必須依賴于離線監(jiān)測。
?。?）早期故障的監(jiān)測信號極弱，設(shè)備運行現(xiàn)場均有較強的磁場和電場干擾，信噪比很低，給狀態(tài)監(jiān)測帶來困難。
?。?）現(xiàn)有的一些監(jiān)測系統(tǒng)，只能反映設(shè)備故障的發(fā)展趨勢，很難提供設(shè)備故障的類型及故障的危急程度。滲透膜存在滲透率衰減，軟件不能適應(yīng)個案的分析、判定。
?。?）現(xiàn)行規(guī)程中沒有狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)要求和指標，使故障診斷中缺乏科學(xué)的判據(jù)。
?。?）現(xiàn)有的監(jiān)測、診斷系統(tǒng)尚不能*實現(xiàn)連續(xù)不斷實時監(jiān)測，所以對突發(fā)性故障不能準確、及時預(yù)報
綜上所述，變壓器類的電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)，可以更迅速、連續(xù)反映設(shè)備的運行狀態(tài)，預(yù)示運行設(shè)備存在的潛伏性故障，提出處理措施，不同程度地延長設(shè)備的服役期，減免不必要的維修干擾，大大降低運行成本，易實行自動化和科學(xué)化設(shè)備管理，是保障電力設(shè)備安全經(jīng)濟運行的有力措施，應(yīng)大力推廣，實施狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷為不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。威斯特小編敬上
傳統(tǒng)方式對變壓器進行檢修過程中存在周期、費用、技術(shù)方面的問題，進而出現(xiàn)變壓器的擊穿、過熱和短路等故障，必須對此進行研究，以變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)為中心，摸索并探討出變壓器狀態(tài)檢修各環(huán)節(jié)和技術(shù)的要點，使變壓器檢查和維修方式得到根本地轉(zhuǎn)變，在技術(shù)、制度、體系方面確保變壓器穩(wěn)定運行，更好地為電力生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化和傳輸發(fā)揮出應(yīng)有的功能。傳統(tǒng)的變壓器檢修存在種種弊端，導(dǎo)致變壓器難于以可靠的檢驗和維護工作實現(xiàn)經(jīng)濟性運行，特別容易因疏漏和過檢出現(xiàn)變壓器受潮、過熱和短路，嚴重影響變壓器的功能。當前檢修工作推行狀態(tài)檢修技術(shù)，狀態(tài)檢修有利于克服傳統(tǒng)檢修方法的不足，以在線檢測和壽命評估的方式有效應(yīng)對變壓器各部件檢修方向的差異性，是使得推廣的電力設(shè)施檢測和維護技術(shù)。
傳統(tǒng)檢修技術(shù)有多種，這是變壓器檢修工作出發(fā)點的不同而形成的，有的檢修工作側(cè)重預(yù)防，因此就有預(yù)防性檢修；有的側(cè)重于周期性檢修，因此就存在定期檢修的方式；有的檢修側(cè)重于故障處理，因此就有事故檢修的種類；有的檢修側(cè)重于檢查和巡視，因此有了巡視檢查型檢修，各種檢修側(cè)重點不同，方法千差萬別，難于形成有機的整體，不利于推廣，更不利于對變壓器故障和隱患的及時排除，還不利于電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定地運行。
2.2 傳統(tǒng)變壓器檢修技術(shù)問題多樣
傳統(tǒng)的檢修技術(shù)都存在自身的優(yōu)點，但同時也有自身不可回避的缺點，例如：定期檢修會造成周期和壽命長的部件出現(xiàn)過檢；預(yù)防性檢修不利于控制變壓器維護的經(jīng)濟成本；事故檢修屬于被動檢修，不具有預(yù)防和先期干預(yù)的主動性；巡視檢查型檢修會受到巡視方式和檢查設(shè)備的影響，而出現(xiàn)各種問題和隱患。并且傳統(tǒng)變壓器檢修技術(shù)和方式中對檢修人員的技術(shù)能力和素質(zhì)有著比較高的要求，如果出現(xiàn)技術(shù)不達標和操作不規(guī)范將會造成變壓器損壞、電網(wǎng)安全事故。
變壓器故障的種類及原因
3.1 變壓器絕緣部位擊穿故障
產(chǎn)生變壓器絕緣部位擊穿故障的主要原因來自于三個方面：受潮、異物、雷擊，當變壓器套管、儲油柜、防爆筒內(nèi)有積水的時候，會降低變壓器絕緣體抗擊穿的強度，進而產(chǎn)生局部短路；當變壓器內(nèi)部殘留導(dǎo)電體、粉塵、雜質(zhì)等異物時，會在正常的電壓下產(chǎn)生放電或磨損問題，進而將絕緣體擊穿；當變壓器遭受雷電的突然襲擊，較大的電流會引起變壓器薄弱的絕緣部位產(chǎn)生擊穿，造成短路。
3.2 變壓器過熱故障
變壓器過熱一般是因異常電流而引起的，根據(jù)經(jīng)驗渦流、環(huán)流、電阻增加、散熱受阻等原因都會產(chǎn)生變壓器過熱，如果過熱不能有效處理將會影響變壓器正常的工作和性能，持續(xù)發(fā)展會產(chǎn)生電力網(wǎng)絡(luò)安全問題，并伴有變壓器火災(zāi)的發(fā)生。
3.3 變壓器短路事故
變壓器在運行中受到器件老化、震動、環(huán)境劇變等方面的影響會在單項接地、兩相對地、兩相間、三相間會產(chǎn)生短路的事故，其中zui嚴重的種類為出口處短路，這會嚴重影響變壓器的安全，處置不當或不及時則會造成重大的電網(wǎng)安全事故。
變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)的要點
4.1 變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)的主要內(nèi)容
4.1.1 變壓器壽命的評估
變壓器壽命評估是狀態(tài)檢測技術(shù)的重要內(nèi)容，也是今后檢測工作的重點，對于判斷變壓器工作狀態(tài)，綜合分析變壓器性能，確定變壓器檢修工作內(nèi)容有著直接的作用和影響。
4.1.2 變壓器在線檢測技術(shù)
變壓器在線檢測技術(shù)包括局部放電在線監(jiān)測、變壓器油氣在線分析、紅外測溫技術(shù)。做好變壓器在線檢測工作需要對變壓器組件采用區(qū)別對待和重點檢驗的方式，這樣有利于提高變壓器在線檢測技術(shù)應(yīng)用的有效性和可靠性。
4.2變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)的主要策略
4.2.1 日常檢查策略
變壓器狀態(tài)檢測工作要基于日常的巡視和檢查工作，要將重點放在分析變壓器的狀態(tài)是否良好。如果有問題，是什么樣的問題，應(yīng)采用什么樣的技術(shù)和方法加以解決。
4.2.2 預(yù)防性策略
有人認為有些試驗應(yīng)盡量少做，會不利于設(shè)備的安全運行[1]。要看到預(yù)防性試驗是不會對變壓器的絕緣造成傷害的。有些試驗方法、手段是非常有效的，如變壓器油的色譜分析。在變壓器運行中，對變壓器絕緣油中所含氣體進行分析。通過其所含氣體的成分就能夠分析出其存在哪些故障，從而使變壓器的一些早期故障被提前發(fā)現(xiàn)，然后通過總的數(shù)據(jù)分析判斷出變壓器是否堅持帶病運行還是停電檢修。
4.2.3針對性策略
變壓器所在系統(tǒng)是否發(fā)生過短路故障、接地故障、是否受到過過電流、過電壓的沖擊，而出口或近區(qū)短路是誘發(fā)變壓器短路損壞事故的首要原因。這對變壓器來說也是非常重要的環(huán)節(jié)，具體問題要具體分析。如果變壓器的短路繞組線圈在外側(cè)，發(fā)生變形的可能性就比較大。如果變壓器不方便停電，就要加強色譜分析試驗并縮短周期，一旦有停電檢修的機會，中型變壓器應(yīng)吊罩檢查，大型變壓器應(yīng)放油后進入變壓器罩內(nèi)檢查。中型變壓器繞組發(fā)生變形的可能性非常大。如果變壓器的短路繞組線圈在內(nèi)側(cè)，變壓器繞組發(fā)生變形的可能性不大，在停電檢修時應(yīng)該做變形試驗進行確定。
4.2.4 溝通策略
做好變壓器狀態(tài)檢修工作必須與變壓器廠家進行及時、有效的溝通。了解所用變壓器型式在其他單位的運用情況，應(yīng)對可能出現(xiàn)的問題，應(yīng)及早做好變壓器大修的技術(shù)和物資準備。
4.3 變壓器狀態(tài)檢修應(yīng)注意的主要問題
4.3.1 廣義上更新變壓器狀態(tài)檢修的管理思想
變壓器狀態(tài)檢修技術(shù)人員技術(shù)素質(zhì)有待提高?，F(xiàn)有運行檢修人員還不*具備實施狀態(tài)檢修所需要的較全面的技術(shù)知識，對狀態(tài)信息的收集方法，尚不熟悉。數(shù)據(jù)資料缺乏。尤其是缺乏全國范圍的同類型設(shè)備及部件的可靠性統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
4.3.2 細節(jié)上強化變壓器狀態(tài)檢修的技術(shù)
變壓器狀態(tài)檢測技術(shù)還應(yīng)該不斷發(fā)展，在變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)等方面還需要提高和完善，現(xiàn)實中應(yīng)該在故障的診斷的正確率、系統(tǒng)的穩(wěn)定性等方面下功夫，力爭有技術(shù)上的突破。綜上所述，變壓器檢修工作需要以狀態(tài)檢修技術(shù)取代傳統(tǒng)的檢修方式，這樣不但可以提高人、財、物的利用效率，而且可以降低變壓器檢修的風(fēng)險，還可以提高變壓器安全的水平，更可以形成變壓器狀態(tài)的全面、動態(tài)的數(shù)據(jù)庫，以便更高的管理層和技術(shù)部門及時掌握。當前，行業(yè)應(yīng)該在管理思想更新和狀態(tài)檢修技術(shù)運用上下功夫，提高狀態(tài)檢修工作科技和管理含量，實現(xiàn)變壓器真正的狀態(tài)檢修，確保變壓器性能穩(wěn)定和安全。