變壓器設備的狀態(tài)監(jiān)測研究案例分析1.1變壓器故障的種類電力變壓器是輸電和變壓過程中的主要設備，在輸電和變壓中起著重要作用。變壓器也被稱為“主變壓器”。主變壓器通常在室外使用，但由于六氟化硫包圍的電氣設備被廣泛使用，110kV變電站的主變壓器大多在室內(nèi)運行。設備的質(zhì)量和安裝的過程是設備發(fā)生故障的主要原因之一，設備監(jiān)測和設備維護顯得格外重要REF_Ref91680894\r\h[2]。(1)主變壓器的基本構(gòu)成大型主變通常采用油浸式結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)大都是一樣的，一般由變壓器主體、冷卻器、油枕、分接開關(guān)、升高座套管出線和二次系統(tǒng)組成。(2)主變故障原因分析1、繞組故障。主變繞組故障包括繞組變形、位移、短路等。繞組故障主要是因為制造工藝，和繞組本身有非常大的關(guān)系。變壓器的主要故障是內(nèi)部繞組發(fā)生故障,尤其是繞組短路放電和過熱發(fā)生,引起繞組燒壞,導致變壓器油的溫度急劇升高,體積增大,從而導致輕重瓦斯動作,如果來不及解決問題主變壓器還會爆炸，危害國家經(jīng)濟的發(fā)展。2、鐵芯故障。如果鐵心沒有充分地接地，那就會變成很強的電場。在靜電感應下，鐵心處于懸浮狀態(tài)，可能輕易向地面放電，非常危險。在另一種情況下，鐵心在多個點上接地，形成閉環(huán)。變壓器的氣體在磁通量的作用下形成循環(huán)，電流過熱引起持續(xù)的分解，最終使輕和重氣體繼電器啟動并動作，切除有問題的變壓器，確保變壓器能夠安全、穩(wěn)定的運行。3、分接開關(guān)故障。分接開關(guān)分為有載和無載兩種。簡單分析有載開關(guān)的故障，開關(guān)過程中的過渡電阻擊穿、燃燒和電弧放電是有載開關(guān)的主要故障。密封圈密封不嚴或經(jīng)年變化導致上蓋和箱底脫落。4、引線套管故障。主變壓器和外部插座中間部分的繞組是引線，引線的安全性直接影響其焊接性能。短路，接觸電阻增加，電路損壞，引線故障的可能性最大。短路或接觸不良都會導致局部過熱和燒壞線路，導致主變壓器停電。進出油箱的裝置是情況。套管是主變壓器的薄弱環(huán)節(jié)。由于電容器件的特性，長期暴露在自然和機械力作用下會引起以下情況:外殼位移、龜裂，甚至爆炸。住宅傾向的不適當?shù)慕拥貙е录舛朔烹?，甚至局部燒傷?、絕緣或密封不良。在變壓器的事故中，絕緣損壞的可能性最高。隨著主變壓器電壓等級和容量的增加，絕緣損壞現(xiàn)象越來越嚴重。當系統(tǒng)中產(chǎn)生過電壓和過電流時，會影響變壓器的電氣絕緣性能。過電壓可能損壞絕緣，過電流可能加速絕緣的老化。密封不良的原因是接頭、螺絲壓連接不均勻、焊接不牢固、有無凹坑、密封圈不均勻等，加工過程中容易漏油的部分現(xiàn)象。1.2變壓器的故障診斷大型主變壓器受廠家設計的結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)的水平、安裝人員操作等因素的影響，在長期運行、過載、短路、大氣過電壓等因素的影響下，有可能引起各種錯誤動作。大型變壓器遭受故障，就會造成大規(guī)模停電，會降低國家經(jīng)濟的發(fā)展，對居民生活造成嚴重影響。所以，在判斷變壓器出現(xiàn)不正常運行后，為了計劃合適的維修時間，排除事故，有必要對故障進行適當?shù)姆治?，評估故障原因，判斷故障地點。同時，基于故障原因制定合理的運行維護管理方法，確保變壓器的安全運行。以下是一些常見的故障及其原因。1.2.1內(nèi)部故障的現(xiàn)象和原因由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復雜，電壓越高的地方，電場就越強，可能會發(fā)生許多異常狀況，因此對大型變壓器的故障進行分析和預測顯得非常不容易。變壓器內(nèi)部故障的原因、檢測方法、處理方法將是接下來的重點。內(nèi)部故障分為以下兩類REF_Ref91680160\r\h[5]。電路部分磁路部分高低壓套管、引出線、繞組與分接開關(guān)等鐵芯、夾件、穿心螺桿、方鐵和墊鐵等(1)電路部分故障：變壓器套管、引線、繞組、分接開關(guān)的故障形式，常用的絕緣油的層析分析和預防性檢測測試，如接觸不良、部分地方溫度太高或漏電等。輕或重瓦斯氣體的保護是由內(nèi)部故障導致的。在變壓器重瓦斯保護動作后，會切斷變壓器的運行狀態(tài)，應斷電開展檢查，不能繼續(xù)使用。確定故障的原因或?qū)Φ跣具M行檢測操作后才能投入運行，在進一步使用它之前必須完全清楚發(fā)生故障的原因。故障的詳細內(nèi)容如下：1、高壓出口套管故障故障類型故障原因故障檢測方法處理方法電容型套管被一些安裝人員誤用，密封性不好導致滲漏油、進水口因潮濕的環(huán)境受潮、電容層被擊穿、接地小套管在安裝拆卸的時候斷線等由于密封不好，漏油，環(huán)境潮濕受潮，絕緣損壞。接地小套管的制造水平、運輸過程或進行拆卸、安裝的過程操作不當。采用絕緣油層析分析、外殼介電損耗、冷凝測量、絕緣電阻測量等方法確定外殼。當測量結(jié)果發(fā)生巨大變化或超出標準時，需要對測試數(shù)據(jù)進行徹底的分析，以便做出明智的決定。如果測試數(shù)據(jù)不夠多不夠清晰，就無法確定發(fā)生故障的位置和原因，可以使用臨時減少監(jiān)測時間對變壓器進行連續(xù)監(jiān)測。當套管不夠干燥，電容芯被破壞時，應把套管拆下并返廠進行維修。小套管斷線需要工作人員把套管取下來開展焊接。2、引線和繞組故障故障類型故障原因故障檢測方法處理方法高壓部分的引線脫焊、焊接過后不牢固或開焊，引線和套管螺絲壓力機之間接觸不良，并聯(lián)之間的導線短路是由外部短路后，導致繞組變形或工藝水平不高引起的。檢測使用了油箱絕緣的色譜分析和繞組和外殼的直流電阻測試。檢查吊著的鐵芯或蓋，檢查薄弱的焊縫。螺絲需要在導電性的接觸面研磨和壓縮。繞組故障嚴重時，需要更換繞組。當問題太小，不能發(fā)現(xiàn)并解決，瓦斯保護會在發(fā)生嚴重的故障時動作，切除故障，保證變壓器的安全，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、分體式開關(guān)故障故障類型故障原因故障檢測方法處理方法觸頭之間接觸不良，觸點之間短路或?qū)Φ胤烹?，分接開關(guān)引線沒有固定。由于制造問題、安裝不當、操作、維護和其他原因，導致彈簧壓力不足、接觸不良、導線閉合不良、開關(guān)接觸的位置被氧化、開關(guān)未復位。對油箱進行分離油層析析，并對繞組和插座進行直流電阻檢測。請確認吊芯或吊罩，如果開關(guān)觸點有輕微溫度上升或電弧放電的痕跡，維修后可再次使用。如果嚴重燒傷，需要更換分接開關(guān)和修理損壞的導線。(2)磁路部分故障故障類型故障原因故障檢測方法處理方法從夾子到鐵芯，從螺絲堆到鐵芯，四方形鐵，以及室內(nèi)裝飾掛件的絕緣損傷。設備在制造過程中或在運輸和操作過程中發(fā)生振動，從而導致鐵芯松動、硅鋼板變形、絕緣不良或鐵芯材料損壞，造成多點接地。采用色譜分析法確定燃料箱內(nèi)絕緣油的螺桿絕緣，采用懸架螺桿絕緣。長距離運輸變壓器時，應測量鐵心的絕緣情況。測量運行中的爐心的接地電流?；谙嚓P(guān)的對策，接地電流不能超過100mA如果不能及時斷開接地電流，可以將電阻電流限制器臨時連接到爐心的接地電路。通常，電流應該調(diào)整到小于300mA如果可能的話，有必要檢查起重機的鐵芯，解決底板存在的問題，增加絕緣之間的距離，替換受損的絕緣器件。為了防止變壓器鐵心附件產(chǎn)生較大的靜電感應，鐵芯采用一點接地方式較多，但由于制造工藝水平或長期運行，導致兩點以上接地方式問題較多。由于不同位置的電壓不相同，電位也不相同，會產(chǎn)生循環(huán)，導致部分區(qū)域溫度過高、鐵芯損壞。接地故障嚴重時，接地電流變大，并引起輕瓦斯保護動作。(3)絕緣油油質(zhì)下降絕緣油的電氣擊穿強度下降，介質(zhì)損耗值增加。故障原因故障檢測方法處理方法油中的濕氣或隔熱材料的長期劣化。絕緣油的質(zhì)量測試、介質(zhì)損耗測試、絕緣油的耐壓測試使用新的油，提高油的保護性能總之，變壓器繼電器保護裝置，監(jiān)測到外部的異常情況和油分離中的異常氣體的異常特性等，裝置會發(fā)出信號通知工作人員，延時切斷變壓器的運行。確認聲音大小，尺寸和位置，繼電器動作。電源變壓器測試的安裝和氣體分析，例如帶電狀態(tài)和系統(tǒng)操作，油箱外殼的油，絕緣油樣品和氣體繼電器中的氣體。在徹底的分析之后，維修人員可以確定故障的正確位置和范圍。這使設備的控制和維修變得容易，并使設備迅速恢復投入使用。當故障特性不足以確定問題的原因時，如果想迅速確定故障的地點和程度，在現(xiàn)場監(jiān)測變壓器的狀態(tài)，可以臨時啟動變壓器來判斷變壓器的故障。確定故障的性質(zhì)后，變壓器就不能繼續(xù)運行，需要立即斷電進行維修。繞組的故障和絕緣的檢測方法有絕緣電阻和吸收率、繞組直流電阻、變壓器變比、介電損耗因素及電容量、絕緣油層析等。判斷不正常狀態(tài)或發(fā)生故障的程度，變壓器的位置。當變壓器內(nèi)部故障引起部分區(qū)域溫度升高時，油、絕緣紙和其他絕緣材料會因為高溫而導致老化。產(chǎn)生H2、CO、CO2、低分子量的烴類，這些氣體容易溶于絕緣油中，絕緣油中溶入了非常多的氣體，特別是在變壓器發(fā)生初期不正常運行時，少量的氣體被溶入油中，不能讓輕微的氣體保護動作，所以很難找到。不過,油中氣體的組成,分析氣體在絕緣油中的含量,這是油中氣體分析方法,因此質(zhì)量共,氣體色譜等儀器的使用,根據(jù)種類的石油、天然氣的位置和量,是天然氣的組成、含量、變化的程度不同而不同。該方法可用于檢測小而輕微的缺陷，如不容易確定的局部鐵心缺陷，或在初始階段緩慢進行，但無法預測的狀態(tài)，如絕緣不良等。1.2.2外部故障的現(xiàn)象和原因變壓器容易出現(xiàn)漏油、防爆筒、油標破裂、風扇、潛油泵、溫度計損壞等不正常運行現(xiàn)象，這些都可以通過簡單的維修進行處理，但也需要從外部觀察到。具體現(xiàn)象和原因如下:現(xiàn)象運行時溫升異常異常噪聲與振動異味、變色漏油氣體繼電器中的氣體異常瓷面損壞防爆（或壓力釋放）裝置作用原因超負荷操作;環(huán)境溫度太高了。散熱裝置被污染，冷卻裝置發(fā)生故障。冷卻閥停止工作。損壞的溫度指示器;內(nèi)部障礙等。過載;網(wǎng)絡頻率不穩(wěn)定。內(nèi)部拉鏈不緊，接地不充分，懸架排出。冷卻裝置機械故障;金屬零件的諧振;斷路器的驅(qū)動部分有缺陷。陶瓷表面梯度緊固件不牢固;接觸面溫度過高;過負荷、配件過濕。密封條的老化;焊接不緊。金屬部分有砂眼。螺絲的固定部分沒擰緊。由于有害的自由放電，絕緣體劣化，導電部的溫度過高。鐵心絕緣不良;潛油泵機械故障放電燒傷是由過電壓或污垢引起的。繼電保護裝置起動時，判斷為內(nèi)部故障。如果沒有保護，呼吸器就無法正常呼吸。1.3變壓器在線監(jiān)測裝置1.1.1在線監(jiān)測變壓器的油色譜油色譜儀在線監(jiān)測設備必須安裝在變壓器的恒溫防火墻上，這樣才能和變壓器融為一體，方便運輸與裝設，如果該變壓器不符合要求，可以安裝在附近的變壓器上。油相色譜儀在線監(jiān)測裝置還有其他優(yōu)點:它可以監(jiān)測其他充油設備的備用進油接口。油色譜在線監(jiān)測設備能夠檢測絕緣油中的CH4、CO2、C2H2、C2H6、C2H2、H2和CO等溶解氣體。1.1.2在線監(jiān)測油中的可溶性氣體可溶性氣體在線監(jiān)測是氣相色譜分析技術(shù)的補充和輔助?，F(xiàn)在，在線的可溶性氣體檢測方法主要有:薄膜滲透取氣法、真空抽取法、載氣和空氣循環(huán)取氣法。持續(xù)觀察氣體產(chǎn)生的動態(tài)過程，是油中可溶性氣體在線監(jiān)測的特點。這種技術(shù)可以快速地發(fā)現(xiàn)超出上限的特征氣體，排除它們，防止?jié)撛诘奈ｋU，是維護和管理設備的簡單方法。每種缺陷都有不同的特征氣體。經(jīng)常把H2、CH4、C2H4、C2H6、CO、CO2的含量和這兩種氣體的比例用來鑒別故障。變壓器故障也可以用傳感器檢測到的超聲波信號來鑒別。單一氣體監(jiān)測可以使用油中可溶性氣體的在線監(jiān)測。不管使用哪種類型的監(jiān)測方法，監(jiān)測行進的氣體都需要各種各樣的傳感器和檢測器。在油流附近安裝油中可溶性氣體在線監(jiān)測設備是最合適的。這樣更容易及時發(fā)現(xiàn)可溶性氣體。這樣可以保證在線監(jiān)測的實時性。1.4變壓器的在線監(jiān)測的范圍目前國內(nèi)外變壓器的在線監(jiān)測范圍非常廣泛，包括:變壓器在線監(jiān)測的范圍及應用使用光纖傳感器對熱點局部放電，包括電氣部分局部放電、聲音局部放電、特高頻局部放電和靜態(tài)局部放電對油中可燃氣體含量，并對7種特征性氣體的含量進行分析:H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，CO和CO2對套管功率因數(shù)和電容對冷卻設備的功能（如風扇、油泵轉(zhuǎn)換狀態(tài)等）對油的濕度、溫度和酸度對負荷電流對絕緣紙濕度和輸送對繞組上部與下部油溫對結(jié)構(gòu)件夾緊力對鐵心接地故障、繞組瑕疵安裝感應器提供漏油信息對儲油罐中的油量對介電與電力系統(tǒng)瑕疵1.5在線監(jiān)測變壓器的鐵芯鐵心多點接地，在變壓器故障中比較容易發(fā)生，這占了很大的比例。如果變壓器的鐵心連接在一個小傷口上，那么色譜分析是檢測不出來的。很多誤差的原因是使用鉗形檢流計測量了接地電流。在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)由電流互感器、電流繼電器和安培表組成。其工作原理是基于接地故障的擾動所生成的循環(huán)，判斷其鐵心是否存在接地現(xiàn)象。當前值超過設定值，設備顯示當前值時，當前繼電器起作用并發(fā)出警報。1.6在線監(jiān)測變壓器繞組的熱點工作原理油浸變壓器繞組的熱點溫度上限是由國際電工委員會確定的244.4華氏度。在變壓器正常工作過程中，因為繞組溫度高于284華氏度，所以變壓器內(nèi)部會有CO、CO2和H2O生成。在低于284華氏度的溫度下，變壓器繞組一般沒有氣體特性。繞組熱點溫度在線監(jiān)測方式繞組的溫度是指在繞組導線附近放置的傳感器進行測量的溫度，用來監(jiān)測繞組的溫度變化狀況。用光纖傳感器和螢火光纖溫度計對繞組溫度進行測量測量。安裝傳感器的地點和數(shù)目是在線監(jiān)測繞組溫度的重要技術(shù)。1.7在線監(jiān)測變壓器油的性能指標變壓器在穩(wěn)定運行的過程中，變壓器的油質(zhì)會開始老化，積累到一定時間，變壓器的絕緣就會降低，使變壓器不能正常工作。有很多方法可以監(jiān)測變壓器油的變化。特別是當機油的性能與溶解氣體的含量有關(guān)時