如何實(shí)施變壓器故障診斷及壽命評(píng)估

1、張浩張浩北京西馬力檢測(cè)儀器公司北京西馬力檢測(cè)儀器公司中國設(shè)備管理協(xié)會(huì)中國設(shè)備管理協(xié)會(huì)設(shè)備在線網(wǎng)絡(luò)化診斷中心設(shè)備在線網(wǎng)絡(luò)化診斷中心地點(diǎn)：山鋼集團(tuán)有限公司地點(diǎn)：山鋼集團(tuán)有限公司時(shí)間：時(shí)間：2013如何如何實(shí)施實(shí)施變壓器變壓器故障診斷及壽命評(píng)估故障診斷及壽命評(píng)估主要內(nèi)容 概述 影響變壓器壽命的因素 故障診斷方法 討論概述 國內(nèi)最高電壓等級(jí)1000kv，容量1000mva*3 根據(jù)2000年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國500kv共有713臺(tái)變壓器，其中進(jìn)口變壓器386臺(tái)，壞了28臺(tái)，國產(chǎn)327臺(tái)，壞了17臺(tái) 國產(chǎn)用料足，運(yùn)行前容易出問題，后期比較穩(wěn)定。進(jìn)口技術(shù)先進(jìn)，但用料少，長期滿載運(yùn)行容易出問題。概述 表征變壓

2、器故障率的盆式曲線故障率時(shí)間影響變壓器壽命的因素 過熱故障 絕緣故障 結(jié)構(gòu)件故障 組件故障過熱故障變壓器過熱故障是常見的多發(fā)性故障。變壓器運(yùn)行時(shí)有空載損耗和負(fù)載損耗。損耗轉(zhuǎn)化為熱量后，一部分提高了繞組、鐵芯及結(jié)構(gòu)件本身的溫度，另一部分向周圍介質(zhì)（如絕緣物、變壓器油等）散出。當(dāng)各部分的溫差達(dá)到能使產(chǎn)生的熱和散出的熱平衡時(shí)，即達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。如果發(fā)熱量過大，則會(huì)發(fā)展過熱現(xiàn)象，最后導(dǎo)致過熱故障。過熱故障變壓器溫升限值變壓器溫升限值變壓器絕緣的熱老化與繞組的熱點(diǎn)溫度有關(guān)，在gb/t15164油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則中規(guī)定了油浸式變壓器繞組的熱點(diǎn)溫度基準(zhǔn)值是98（對(duì)應(yīng)環(huán)境溫度20），在此溫度下絕緣的相對(duì)

3、老化率為1。在80140范圍內(nèi)，溫度每增加6k，其老化率增加一倍，即6度法則，其公式為：根據(jù)該計(jì)算公式可以得出，變壓器在140下運(yùn)行1h，其熱老化率相當(dāng)于98下運(yùn)行128h。6/ )98(2=v過熱故障過熱故障及起因過熱故障及起因 環(huán)流或渦流在導(dǎo)體和金屬結(jié)構(gòu)件中引起的過熱 金屬部件之間接觸不良引起的過熱 散熱或冷卻效果差引起的過熱 異常運(yùn)行或誘發(fā)因素引起的過熱絕緣故障變壓器絕緣系統(tǒng)式變壓器重要組成部分，為了確保變壓器的長期穩(wěn)定工作，變壓器絕緣性能必須滿足gb1094標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電、機(jī)、熱三方面性能的要求，此外還要考慮化學(xué)、老化和環(huán)境的問題。絕緣故障一旦出現(xiàn)，修復(fù)困難且修復(fù)周期長，造成的損失巨大。

4、絕緣故障造成絕緣故障的原因造成絕緣故障的原因 突發(fā)短路 油流帶電 溫度、濕度的影響 雜質(zhì)影響絕緣故障突發(fā)短路突發(fā)短路短路事故是導(dǎo)致變壓器絕緣事故發(fā)生的主要原因之一。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)gb1094.5的規(guī)定，變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)的次數(shù)是三次，三次通過的變壓器合格。短路事故直接的后果是造成繞組變形，進(jìn)而引發(fā)絕緣事故。如果短路電流造成繞組溫度超過變壓器的溫度限值，絕緣材料可能老化。絕緣故障油流帶電油流帶電大容量變壓器一般都采用強(qiáng)迫油循環(huán)的冷卻方式，油流速度比較高，油和紙發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷分離，油流帶走正電荷，紙板表面留下負(fù)電荷。如果電荷發(fā)生積累現(xiàn)象，使得該部位的局部場(chǎng)強(qiáng)增加，局部放電的起始電壓降低，最

5、終導(dǎo)致絕緣擊穿。對(duì)油流帶電的考核時(shí)將油流動(dòng)時(shí)的變壓器的局放電量值與油靜止時(shí)的量值比較，結(jié)果應(yīng)該沒有明顯的差別?，F(xiàn)在執(zhí)行的考核標(biāo)準(zhǔn)是gb/t16274，在其附錄a中規(guī)定了油流靜電試驗(yàn)方法及轉(zhuǎn)動(dòng)油泵時(shí)的局放測(cè)量試驗(yàn)方法。由于油流帶電試驗(yàn)測(cè)得的電流值與結(jié)構(gòu)、材料密切相關(guān)，只能在同類變壓器的相互比較中作為判斷依據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)中并沒有給出限值。絕緣故障溫度、濕度的影響溫度、濕度的影響變壓器為油紙絕緣結(jié)構(gòu)，紙是變壓器主要的絕緣材料。在不同溫度下，紙中的含水量有不同的平衡曲線，溫度升高，紙中水份析出，反之相反。水份對(duì)變壓器絕緣危害很大，紙又是親水性的材料，其絕緣性能隨水份增加成指數(shù)的下降。油也是如此。在dl/t5

6、96電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定了油和紙含水量的臨界值。雖然有關(guān)資料說明，即時(shí)含水量達(dá)到4.5%，紙絕緣的擊穿電壓只下降10%，一般不會(huì)發(fā)生擊穿，但水是極性較強(qiáng)的液體，在變壓器中更容易被強(qiáng)電場(chǎng)所吸引，從而在高電場(chǎng)區(qū)域聚集較多的水分，影響絕緣系統(tǒng)安全。同時(shí)，在溫度較低的情況下，水分會(huì)析出，形成水滴或水膜，對(duì)變壓器安全運(yùn)行造成影響。絕緣故障雜質(zhì)影響雜質(zhì)影響雜質(zhì)的影響主要是使絕緣的局部場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生畸變，導(dǎo)致局部放電，加速絕緣老化，最終導(dǎo)致絕緣事故發(fā)生。雜質(zhì)的影響主要有 ：懸浮導(dǎo)體金屬異物雜質(zhì)結(jié)構(gòu)件故障結(jié)構(gòu)件故障主要是繞組變形以及其他的連接線的松動(dòng)結(jié)構(gòu)件故障主要是繞組變形以及其他的連接線的松動(dòng)。連接線的松

7、動(dòng)會(huì)導(dǎo)致懸浮放電或接觸不良連接線的松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致懸浮放電或接觸不良。繞組變形一般繞組變形一般發(fā)生在短路故障的時(shí)候發(fā)生在短路故障的時(shí)候，在電磁力的作用下在電磁力的作用下，引起繞組損引起繞組損壞或引線移位壞或引線移位。繞組變形會(huì)引起：繞組變形會(huì)引起：線圈匝間短路線圈匝間短路主絕緣強(qiáng)度降低主絕緣強(qiáng)度降低繞組輻向或軸向失穩(wěn)繞組輻向或軸向失穩(wěn)嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致線圈燒毀嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致線圈燒毀。組件故障變壓器組件中，分接開關(guān)和套管的故障率最高。變壓器組件中，分接開關(guān)和套管的故障率最高。分接開關(guān)故障主要有：動(dòng)作不到位或拒動(dòng)作，動(dòng)靜觸頭分接開關(guān)故障主要有：動(dòng)作不到位或拒動(dòng)作，動(dòng)靜觸頭接觸不良，漏油，局部放電接觸不良，漏油，

8、局部放電套管故障主要有：套管質(zhì)量出現(xiàn)缺陷，例如密封、污穢套管故障主要有：套管質(zhì)量出現(xiàn)缺陷，例如密封、污穢、裂紋等，套管介損和局放超標(biāo)、裂紋等，套管介損和局放超標(biāo)還有冷卻器故障，箱體漏油，油泵等組件的故障還有冷卻器故障，箱體漏油，油泵等組件的故障故障檢測(cè)方法直流電阻直流電阻變比變比絕緣電阻絕緣電阻介損介損油分析油色譜低壓阻抗試驗(yàn)局放試驗(yàn)故障檢測(cè)方法直流電阻直流電阻用于判斷導(dǎo)電回路，接頭等部分的問題，例如焊接脫落、斷股、匝間短路、分接開關(guān)錯(cuò)檔跳檔掉檔等。但是無法發(fā)現(xiàn)股間短路問題，可以用負(fù)載損耗變化來發(fā)現(xiàn)。故障檢測(cè)方法直流電阻直流電阻分接檔位阻值故障檢測(cè)方法變比變比用于發(fā)現(xiàn)匝間短路，短線，斷股，錯(cuò)檔

9、，跳檔，繞組變形等問題。故障檢測(cè)方法絕緣電阻絕緣電阻通過檢測(cè)極化指數(shù)，阻值大小。用于發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣受潮，老化等問題故障檢測(cè)方法介損介損介損測(cè)量的量主要有電阻r和電容c，還有他們的比值tg。tg可以發(fā)現(xiàn)絕緣的老化問題。c和繞組的位置有關(guān)，可以發(fā)現(xiàn)繞組變形等問題r可以發(fā)現(xiàn)受潮等問題。測(cè)試方法，介損的測(cè)量主要受到現(xiàn)場(chǎng)50hz的工頻干擾，現(xiàn)在比價(jià)流行的是異頻法，躲開50hz的頻率，采用45或55h故障檢測(cè)方法油分析試驗(yàn)油分析試驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目有耐壓、介損、微水、顆粒度等故障檢測(cè)方法油色譜試驗(yàn)油色譜試驗(yàn)油色譜試驗(yàn)是一種通用的比較成熟的方法，通過氣體不同成分，可以比較靈敏而準(zhǔn)確的判斷故障。用于故障檢測(cè)的氣體組分

10、主要有：甲烷（ch4）、乙烷（c2h6）、乙烯（c2h4） 、乙炔（c2h2） 、氫氣（h2） 、一氧化碳（co）、二氧化碳（co2）等。故障檢測(cè)方法油色譜試驗(yàn)油色譜試驗(yàn)氣體含量判斷法特征氣體判斷法iec三比值判斷法故障氣體速率判斷法回歸法故障檢測(cè)方法特征氣體判斷法故障檢測(cè)方法iec三比值判斷法通過計(jì)算c2h2/c2h4、ch4/h2,c2h4/c2h6,在相同的情況下將這些比值以不同的編碼表示，可以得到不同的故障類型和故障性質(zhì)。在判斷過熱性故障時(shí)，還可以通過經(jīng)驗(yàn)公式估算故障點(diǎn)的熱點(diǎn)溫度。故障檢測(cè)方法低壓阻抗試驗(yàn)低壓阻抗試驗(yàn)主要是變壓器380v的空載損耗和負(fù)載損耗試驗(yàn)。發(fā)生繞組變形時(shí)阻抗的電容

11、分量會(huì)發(fā)生變化，從而使阻抗發(fā)生變化，可以用于判斷繞組變形。目前比較流行的繞組測(cè)試方法是頻響法。故障檢測(cè)方法局放試驗(yàn)局放試驗(yàn)導(dǎo)體間絕緣僅被部分橋接的電氣放電，稱為局部放電。（gb/t7354-2003）局部放電可能發(fā)生在絕緣體內(nèi)部，也可能發(fā)生在表面；發(fā)生在氣體包圍的導(dǎo)體附近的放電，稱為電暈。絕緣體在局放的作用下（高溫或電弧等一系列物理和化學(xué)現(xiàn)象），使絕緣體迅速老化直至擊穿。故障檢測(cè)方法局放試驗(yàn)的特點(diǎn)局放試驗(yàn)的特點(diǎn)與交流耐壓試驗(yàn)相比，局部放電試驗(yàn)是非破壞性試驗(yàn)；局部放電試驗(yàn)具有較高的靈敏度；局部放電監(jiān)測(cè)可以彌補(bǔ)耐壓試驗(yàn)的不足。故障檢測(cè)方法局放的特點(diǎn)局放的特點(diǎn)脈沖性對(duì)稱性相位性故障檢測(cè)方法局放試驗(yàn)方法局放試驗(yàn)方法局部放電