基于内部绝缘缺陷诊断的变压器状态检修技术高翔

基于内部绝缘缺陷诊断的变压器状态检修技术高翔

高翔

特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100

摘要：随着电网的逐步发展，电力设备数量与日俱增，电力设备能否安全可靠地以最佳状态运行，对于提高电力企业生产能力和竞争力，确保能够安全地生产，进而改善整个企业的经济效益，以及整个国家的经济实力，都起着举足轻重的作用。在整个电力系统中，变压器是最关键的设备之一，其工作时的状态会直接影响到整个系统的运行水平。所以，要能及时地、准确地检测出变压器故障和异常状态以及潜在问题，这才能保证采取相应的措施来排除故障，因而变压器的故障诊断技术是值得关注的研究领域。

关键词：变压器；评估诊断；状态检修技术

引言

变压器的内部结构非常复杂，故障种类很多。具体的信息是非常不确定的。因此，有必要尝试使用各种监测方法，从而可以大大提高诊断结果的可靠性。提高。使用不同的故障诊断方法，对于同一组数据有时会得到不同的诊断结果。为了克服单一方法的缺陷，尽可能多地使用多种方法的优点，并且使用组合诊断的思想来评估变压器。通过在线连续监测变压器局部放电，振动，油气，温度和大量实时数据，采用人工智能技术，如模糊理论，神经网络和实例推理，结合内部结构特点的设备来实现高压设备的内部绝缘故障。分析和状态评估，实现故障跟踪，故障评估，故障定位和内部绝缘故障的故障预警，从而产生有效的评估结果。

1变压器故障类型

1.1放电故障

击穿故障：绝缘击穿是变压器最严重的失效模式。变压器差动保护，轻重型气体和压力释放装置都可能脱扣并跳闸。在严重的情况下，变压器油箱可能会爆炸并着火，这对电网的安全运行构成最大的威胁。常见故障点可能会发生故障，例如绕组静态屏蔽输出线，内绕组引出线，绕组绝缘角环以及绕组层间和相间绝缘故障。悬浮放电失败：可能发生在变压器中的任何松散连接的金属部件。一般来说，潜在的悬浮放电不会很快导致绝缘击穿。这主要是由油层色谱分析异常和局部放电增加引起的。它更容易找到和处理。局部放电故障：可能出现在电场集中或绝缘材料较差的任何位置，如高压引线，高压绕组静电屏蔽引出线，相间外壳和绕组匝数。

1.2过热故障

变压器的过热故障主要分为两大类：一类是电流回路的过热，如分接开关或引线连接接触不良等；另一类是磁回路的过热，如铁心多点接地、硅钢片局部短路以及全星形变压器的过热故障等。

1.3变形故障

变形缺陷主要是由于变压器短路电阻不足导致变形失效。一些具有较早生产时间的变压器受到当时的设计和制造水平的限制，并且它们的短路电阻不足。在某些制造商的设计和制造过程中缺乏成熟的经验也可能导致短路电阻不足。如果发生出口或近场短路，绕组变形损坏的可能性将很高。变压器导线的抗弯曲性差以及绕组与铁芯之间的紧密性使得变压器中的绕组容易由于向内的径向力而变形。同时由于轴向绕组尺寸偏差等原因，会导致轴向不稳定。

2变压器在线监测技术

2.1局部放电在线监测技术

局部放电监测包括超高频监测，超声波检测，高频电流和异常地芯电流监测。该系统采用小波去噪技术，自适应滤波技术，窄带干扰消除技术，消除现场监测的干扰信号，并可提供单个放电脉冲的时域，频域和时频分析，提供PRPD，PRPS的统计分析和指纹。，可自动识别放电故障类型，可进行电声，电声，声学多点定位供电，三维空间显示，可对多个故障点进行放电跟踪，同时提供连续供电的在线跟踪定位模式，可以锁定放电位置，实时跟踪其位移，强度变化，跟踪其放电类型的变化。

2.2铁心接地在线监测技术

通过连续监测铁心接地电流，可及时发现由于铁心多点接地所引起的铁心局部过热，可有效避免由铁心局部过热引起的变压器故障。

2.3振动在线监测技术

通过对变压器振动的连续监测，同时结合历史指纹图以及变压器空载和负载状态的相关振动监测分析结果，达到可及时发现变压器内部的机械类故障（铁心紧固件松动、绕组变形等）水平，通过试验数据总结出故障判据进行故障频谱对比分析。

2.4温度在线监测技术

大多数高压电气设备在出现故障前会经历不正常的温升，局部过热是导致绝缘老化的主要因素之一。因此，通过红外测温技术监测温升异常是当前电力领域之一。重要的故障检测方法是状态检测工作的重要组成部分。温度监测采用集成在线红外热像仪和可见光摄像机对现场各个测点进行预置，自动对高负荷设备进行多次温度和图像扫描，重点关注被监测的连续测温和发展趋势部分。变压器温度监测可以清楚地观察故障的位置和严重程度。

3变压器状态评估诊断

3.1基于局部放电的变压器状态评估诊断

局部放电是指在电场的作用下绝缘介质的局部区域被破坏的放电现象。根据不同的放电机理可分为：汤姆逊放电，流光放电和热电离放电。从局部放电的角度可分为：尖端放电，内部放电和表面放电。根据局部放电变压器产生的声，光，电，热等现象，目前的局部放电检测方法包括脉冲电流法，超声波检测法，射频检测法，光检测法和UHF检测法。（1）脉冲电流法。脉冲电流法是一种广泛使用的检测方法。该方法通过检测阻抗或HFCT来检测局部放电。通过测量变压器末端的套管端部，壳体，中性点和铁芯等处的脉冲电流，确定变压器是否具有局部放电。在线监测通常使用HFCT来收集局部放电信号，并且HFCT通常使用Rogowski绕组缠绕。（2）超声波测试。当变压器内部放电时，不仅产生电脉冲信号，而且产生超声波信号。变压器中的超声波信号通过附着在容器壁上的超声波传感器收集，以检测局部放电功率的位置和大小。（3）射频检测方法。射频检测是一种高频局部放电测量，其检测频率可达30MHz。传感器用于监测变压器的中性点，或者传感器直接截取变压器局部放电产生的电磁波信号。最常用的传感器是Rokowski绕组，电容传感器和射频传感器。

3.2基于振动的变压器状态评估诊断

变压器振动主要来自铁芯和绕组。变压器铁心由堆叠的硅钢片组成。硅钢片在强磁场下的磁致伸缩引起铁芯振动。振幅与激励电压的平方成正比。由于磁致伸缩变化周期正好是工频功率周期的一半，所以磁致伸缩感应变压器本体振动是工频的两倍，即100Hz，作为其基频。绕组振动是由流过绕组的电流产生的电磁力引起的。振动的幅度与绕组电流的平方成正比。基频是当前频率的两倍，即100Hz是其基频。由绕组和铁芯引起的振动通过不同的路径传输到变压器箱壁。因此，通过收集分析箱壁的振动信号，可以监测变压器中铁心和绕组状态的变化。

3.3变压器综合评估诊断

建立了与变压器评估和诊断有关的技术模型，包括：热平衡模型，绝缘老化模型，过载模型，冷却模型和综合评估模型。综合变压器评估模型使用热平衡模型，绝缘老化模型，过载模型和冷却模型输出结果。结合所有实时监测数据和历史监测数据，对变压器的运行状态进行综合评估，形成变压器健康指标。基于多监测方法，结合变压器状态综合评估与诊断技术，结合变压器综合评估模型，变压器结构与性能特点，维修经验数据与变压器故障数据库与特征数据库，实时变压器综合状态评估故障诊断。

结语

研究变压器在线评估诊断方法，通过变压器在线监测数据来监测变压器内部潜伏性故障，了解故障发生的原因，掌握故障的发展趋势和严重程度，主要包括判断有无故障、故障类型、故障的严重程度并提出相应的处理意见。并且需要根据多种监测技术手段对变压器故障进行综合诊断。某些非故障原因也会使变压器存在故障特性，因此判断设备内部有无故障时，应特别注意防止这些非故障因素产生干扰判断结果。

参考文献

[1]董其国．电力变压器故障与诊断[M]．北京：中国电力出版社，2000.

[3]Q／GDW169-2008，油浸式变压器（电抗器）状态评价导则[S].