故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用０前言　　隨著變壓器運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，變壓器可能產(chǎn)生初期故障，油中某些可燃性氣體則是內(nèi)部故障的先兆，這些可燃?xì)怏w可降低變壓器油的閃點(diǎn)，從而引起早期故障。　　變壓器油和纖維絕緣材料在運(yùn)行中受到水分、氧氣、熱量以及銅和鐵等材料催化作用的影響而老化和分解，產(chǎn)生的氣體大部分溶于油中，但產(chǎn)生氣體的速率是相當(dāng)緩慢的。當(dāng)變壓器內(nèi)部存在初期故障或形成新的故障條件時(shí)，其產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣量則十分明顯，絕大多數(shù)的初期缺陷都會(huì)出現(xiàn)早期跡象，因此，對(duì)變壓器產(chǎn)生氣體進(jìn)行適當(dāng)分析即能檢測(cè)出故障?！　。弊儔浩鲀?nèi)部放電的原因和部位　　最經(jīng)常造成局部放電的是絕緣體或表面存在的氣泡，如果在變壓器油中或在

2、固體中含有氣泡，則氣泡中的電場(chǎng)強(qiáng)度比周?chē)橘|(zhì)高，而氣泡的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在大氣壓力附近，總是比油或固體介質(zhì)低很多，因此氣泡就首先放電，而其他介質(zhì)仍然保持絕緣性能，就形成局部放電?！　∮捎诮Y(jié)構(gòu)不合理，使絕緣內(nèi)部電場(chǎng)分布不均勻，形成局部電場(chǎng)集中，在電場(chǎng)集中的地方，就有可能使油隙或局部固體絕緣擊穿或固體絕緣表面放電。由于原材料制造或工藝處理不當(dāng)，絕緣體中若有導(dǎo)電雜質(zhì)存在，則在此雜質(zhì)邊緣電場(chǎng)集中，產(chǎn)生局部放電。針尖狀導(dǎo)體或?qū)w表面有毛刺，則在針尖附近電場(chǎng)集中，產(chǎn)生放電。金屬部件帶有尖角、焊渣、毛刺或帶有缺陷，這些部位的電場(chǎng)就要發(fā)生畸變而使場(chǎng)強(qiáng)升高，造成放電。絕緣油中的含氣量過(guò)高形成的氣隙，而氣隙場(chǎng)強(qiáng)高，從

3、而使氣隙首先擊穿形成放電。　　變壓器內(nèi)產(chǎn)生局部放電的部位：導(dǎo)體與絕緣材料中存在的氣隙；絕緣體與材料中搭接縫隙中存在的氣隙；引線(xiàn)與繞組接頭處油紙絕緣中存在的氣隙；繞組端部絕緣的油隙放電；匝間絕緣放電；紙板和角環(huán)的沿面滑閃放電；絕緣體中混有金屬雜質(zhì)的周?chē)鷮?duì)地電位放電等?！　。灿椭袣錃庠诰€(xiàn)監(jiān)測(cè)局部放電性故障的必要性和可能性　　眾所周知，變壓器內(nèi)部的絕緣油、紙、布、漆和木頭等絕緣材料都為碳?xì)浠衔锘蛱妓衔?，在分子結(jié)構(gòu)中碳?xì)滏I（Ｃ－Ｈ）最多，其鍵能最低，因此在分解時(shí)最容易斷裂；而氫氣的生成熱最小，因此在碳?xì)滏I斷裂后氫氣最易生成；又因?yàn)闅錃獾姆肿影霃阶钚?，在油中的溶解度也最小，使氫氣最容易從油中析?/p>

4、后滲透過(guò)高分子膜，使其以最快的速度集聚到檢測(cè)室。因此，選擇氫氣為監(jiān)測(cè)對(duì)象應(yīng)是局部放電性故障早期檢出最理想的故障氣體?！　∮械娜颂岢鲆胰玻ǎ茫玻龋玻┦欠烹娦怨收献罹叽淼奶卣鳉怏w。這確實(shí)如此，但Ｃ２Ｈ２分子中有Ｃ-Ｃ鍵，生成時(shí)必須吸收較大的能量，在局部放電的初期不可能產(chǎn)生，只有在火花放電后期才會(huì)有少量Ｃ２Ｈ２，但此時(shí)距電弧放電很近，惡性事故很快就會(huì)發(fā)生，即使這時(shí)被檢出，也沒(méi)有時(shí)間來(lái)采取防患措施，避免事故的發(fā)生了?！　∮械娜颂岢?，只監(jiān)測(cè)氫氣、水分不能進(jìn)行綜合判斷，而應(yīng)該監(jiān)測(cè)多組分才能作出診斷。這種想法也是很正常的，但是，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的是運(yùn)行設(shè)備，要停運(yùn)不可能只靠油中氣體含量的診斷來(lái)決

5、定設(shè)備立即停電，就是目前試驗(yàn)室的色譜分析，盡管所檢測(cè)的組分很多，判斷的方法很多，也很成熟，但當(dāng)檢出油中氣體含量異常后，也不可能下令立即停電。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的目的主要是對(duì)變壓器內(nèi)部故障起“哨兵”的作用，即在準(zhǔn)確檢出初期故障發(fā)出報(bào)警。為此，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置不僅要求連續(xù)在線(xiàn)，而且要求對(duì)故障氣體的響應(yīng)速度要快。若檢測(cè)多組分只能通過(guò)2個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：①色譜法，這將帶來(lái)取樣、進(jìn)樣和色譜柱分離等過(guò)程，使監(jiān)測(cè)變成間斷進(jìn)行；②用多個(gè)傳感器分別監(jiān)測(cè)各組分，因目前傳感器質(zhì)量不過(guò)關(guān)，近年內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)上述分析，得知選擇連續(xù)監(jiān)測(cè)油中氫氣才是檢出早期局部放電故障的最佳方法?！　。秤椭兴衷诰€(xiàn)監(jiān)測(cè)　　變壓器油是內(nèi)部的主要絕緣材料，

6、水是影響絕緣性能最主要的因素。當(dāng)油中水分含量增加到一定值后，將引起絕緣性能的急劇下降，及至引起事故。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器油中水分含量，不僅可以防止變壓器油絕緣強(qiáng)度降低到危險(xiǎn)水平，而且還可對(duì)變壓器整體的絕緣狀況進(jìn)行評(píng)估。　?。从椭袣怏w在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)具備的功能　　由于油中氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的目的是為了早期檢出局部放電性故障，因此，該裝置應(yīng)具備的最重要功能可歸納為準(zhǔn)、快、簡(jiǎn)3個(gè)方面。所謂準(zhǔn)，就是所選擇的監(jiān)測(cè)對(duì)象應(yīng)該是局部放電初期主要的特征氣體，前面已述油中氫氣是各種故障時(shí)最先產(chǎn)生的特征氣體，更是局部放電性故障的主要特征氣。然而值得說(shuō)明的是目前的離線(xiàn)色譜檢測(cè)，在取樣、貯運(yùn)、脫氣、進(jìn)樣等操作環(huán)節(jié)中，氫氣極易

7、損失，使分析結(jié)果往往出現(xiàn)較大的分散性，因而曾引起一些人懷疑氫氣監(jiān)測(cè)的有效性的?！　∷^快，就是對(duì)故障氣體的反應(yīng)速度要盡量快。因?yàn)榫植糠烹娦怨收系陌l(fā)展速度快，因此要求監(jiān)測(cè)裝置在故障氣體產(chǎn)生２０分鐘后，就應(yīng)發(fā)出報(bào)警，運(yùn)行人員立即向有關(guān)部門(mén)匯報(bào)，進(jìn)行綜合分析后，采取有效果斷的措施，以便防止惡性事故的發(fā)生。這不僅要求采樣、檢測(cè)單元安裝在強(qiáng)油循環(huán)回路上或本身備有循環(huán)油泵，而且油氣分離的透膜要大，以便氣體快速進(jìn)入檢測(cè)室。