徐荣祥 殷 铭

国网湖南省电力有限公司常德供电分公司 湖南 常德 415000

引言

变压器在输配电系统中有着举足轻重的作用,其运行的可靠性严重影响着电力系统的安全与经济运行。变压器运行中,由于各种单复因素的影响,容易出现的故障多样。随着新的大容量变压器的投入使用,能及时地、准确地判断故障类型及部位就显得尤为重要,本文通过阐述变压器相关理论,分析并总结故障类型及原因,探讨故障监测技术,以期为变压器的运行维护与故障诊断提供参考。

1 智能变电站网络结构和技术特点

根据IEC－61850标准,变电站系统的总体架构一般分为“三层,双网”结构,即站控层、间隔层和过程层。其中,过程层一般包含一次性设备,一个合并模块和一个监控模块;分离层一般包含测控设施,保护设施,计量设施,故障录波设施,网络分析综合设施,自备设施,低频低压负荷减小设施等;站控层一般包含：站控,遥控通信部分,在线检测部分,辅助控制部分,综合信息平台等子系统。站控层和间隔层设施利用处理层网络连接,而间隔层和过程层设备通过站层网络连接。智能变压器具有以下技术特性。①测量数字化：对监控检测的信息进行数据化处理,并利用网络读取和使用监控信息,以监控其状况。②控制网络化：基于网络的变压器及其附件的控制。③状态可视化：通过智能电网中的其他设备得到并显示变压器在线检测系统获取并共享的状态信息,则可以在电网中通过多种方式可视化查看变压器的状态数据。④功能一体化：在不影响使用的情况下,完成各个组件与变压器的集成,并统一检测,决策,保护等功能。⑤信息互动化：通过数据网络实现在变电站系统和其他设备之间的数据交换。

2 变压器监测发展概况

早期主要通过现场巡视油温、油位及运行声响,并结合定期检修等对电力变压器进行监测。定期检修有自身的科学依据和合理性,但这种检修模式存在以下弊端：工作量大,检修成本高;缺陷检出率不高;存在过度检修,检修中增加了产生新隐患的几率;检修需停电,增加了误操作几率;新技术发展导致原有检修管理、规程及工艺与实际不符;计划检修周期与设备寿命及故障规律不符等。基于变压器等早期检修模式存在的问题,国家电网公司于2006年初开始推行状态检修,2009年5月,又推出智能电网发展计划。随着智能电网建设的推进,变压器智能在线监测技术成为智能电网的研究热点之一。目前,国内外对变压器在线监测原理研究有多种方法,如变压器局部放电、油色谱分析、铁芯多点接地等在线监测系统,但大多依据单项原理进行产品开发或研究,若想获得变压器各种故障信息,现场需安装多套设备及后台装置,存在占用空间过大及后台装置重复设置问题。

3 优化措施分析

3.1 变压器铁芯多点接地的在线监测 变压器正常运行中,带电绕组通过寄生电容的耦合作用,使铁芯对地产生悬浮电位,存在着电位差,当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时,便产生放电。为了消除这种现象,把铁芯与外壳可靠地连接起来,使它与外壳等电位,但当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时,接地点就会形成闭合回路,造成的环流有时可达数十甚至上百安培,引起局部过热,导致油分解,绝缘性能下降,甚至使铁芯烧坏,造成变压器重大事故。因此在变压器运行过程中,能实时监测变压器铁芯及夹件接地电流变化至关重要。变压器铁芯接地电流监测装置通过检测安装在变压器铁芯接地线上的电流互感器信号,可实时监测变压器铁芯接地电流,并将监测数据传输到后台,结合分析软件实现在线监测及故障诊断。

3.2 变压器油色谱分析的在线监测 变压器油中溶解气体色谱分析的在线监测方法是基于油中溶解气体理论,它直接在现场实现油色谱的定时在线智能化监测与故障诊断。在正常运行温度下,油和固体绝缘材料老化过程主要产生CO和CO2;在油纸绝缘材料中存在局部放电时,油裂解主要产生H2和CH4;在故障温度高于正常运行温度不多时,油裂解的产物主要是CH4;随着故障温度的升高,主要产生C2H4和C2H6;在温度高于1000℃时,油分解产生较多的C2H2;当故障涉及到固体绝缘材料时,会产生较多的CO和CO2。

结语

本文探讨了智能变电站的总体构成和网络架构,描述了电力变压器有待检测的部分和状态信息。在此条件下,探究了智能变压器在线故障诊断技术的体系结构,功能,结构和根本原理。另外,介绍了一种同时保证科技进步和实际需要的相结合的电力变压器智能一体化在线监测系统的典型应用案例。为运维工作职员及时提供参考信息,从而提高资源利用,数据共享和状态自动化的水平。加强变压器在线监测系统的可靠性和变压器故障检测判断的精确性是一个长期的研究过程。随着计算机技术、通信技术和电力系统自动化水平的发展以及新的智能化理论和技术的出现,变压器的监测设备一定会越来越好。由于变压器结构的复杂性以及故障机制和症状之间的多样性,随机性和模糊性,绝缘故障诊断存在诸多困难,需要在后续研究中予以解决。