围屏爬电故障的诊断方法优化

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：换言之,可将这3种气体作为诊断围屏爬电故障的主要特征气体。若能抓住这种“征兆”,就能捕捉到围屏爬电故障。显然,若能对特征气体进行连续监测,对及时有效地检出围屏爬电故障具有重要意义。在多起电力变压器围屏爬电故障中,轻瓦斯保护动作后没有进行处理,变压器继续带病运行,最后酿成防爆器喷油,箱体开裂,线匝严重散乱的恶性事故。所以在围屏爬电故障发生和发展过程中,都会有局部放电征兆。

1.油中溶解气体色谱分析

(1)特征气体法。统计资料表明,在围屏爬电故障爆发前,需要一定的发展时间,所以多数变压器油溶解气体有先兆反应。表1-9列出东北电网7台有围屏爬电故障变压器的色谱分析结果。由表1-4可见,发生爬电故障时,氢气、乙炔和一氧化碳明显增大。换言之,可将这3种气体作为诊断围屏爬电故障的主要特征气体。若能抓住这种“征兆”,就能捕捉到围屏爬电故障。

例如,序号6 是一台SFPS—75000/220 型电力变压器,从1988年4月以来油中气体开始含有乙炔。由此引起人们的注意,并将油色谱分析检测周期由2个月一次缩短至1个月一次。至1989年10月6日乙炔含量一直稳定在1×10-6左右。但是,1989年11月11 日进行色谱检测时,乙炔含量有较大变化,增长到12.4×10-6。随后加强跟踪分析,至11 月16 日油中乙炔含量高达174×10-6,氢为442×10-6,一氧化碳为1002×10-6。表明该变压器中有严重的放电,并涉及固体绝缘,已危及变压器安全运行,因此决定立即退出运行。经吊罩检查发现,在高压绕组相间围屏、支撑长垫块、下部端绝缘上有爬重的树枝状爬电,有的已近贯穿性通道。

再如,序号7 是一台SFPL—80000/220 型电力变压器。1988 年以来发现油中的气体成分及含量有所变化,至1990年6月19日乙炔含量为1.5×10-6,同时,氢、一氧化碳含量也有相应的增长。由此引起注意,仅相隔20天进行色谱分析发现,油中气体变化很大,乙炔为11.3×10-6,氢为69×10-6,一氧化碳和二氧化碳含量均很高。综合分析表明,该变压器有严重的涉及固体绝缘的放电性故障。因此,将变压器退出运行进行检查,发现B相围屏有放电穿孔,并与夹层内的放电碳道相连,形成树枝状放电。

表1-9　色谱分析结果

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应当指出,采用特征气体法进行诊断时,不能只用“注意值”去衡量。因为它不是划分设备有无故障的惟一判据。对气体含量偏低时,应采用绝对产气率判据,即单位运行时间内产生气体的毫升值。对一般隔膜式变压器,乙炔的绝对产气率在0.01～0.1m L/h范围内,可推断设备存在严重故障,应引起注意,此时若能缩短油色谱分析检测周期,加强跟踪分析,是能检出围屏树枝状放电故障的。

(2)三比值法。由东北电网220kV电力变压器围屏爬电故障几个典型例子的色谱分析结果可知,围屏爬电故障变压器油中溶解气体组分三比值编码已出现102、112、202三种情况。这与有关单位的试验研究结果是一致的。故障变压器色谱分析结果还说明,1 (1,0)2、2 (1,0)2这四个编码对诊断断电力变压器围屏爬电故障具有一定的参考价值。诚然,这四组编码的可靠性和实用性还需要在今后变压器诊断中加以进一步检验。

电力变压器围屏爬电故障对应的特征气体三比值编码可能有两种变化过程

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也就是说,电力变压器围屏爬电故障可能存在两种机制:一种是110→112→102→202,即线圈与长垫块接触处长期存在局部放电,然后局部放电导致第一油隙沿长垫块表面击穿,并进一步引起围屏爬电的一个慢速发展过程;另一种是110→112→212→202,即线圈与长垫块接触处出现局部放电后,在短时间内就发展成围屏爬电故障的快速发展过程。故障在哪个阶段爆发是随机的,故障在某一放电阶段存在的时间越长,产气速度越快,那么在该阶段爆发的可能性就越大。

对于慢速发展的围屏爬电故障,气体分析技术将是有效的,在故障爆发前的色谱普查中就能发现故障。对于快速发展的围屏爬电故障,由于产气速度大于气体的溶解速度,在短时间内产生大量自由气体,很快就会促成轻瓦斯保护动作。因此,在前一次油中溶解气体分析无异常的情况下,3～5 个月之后可能有故障爆发。适当地缩短电力变压器(特别是主变压器)色谱分析周期是十分必要的。显然,若能对特征气体进行连续监测,对及时有效地检出围屏爬电故障具有重要意义。东北电力科学院研制生产的BSZ 大型变压器色谱在线监测装置已投入使用,对捕捉该种故障也具有重要作用。

应当指出,对于色谱分析结果异常或轻瓦斯动作的电力变压器,应立即进行跟踪检测。在多起电力变压器围屏爬电故障中,轻瓦斯保护动作后没有进行处理,变压器继续带病运行,最后酿成防爆器喷油,箱体开裂,线匝严重散乱的恶性事故。在今后的电力变压器运行维护中应吸取教训。

2.测量局部放电量

由上述分析,围屏爬电故障首先是从高场强区发生局部放电,然后沿着围屏纸板表面或夹层继续发展,逐渐形成高能量的树枝状放电,最后进一步发展为闪络或击穿。所以在围屏爬电故障发生和发展过程中,都会有局部放电征兆。因而,测量局部放电量可以有效地发现围屏爬电隐患。例如,某SFPSL—63000/220型电力变压器历年 (次)油中溶解气体色谱分析结果是:乙炔由0.7×10-6逐渐增长至5.4×10-6;总烃增长至39×10-6,1984年4 月轻瓦斯保护多次动作,气体点燃呈蓝色火焰,油色谱分析结果中特征气体明显增长,乙炔为44×10-6,总烃为122.1×10-6,判断为“高能量放电性故障”。经在现场对高压侧外施1.05UN/3(133.4kV)试验电压测量局部放电量,其结果是:C相为10000pC,A、B相为10～80pC。说明C 相中有故障,而且较严重。吊罩检查发现,在C 相绕组中部高电位处 (靠B相侧),支撑围屏垫块对围屏纸板放电,将内层击穿 (共3 层围屏纸板),内侧纸板沿面对地有大面积树枝状放电痕迹;B相围屏纸板内侧沿面对地的树枝状放电较轻微。检修处理时,均换用进口的围屏纸板,并将绕组高电位处支撑围屏垫块的尖角修改为电场较均匀的圆角。

该变压器再次投运约166天后,于1984年10月轻瓦斯保护又再次动作。油的色谱分析结果是:乙炔为90×10-6,总烃为187×10-6,其三比值编码为102,判断为“高能量放电性故障”。经在现场施加1.05UN/ pagenumber_ebook=19,pagenumber_book=9 试验电压测量局部放电量,其结果是:B 相为10000～20000pC;A 相为500～600pC;C 相为7000pC。说明B 相和C 相均有故障,而B相较为严重。吊罩检查发现,B相绕组中部支撑围屏垫块对围屏纸板放电,将围屏纸板内侧烧伤 (25cm×20cm),内侧沿面对地有大面积树枝状放电痕迹;C相围屏纸板内侧烧伤;沿面对地树枝状放电情况略轻。

由上述可见,测量局部放电量对诊断围屏爬电故障是有效的,而且它与色谱分析结果具有一致性。显然,若能连续监测电力变压器的局部放电量,对及时检出围屏爬电隐患也具有重要意义。

测量局部放电量的判断可参照规程:

(1)在线端电压为1.5Um/ pagenumber_ebook=20,pagenumber_book=10 时,放电量一般不大于500pC。

(2)在线端电压为1.3Um时,放电量一般不大于300p C。

围屏爬电故障的诊断方法优化

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