變壓器是電力系統(tǒng)中重要的也是昂貴的關(guān)鍵設(shè)備，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和轉(zhuǎn)移的重任，變壓器的正常運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全、可靠地經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和供用電的重要保證，因此，必須最大限度地防止和減少變壓囂故障或事故的發(fā)生。但由于變壓器在長期運(yùn)行中，故障和事故是不可能完全避免的。引發(fā)變壓器故障和事故的原因繁多，如外部的破壞和影響，不可抗拒的自然災(zāi)害，安裝、檢修、維護(hù)中存在的問題和制造過程中留下的設(shè)備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長期運(yùn)行后造成的絕緣老化、材質(zhì)劣化等等，已成為故障發(fā)生的主要因素。
變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架
正因?yàn)樽儔浩鞴收系牟豢赏耆苊猓?i>對故障的正確診斷和及早預(yù)測，就具有更迫切的實(shí)用性和重要性，重要用電單位對變壓器的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測正在逐漸推廣普及。
變壓器監(jiān)測裝置
變壓器主要監(jiān)測參數(shù)如下表所示：
變壓器油中溶解氣體組分和水分感知
新型無載氣免維護(hù)型油中溶解氣體在線感知裝置
新型變壓器油色譜在線感知系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動定量循環(huán)清洗、進(jìn)油、油氣分離、樣品分析，數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)報(bào)警；快速地在線感知變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備的油中溶解故障氣體的 含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統(tǒng)早期預(yù)報(bào)設(shè)備故障隱患信息，避免設(shè)備事故，減 少重大損失，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
變壓器鐵芯接地泄漏電流感知
主變壓器加裝鐵芯接地泄漏電流監(jiān)測裝置，該裝置采用嵌入式結(jié)構(gòu)、就地測量、數(shù)字傳輸，針對變壓器鐵芯接地和變壓器油溫實(shí)施在線感知及診斷，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣受潮或受損、鐵芯多點(diǎn)接地、箱體內(nèi)異物、油箱油泥沉積等故障。當(dāng)變壓器鐵芯泄漏電流達(dá)到報(bào)警限值時(shí)，自動發(fā)出報(bào)警信號，對事故做到早預(yù)防早處理，為此類設(shè)備的狀態(tài)檢修提供可靠技術(shù)依據(jù)。
變壓器振動與噪聲感知
變壓器綜合振動監(jiān)測裝置采集主機(jī)電力變壓器繞組、鐵芯及附件諸如油泵、風(fēng)機(jī)的振動引起了整體的振動。當(dāng)繞組的壓緊力下降時(shí)，變壓器整體的振動特性也將發(fā)生變化。因此可以從箱體的整體振動信號的分析得出變壓器整體振動及繞組緊固情況。
電力變壓器振動監(jiān)測系統(tǒng)采用在線式測振儀進(jìn)行電力變壓器振動信號的現(xiàn)場采集，隨即 存儲于測振儀，隨后可通過 USB 接口導(dǎo)入安裝有專用分析、診斷軟件的用戶計(jì)算機(jī)做進(jìn)一步分析。
變壓器局部放電感知
電力變壓器局部放電信號高速采集裝置采用高速信號采集技(ADC+FPGA+ARM)， 兼容高頻脈沖電流、超聲波、暫態(tài)對地過電壓及超高頻局部放電傳感器，能準(zhǔn)確的監(jiān)測設(shè)備內(nèi)可能產(chǎn)生的局部放電信號，并具有良好的抗干擾能力，可滿足現(xiàn)場相對復(fù)雜的電磁環(huán)境和高頻信號干擾的要求。
電力變壓器局部放電信號高速采集裝置采集單元單通道采樣率最高可達(dá)100M/S，具有極強(qiáng)的信號捕捉能力。可獨(dú)立安裝在被監(jiān)測變壓器附近，周期性地對被監(jiān)測電力設(shè)備進(jìn)行掃描，捕捉變壓器中發(fā)生的各類放電的原始信號。針對電力設(shè)備內(nèi)局部放電頻譜寬的特性，采用多通道同時(shí)采集方式，并兼容不同類型局部放電傳感器。通過多路通道信號的采集、濾波、 比對，確保檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)、完整、可靠，最大限度地減少和消除干擾信號。
變壓器聲電聯(lián)合局部放電現(xiàn)場檢測示意圖如下：
接觸式超聲傳感器
將傳感器貼在變壓器油箱外殼表面，適用于固體及充油設(shè)備的局部放電信號源探測，能有效檢出油浸式設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷。
變壓器繞組溫度監(jiān)測
變壓器油溫關(guān)系到變壓器的絕緣材料的壽命，當(dāng)變壓器內(nèi)有機(jī)絕緣材料老化時(shí)，其機(jī)械 強(qiáng)度降低，無法承受正常工作的外力。最終導(dǎo)致變壓器發(fā)生電氣故障，無法工作。對于按照 GB1094設(shè)計(jì)的變壓器，在熱點(diǎn)溫度 98℃下相對熱老化率為 1。此熱點(diǎn)溫度與“在環(huán)境溫 度為 20℃和熱點(diǎn)溫升為 78K 下運(yùn)行”相對應(yīng)。相對老化率定義為：
此函數(shù)表示相對老化率隨熱點(diǎn)溫度變化規(guī)律，從公式中可以看出溫度每增加 6 度，相對老化率增加一倍。變壓器油溫監(jiān)測示意圖
在線電能質(zhì)量監(jiān)測
認(rèn)證級在線電能質(zhì)量監(jiān)測裝置具有強(qiáng)大的電能質(zhì)量分析、高端 RTU（含 PLC 控制功能）、故障錄波、諧波分析功能。監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的連續(xù)在線監(jiān)測，精度高、多種通信路徑、通訊傳輸符合 TCP/IP 協(xié)議；高精度測量電力系統(tǒng)各參變量，如電壓、電流、有功功率、無功功率、視在 功率、功率因數(shù)、線損、變壓器損耗等。
紅外、紫外與可見光圖像融合感知
主流的紅外熱成像技術(shù)是利用物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像，并通過 熱圖像的溫度分布找出絕緣子的異常發(fā)熱點(diǎn)。針對設(shè)備放電的情況，如很容易就可以觀察到過熱點(diǎn)的紅外圖像時(shí)，電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)已經(jīng)極度惡化。因此，為診斷絕緣子的早期故障， 及時(shí)預(yù)報(bào)該局部放電的發(fā)展趨勢和預(yù)測相關(guān)設(shè)備的絕緣劣化程度，采用紫外成像技術(shù)能很好的解決這一問題；另外，為靈敏地檢測設(shè)備的中后期問題，仍需利用紅外熱成像監(jiān)測技術(shù)的 優(yōu)勢；再利用原始的可見光成像能直觀找出故障位置的優(yōu)點(diǎn)，采用這三種成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)， 統(tǒng)一的監(jiān)測電氣設(shè)備，能保障線路與設(shè)備的正常運(yùn)行，有效避免事故發(fā)生。
變壓器在線監(jiān)測平臺目標(biāo)
變壓器在線監(jiān)測平臺需要具備聯(lián)網(wǎng)及通信能力，建設(shè)過程如下：
變壓器數(shù)據(jù)感知設(shè)備如下：
充氣式試驗(yàn)變壓器的操作方法
試驗(yàn)變壓器是電力設(shè)備檢測及預(yù)防性試驗(yàn)所必備的試驗(yàn)設(shè)備。隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，對試驗(yàn)變壓器的電壓等級要求也越來越高，而傳統(tǒng)的油浸式試驗(yàn)變壓器，無論在體積上和重量上還是在性能上都越來越不能滿足現(xiàn)場工作的要求。
隨著我國基礎(chǔ)科學(xué)研究的進(jìn)步，新材料，新工藝的應(yīng)用，把新的介質(zhì)六氟化硫氣體推向了電力設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域。由于六氟化硫氣體優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能，及不燃性，使得它作為新的絕緣介質(zhì)得到廣泛的應(yīng)用。
我公司經(jīng)過多年的努力，研究成功了充氣式輕型試驗(yàn)變壓器，本系列產(chǎn)品與傳統(tǒng)的油浸式輕型試驗(yàn)變壓器相比，重量上減輕了20%-60%(視電壓及容量等級而定)，而且無油污染，單臺試驗(yàn)變壓器的電壓等級可達(dá)300KV。由于采用了新的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品的技術(shù)性能有較大的提高，特別適用于現(xiàn)場工作及頻繁移動的工作條件下使用.
以下介紹我公司生產(chǎn)的YDQYDQ(Z)型充氣式試驗(yàn)變壓器操作試驗(yàn)方法：
1、 按上圖接線，檢查壓力表指示內(nèi)部氣體壓力是否正常(≥0.3MPA)。
2、 做交流耐壓時(shí)短路桿插入孔J中，做直流泄漏試驗(yàn)，取出短路桿。
3、 限流電阻配置：工頻耐壓每伏0.3～1歐：直流每伏5～10歐， 一般試驗(yàn)可不用。
4、 拆除被試品線引線，套管及器身臟污清除，必要時(shí)采用屏蔽措施。
5、 準(zhǔn)備工作和安全措施就緒，空試一次設(shè)備。
6、 接上被試品，直流試驗(yàn)應(yīng)用屏蔽線，以消除雜散泄漏。
7、 合上電源，控制箱(柜)電源批示綠燈亮。
8、 按下起動按鈕，起動指示燈亮。
9、 對控制箱，順時(shí)針均勻加電，注視電壓表達(dá)到額定電壓值。
10、 持續(xù)規(guī)定耐壓時(shí)間并注視電流表指示。
11、 耐壓時(shí)間到，注視KV表，迅速均勻降零。
12、 做圖2實(shí)驗(yàn)后用放電棒經(jīng)電阻放電，然后直接接地放電。
13、 高壓部分可能被充電部位一一放電后，改變或拆除高壓引線，一切引線至此一次試驗(yàn)終止。
處理方法：旋開分接開關(guān)的風(fēng)雨罩，卸下鎖緊螺絲，用搬手把分接開關(guān)的軸左右往復(fù)旋轉(zhuǎn)10～15次，即可消除這種現(xiàn)象，修后立即裝配還原。其次，終端桿引至跌落式熔斷器的引下線采用裸鋁或裸銅絞線，但張力不夠，再加上瓷瓶扎線松馳所致。在黃昏和黎明時(shí)可見小火花發(fā)出“吱吱”聲，這與變壓器內(nèi)部發(fā)出的“吱吱”聲有明顯區(qū)別。處理方法：利用節(jié)假日安排停電檢修，將故障排除。
“噼啪”的清脆擊鐵聲。這是高壓瓷套管引線，通過空氣對變壓器外殼的放電聲，是變壓器油箱上部缺油所致。
處理方法：用清潔干燥的漏斗從注油器孔插入油枕里，加入經(jīng)試驗(yàn)合格的同號變壓器油(不能混油使用)，補(bǔ)油量加至油面線溫度+20℃為宜，然后上好注油器。否則，油受熱膨脹會產(chǎn)生溢油現(xiàn)象。如條件允許，應(yīng)采用真空注油法以排除線圈中的氣泡。對未用干燥劑的變壓器，應(yīng)檢查注油器內(nèi)的排氣孔是否暢通無阻，以確保安全運(yùn)行。
沉悶的“噼啪”聲。這是高壓引線通過變壓器油而對外殼放電，屬對地距離不夠(＜30mm)或絕緣油中含有水份。
驅(qū)潮的方法：另從三相三線開關(guān)中接出三根380V的引線，分別接在配電變壓器高壓繞組A、B、C端子上，從而產(chǎn)生零載電流，該電流不僅流過高壓線圈產(chǎn)生了銅損，同時(shí)也產(chǎn)生了磁通，磁通通過線圈芯柱、鐵心上下軛鐵、螺栓、油箱還產(chǎn)生了鐵損，銅損和鐵損產(chǎn)生的熱能使變壓器油、線圈、鐵質(zhì)部件的水份受到均勻加熱而蒸發(fā)出來，均通過油枕注油器孔排出箱外。低壓線圈中感應(yīng)出25V的零載電壓，作為油箱產(chǎn)生渦流發(fā)熱的。從配電變壓器的低壓繞組a、b、c端子上，接出三根10～16mm2塑料鋁芯線，分別在油箱外殼上、中、下纏繞三匝之后，均接于配電變壓器低壓繞組零線端子上，所產(chǎn)生的渦流發(fā)出的熱能能使配電變壓器油箱受到均勻加熱，進(jìn)一步提高配電變壓器的干燥質(zhì)量。注意，若焙烘的溫度高于配電變壓器的額定溫度，去掉B相電源后即可降低干燥時(shí)的溫度。
“吱啦吱啦”的如磁鐵吸動小墊片的響聲，而變壓器的監(jiān)視裝置、電壓表、電流表、溫度計(jì)的指示值均屬正常。這往往由于新組裝或吊芯檢修時(shí)的疏忽大意，沒將螺釘或鐵墊上緊或掉入小號鐵質(zhì)部件，在電磁力作用下所致。
處理方法：待變壓器吊芯檢修時(shí)加以排除。
特殊噪聲。由于負(fù)載和周圍環(huán)境溫度的變化，使油枕的油面線發(fā)生變化，因此，水蒸氣伴隨空氣一并被吸入油枕內(nèi)，凝成水珠，促使內(nèi)部氧化生銹，隨著積聚程度加劇，會落到油枕的下部。鐵銹通過油枕與油蓋的連通管，堆積在部分軛鐵上，從而在電磁力的作用下產(chǎn)生振動，發(fā)出特殊噪聲。這還會導(dǎo)致變壓器運(yùn)行油機(jī)械雜質(zhì)增多，使油質(zhì)惡化。
處理方法：油枕與集泥器的清潔是同時(shí)進(jìn)行的，應(yīng)根據(jù)變壓器的負(fù)荷情況，溫升狀況來決定。使用經(jīng)驗(yàn)證明，兩年清潔一次為好。
繼續(xù)放電聲。變壓器的鐵心接地，一般采用吊環(huán)與油蓋焊死或用鐵墊腳方法。當(dāng)脫焊或接觸面有油垢時(shí)，導(dǎo)致連接處接觸不良，而鐵心及其夾件金屬均處在線圈的電場中，從而感應(yīng)出一定電位，在高壓測試或投入運(yùn)行時(shí)，其感應(yīng)電位差超過其問的放電電壓時(shí)，即會產(chǎn)生斷續(xù)放電聲。
處理方法：吊芯檢查。把接地脫焊面清除干凈，重新電焊或把油泥消除至清潔為止，保持良好的接觸狀態(tài)。同時(shí)應(yīng)以500V搖表測試，鐵心與變壓器外殼要接地良好。
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