運行變壓器的絕緣監(jiān)測探討

1、運行變壓器的絕緣監(jiān)測探討10-02-23 10:42:00 作者：李富貴編輯：studa20摘 要:對運行電壓下的變壓器進行定期的絕緣監(jiān)測能有效保障供電的 可靠性。分析了監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，并詳細(xì)研究了絕緣監(jiān)測的測試內(nèi)容及其原理 提高了供電可靠性。關(guān)鍵詞:絕緣監(jiān)測;運行電壓;變壓器1概述電力變壓器是電力系統(tǒng)最主要最昂貴的設(shè)備之一，其安全護運行對保證供電 可靠性有重要意義。電力變壓器的高故障率不僅極大地影響電力系統(tǒng)的安全遠(yuǎn) 行，同時也會給電力企業(yè)及電力用戶造成很大的經(jīng)濟損失。為了提高電力系統(tǒng)運 行的可靠性，減少故障及事故引起的經(jīng)濟損失，要定期對變壓器進行絕緣預(yù)防性 試驗監(jiān)測。絕緣的劣化、缺陷的發(fā)展，

2、雖然具有統(tǒng)計性，發(fā)展速度也有快有慢，但大多數(shù) 都有一定的發(fā)展期。在這期間，絕緣會發(fā)出反映絕緣狀況變化的各種物理化學(xué)信 息。理論上，只要捕捉到這些哪怕是很微弱的信息，進而經(jīng)過對這些數(shù)據(jù)的處理 和綜合分析，就可以對設(shè)備絕緣的可靠性作出判斷和對絕緣壽命作出預(yù)測 ，這就 是絕緣監(jiān)測的理論基礎(chǔ)。2監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集(1) 多路轉(zhuǎn)換單元。用以對多臺設(shè)備和某設(shè)備的多路信號(均來自傳感器)進行選擇或作巡回監(jiān) 視、一般可用繼電器或程控模擬開關(guān)對信號進行選通。(2) 預(yù)處理單元。其功能主要是對輸入信號的電平作必要的調(diào)整，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸入模 擬信號電平的要求，同時要采取一些措施抑制干擾以提高信噪比。故該單元又可

3、分為兩部分：一部分是放大倍數(shù)可調(diào)整的程控放大器；另一部分是抗干擾設(shè)施，例 如設(shè)置濾波器、差動平衡系統(tǒng)等。要強調(diào)指出的是預(yù)處理單元的位置一般應(yīng)安排在數(shù)據(jù)采集之前，甚至有時它 與傳感器安排在一起，即采取就地處理的方式，這樣可大大削弱信號傳輸過程中 受到的干擾影響。其原因如圖1所示：從傳感器S輸出信號Us,經(jīng)預(yù)處理P放大K倍,若在信號KUs傳輸過程中加 入干擾信號UI,那么數(shù)據(jù)處理單元A得到的信噪比SNR仁KUs/ UI;若將P放在A 處，則其信噪比為SNR2=Us/ UI,減少為就地預(yù)處理的K分之一。(3) 數(shù)據(jù)采集單元。它包括采樣保持和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC前者由采樣保持放大器(放大倍數(shù)為1)、電子

4、開關(guān)、保持電容器等元器件組成，其功能是在模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)存儲信號 的各個輸入量，并把數(shù)值大小不變的信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它縮短了模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣時間，從而提高了系統(tǒng)的運行速度。ADC是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，需要滿足 轉(zhuǎn)換速度和準(zhǔn)確度兩方面的要求。轉(zhuǎn)換速度(采樣速度或稱采樣率)視信號采集 的要求而定，若要采集信號波形則需較高的采樣率：若只需采集信號峰值，則可選 擇較低采樣率。一般采樣率可在 50 khz 10 Mhz間選擇。3絕緣監(jiān)測的測試內(nèi)容及原理3.1變壓器套管的監(jiān)測監(jiān)測內(nèi)容。變壓器套管為電容型設(shè)備，監(jiān)測內(nèi)容如下：介質(zhì)損耗tg、泄露電流10、電 容量變化率 c/c、不平衡電壓Uoo(2)介質(zhì)損耗tg

5、的測量原理。介質(zhì)損耗測量對設(shè)備絕緣的劣化的故障有較高的靈敏度，在絕緣預(yù)防性試驗 中是必不可少的測量項目。同時高壓設(shè)備的介質(zhì)損耗一般都很小，所以對測量的精度要求很高，而且在現(xiàn)場測量時易受各種形式的干擾，因此要精確而穩(wěn)定地在 線監(jiān)測設(shè)備的介質(zhì)損耗難度較大。本系統(tǒng)在測量時，采用電容取樣信號和微機自 動控制頭半平衡電橋的測量原理，具有取樣信號大、抗干擾性強和測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定 的特點。10-02-23 10:42:00 作者：李富貴編輯：studa20 131制 3.2信號的抽取(1) 作為參考信號的PT二次電壓信號的抽取。PT二次電壓信號是作為測量參考信號引入的。由于 PT二次電壓信號同時 還作為繼電保護

6、的電源用，絕對不允許短路，所以我們在引入此信號時采用了如 下措施：固定安裝位置；固定安裝在端子排上；在信號輸入回路中串快速熔斷器，回路 中有兩處串快速熔斷器，分別在端子排和信號選線箱內(nèi)；將輸入信號與測量回路 通過精密的隔離電壓互感器可靠隔離。隔離后有兩點好處：第一，防止測量回路故障對PT信號的直接短路。第二，由于未屏信號經(jīng)電容探頭取樣后，地線無法與 設(shè)備接地線斷開，經(jīng)過對PT二次信號隔離后，還可消除地電位的干擾影響。(2) 套管未屏信號的抽取。變壓器套管的信號抽取方法采用在未屏對地之間串標(biāo)準(zhǔn)電容器組的方法。 標(biāo)準(zhǔn)電容器組上還并聯(lián)有放電管、短路刀閘及保護間隙，可確保高壓設(shè)備的安全運行。另外，合上

7、短路刀閘還可安全方便地更換標(biāo)準(zhǔn)電容器組。這些元件安裝在 一個封閉的鋁合金箱內(nèi)，每個鋁合金箱內(nèi)安裝一組(A,B,C三相)變壓器套管。3.3油中氫氣的監(jiān)測本文研究的測氫控頭采用高分子膜滲透油中氫氣，直接從油中分離出氫氣進 行在線監(jiān)測，彌補了氣象色譜法周期性限制和誤差大的缺陷，并根據(jù)氫氣含量的 變化情況,預(yù)知設(shè)備的早期故障，是目前較為理想的手段。油中氫氣含量的測量采用活化的鉑絲作為氫敏元件，當(dāng)氫氣在加熱到恒定高 溫的鉑絲上燃燒時，引起鉑絲電阻值的變化，這種變化在一定范圍內(nèi)與氫氣濃度 成函數(shù)關(guān)系。對氫敏元件獲得的信號進行采集處理，即可得到氫氣濃度。有穩(wěn)定可靠及壽命長的優(yōu)點，是國外采用燃料電池作為氫敏元

8、件所不能匹及的。3.4絕緣監(jiān)測的測量原理測氫探頭采用高分子膜滲透油中氫氣，直接從油中分離出氫氣，采用活化的 鉑絲作為氫敏元件，通過氫氣在鉑絲上燃燒，引起鉑絲電阻值的變化，來測量氫氣 含量的。當(dāng)電力變壓器在正常運行時，繞組周圍存在電場，而鐵芯和夾件等金屬構(gòu)件 處于該電場中，且場強各異。若鐵芯不可靠接地，則將產(chǎn)生懸浮電位、引起絕緣 放電。因此鐵芯必須可靠接地。但是，由于各種原因使鐵芯產(chǎn)生多點接地后，一 方面造成鐵芯局部短路，質(zhì)鏈部分磁通產(chǎn)生感應(yīng)電勢，形成環(huán)流,這種環(huán)流有時高 達數(shù)百安培，產(chǎn)生局部過熱，引起油分解；另一方面，由于鐵芯的正常接地線產(chǎn)生 環(huán)流,引起變壓器局部過熱，也可能產(chǎn)生放電性故障。運

9、行經(jīng)驗表明，鐵芯接地電 流正常情況下在幾個到幾十個毫安；當(dāng)鐵芯多點接地時，該電流可能增大到幾個 安培甚至還要高。上層油溫的監(jiān)測。變壓器上層油溫的異常變化，可以反映出變壓器的過熱性故障。本系統(tǒng)用 PT10 0溫度傳感器對上層油溫進行監(jiān)測。測量的原理框圖如圖2所示：母線過電壓的監(jiān)測。對變電站母線過電壓進行在線監(jiān)測，可以了解變電站內(nèi)高壓設(shè)備遭受雷電過 電壓和操作過電壓的頻率和強度，了解避雷器的動作狀況和保護作用，為設(shè)備事 故分析提供第一手資料，同時,通過數(shù)據(jù)積累，還可以為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改 提供參考數(shù)據(jù)。(3)氣象條件監(jiān)測。氣象條件的監(jiān)測采用專用測量溫度、濕度的探頭，對環(huán)境氣象條件進行監(jiān) 測。傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)氣象箱內(nèi)。4結(jié)語變壓器的絕緣監(jiān)測技術(shù)是電力系統(tǒng)最具有潛力的技術(shù)之一，定義集中、高智能化、高精確度為發(fā)展方向。它的硬件技術(shù)發(fā)展與傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、光 纖技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，這個領(lǐng)域