变压器在线监测研究毕业论文(编辑修改稿)

变压器在线监测研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

装置的基本功能 现在的在线监测装置都离不开计算机技术和通讯传输技术，所以在线监测装置都具有很好的数据处理、灵活的报警设置以及数据远传功能。 变压器油中溶解气体在线监测装置一般具有被检测气体浓度值的连续显示和存储功能，被检测气体的变化趋势显示功能，气体浓度超标报警值设置功能，具备向专业管理部门进行数据远传功能，以及结合模糊诊断程序 (或专家系统 )使其具备诊定故障类 型的功能。 油中溶解气体在线分析和局部放电的在线监测和定位是监测变压器工况的两种最有效的方法。 对于油中气体分析，有人认为只需对 H2 进行监测，一旦发现异常，再取油样进行色谱分析；也有人主张应对油中各种气体成分进行连续检测。 当然，两者的费用和产生的效益需要大量的比较统计才能得出结论。 目前油中多种气体成分的在线分析仪在性能上有很大的提高。 主要的目标是在现场如何更方便地从油中脱出气体和如何更准确地检测其含量。 与变压器绝缘的其它在线监测方法相比，局部放电在线监测反应缺陷的实时性好、灵敏度高，而且可进行故障定位。 随着传感器技术、神经网络理论、数字信号处理技术等相关领域的迅速发展和应用，对变压器局部放电在线监测难题的解决会有很大的促进作用，局部放电在线监测会发挥越来越大的作用。 6 第 4 章 变压器铁芯多点接地的在线监测 变压器铁芯多点接地，是变压器较常见故障之一，据内蒙电力公司 2020 年统计，铁芯接地故障占变压器故障 42%的比例，这类故障轻者造成铁芯局部过热，重者造成铁芯局部烧损。 由于发生多点接地时故障点的位置不同，对查找和处理都有一定的难度。 铁芯多点接地故障的危害 变压器正常运行时，是不 允许铁芯多点接地的。 因为变压器正常运行中，绕组周围存在着交变的磁场，由于电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组之间，低压绕组与铁芯之间，铁芯与外壳之间都存在着寄生电容，带电绕组将通过寄生电容的耦合作用，使铁芯对地产生悬浮点位。 由于铁芯及其他金属构件与绕组的距离不相等，使各构件之间存在着电位差，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。 这种放电是断续的，长期下去对变压器油和固体绝缘都有不良影响，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，造成环流，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故。 铁芯接地故障原因 （ 1）安装时疏忽使铁芯碰壳，碰夹件。 （ 2）穿芯螺栓钢座套过长与硅钢片短接。 （ 3）铁芯绝缘受潮或损坏，导致铁芯高阻多点接地。 （ 4）潜油泵轴承磨损，产生金属粉末，形成桥路，造成箱底与铁轭多点接地。 （ 5）接地片因加工工艺和设计不良造成短路。 （ 6）由于附件引起的多点接地。 （ 7） 由遗落在主变内的金属异物和铁芯工艺不良产生的毛刺、铁锈与 焊渣等因素引起接地。 7 处理方法 对于铁芯有外引接地线时，可在铁芯接地回路上串接电阻，以限制铁芯接地电流，此方法只能作为应急措施采用。 对于金属异物造成的铁芯接地故障，进行吊罩检查，可以发现问题。 对于由铁芯毛刺、金属粉末堆积引起的接地故障，用以下方法处理效果较明显 ： （ 1）电容放电冲击法。 （ 2）交流电弧法。 （ 3）大电流冲击法，即采用电焊机。 铁芯多点接地故障判断及处理 现以丰镇电厂 1 主变为例介绍如何分析、判断和处理铁芯多点接地故障。 丰镇电厂 1 主变压器是保定变 压器厂生产，型号为 SFP240000/220，在 1993 年 1 月底投入使用， 4 月发现主变铁芯多点接地。 当时实测的环流为 ，万用表实测铁芯对地绝缘 5kΩ，色谱分析未发现总烃超标。 根据数据分析＃ 1 主变铁芯接地故障不很严重，决定采取临时措施，在铁芯工作接地串接一电阻将环流限制在100mA 以下，同时定期对环流和串联电阻电压进行测量，加强绝缘油的色谱分析。 变压器工作接地串联一 300Ω电阻后，实际测量环流为 ，铁芯对地电压 12V，色谱分析正常，之后一直跟踪监视故障点的产气率。 油色谱跟踪试验 分析 油色谱跟踪的数据如表所示（单位： ppm ） 测量日期 氢 一氧化 碳 二氧化碳 甲烷 乙烷 乙炔 乙烯 总烃 0 0 8 0 0 0 0 0 0 20 0 0 从 1993 年 5 月到 1995 年 5 月，总烃含量 (100～ 150ppm)数据偏高说明变压器内部有过热点，但从总烃量上看，过热点还不能说十分严重。 从多次测量铁芯电压来看，铁芯电压维持几伏，未有大的变动，说明铁芯多点接地是稳定的。 主变吊芯检查 96 年 6 月 8 日由保定变压器厂、内蒙电科院、丰镇发电厂共同对＃ １ 主变进行吊芯检查，在吊起 C 相线圈后（线圈绑带存在问题），用 2500V摇表测量铁芯绝缘电阻时，发现 B 相低压侧下夹件磁屏蔽处有放电声，即为铁芯接地点，如拆 B 相下夹件磁屏蔽必须吊出 B 相线圈，但是根据磁屏蔽的安 装结构特点，认为是金属发丝类物体造成铁芯多点接地故障。 消除故障方法 通过以上综合分析，造成铁芯多点接地，可能是由于铁芯毛刺、焊渣或悬浮物引起的接地故障。 如果利用电焊进行大电流冲击法，现场操作不方便，点焊时间不好掌握，易造成铁芯绝缘受损。 通过比较决定用电容放电法进行处理，电容 9 器瞬间放电产生的巨大电流将熔化或烧断残留杂物，或者电容器瞬间大冲击电流产生的电动力使残留杂物移开原来位置。 图 1 电容放电冲击法原理图 UC 电容电压 C电容 50Μf K开关 利用开关 K 合到 1 侧给电容充电，先充 500V，充好后将开关迅速切换到 2侧放电，这样多次观察铁芯放电或发热点，未发现问题再充 1000V电压放电，最高允许充到 3000V电压，几次放电后，铁芯接地现象消除了，测铁芯对地绝缘为 2500MΩ，满足大于 200MΩ的要求，测量线圈绝缘电阻、介损及漏泄电流与预试时基本相同。 经过几年的铁芯接地电流监测 和预试，均无异常，说明这种处理方法取得了预期效果。 由此可见，即使不吊罩也可以采用电容放电冲击法将悬浮物烧掉，有时也会将不稳定金属冲掉，这种方法简单快捷。 当然有吊罩机会，结合滤油，采用电容放电冲击法查找并处理铁芯多点接地是非常理想的。 防范措施 一般在制造时认真清理内部遗留的杂质，油质干净，新变压器安装时，现场应吊罩检查铁芯夹件，同时认真清理油箱，积极开展运行变压器的定期工作，发现铁芯多点接地要及时消除。 结论 （ 1）发现铁芯多点接地故障时，可采用气相色谱法和监视接地电流来跟踪监测。 （ 2）可 以通过直流法和交流法来判断铁芯故障点。 10 （ 3）由铁芯毛刺或浮物引起的接地故障可采用电容放电的方法，但要注意电压大小，此方法不需要对变压器进行吊罩，可减少停电时间，提高供电可靠性。 （ 4）在变压器安装和大修时，要注意对变压器内部的清理工作，特别对铁芯槽和各间隙处要用油或氮气来冲吹清理。 11 第 5 章 变压器过电压的在线监测 过电压监测系统 是国自电气为电力系统各种类 型过电压的监测、记录、分析而设计的专用测试系统，系统中包括了 GOZCR 系列雷电脉冲电容分压器、衰减器 (缓冲器 )、多通道高速动态信号测试分析仪、过电压信号调理器和GOZSPT 暂态过电压监测分析系统专用软件、铠装阻燃特制电缆，可运行于35KV、 110KV、 220 KV、 330～ 500 KV等电力系统，能够完成各种类型过电压的监测、记录、分析、报告输出等全套工作。 系统采用了服务器－客户机模式，可以基于网络运行，用户不需要身临现场，通过在客户端运行客户机程序，即可完成对服务器的所有控制，实时获取电网过电压监测状 态，判别过电压类型，适合各类电网过电压监测要求。 电力系统变电设备随时都会受到雷击过电压及操作过电压的侵袭，当变电站处于雷雨区或出线较多时，雷击过电压会随线路入侵，当系统进行切空载线路和变压器等操作时会产生内部过电压，系统出现接地故障时会产生弧光过电压。 这些过电压幅值都非常高（系统电压的 2～ 5 倍）。 当变电站保护系统配置不当或避雷器有缺陷时，雷电入侵或操作过电压暂态波形幅值会相当高，就会对一次变电设备造成危害，并且变电设备（如 PT、 CT 变压器等）在长期运行中，由于绝缘油变质，纸绝缘受潮老化等，绝缘水平 会大大降低，在较大过电压作用下，这些设备会进一步劣化，造成设备缺陷，在较高的过电压作用下会形成绝缘击穿，在工频作用下甚至可能会出现爆炸事故。 因此，这些暂态过电压对电力设备危害很大。 由于雷击及操作过电压产生的波形是一种速度很快的过电压波，持续时间在 40μs～ 2020μs 之间，频率从几十 Hz 到几百 KHz，目前电力系统安装的常规保护记录装置（如故障录波器等）是从电压互感器（ PT）获取过电压信号，只能记录工频的过电压信息，测量精度和频率响应差，对很多高频过电压不能监测。 当设备受到暂态过电压损害后，系统没有 相关的记录数据，缺少对设备损害的准确判断依据。 为了实现正确的绝缘配置，防止雷击过电压及操作过电压等暂态波形对电力运行设备的损害，或把损害程度减到最小，建立暂态过电压响应监测系 12 统是很必要的，使工程师能够对系统过电压损害状况、避雷器保护水平及残压是否有效等情况有清晰的数据资料。 13 第 6章 变压器油中微量水分的在线监测 变压器油中微水的状态，变压器在运输、贮存、使用过程中都可能由外界进入或油自身氧化产生水， 产生的水分会以下列状态存在：一是游离水。 二是极度细微的颗粒溶于水。 三是促使绝缘纤维老化 ,绝缘纤维的分子是葡萄糖(C6H12O6)分子，水分进入纤维分子后降低其引力，促使其水解成低分子的物质，降低纤维机械强度和聚合度。 目前电力变压器不仅属于电力系统最重要的和最昂贵的设备之。