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冶金设备管理与维修 第2 8 卷2 0 1 0 年第2 期( 总第 1 4 6 期) 电力变压器 固体绝缘故障的诊断 李锡刚孙业锁 ( 莱钢集团公 司动力部莱芜 2 7 1 1 0 4 ) 摘要通过研究在故障涉及 固体绝缘时, 其它特征气体组分与C O、 CO 间的伴生增长情况, 提出了一种 动态分析变压器绝缘故障的方法。并着手建立故障气体的增长模式, 为预测故障的发展提供 了新的判据。 关键 词 固体 绝缘特征 气体预防 l 引言 为了使设备 的外形尺寸保持在可以接受的水 平, 现代变压器的设计采用了更为紧凑的绝缘方 式 , 在运行 中其 内部各组件间的绝 缘所需 承受 的 热和电应力水平显著升高。1 l O k V及 以上等级 的 大型电力变压器主要采用油纸绝缘结构 , 主要 的 绝缘材料是绝缘油和绝缘纸 、 纸板。 当变压器内部故障涉及固体绝缘时, 无论故 障的性质如何 , 通 常认 为是相 当严重 的。因为一 旦 固体材料 的绝缘性能受到破坏 , 很可能进一步 发展成主绝缘或辅 绝缘的击穿事故 , 所 以纤维材 料劣化引起的影 响在故 障诊断 中格外受到重视 。 而且, 如能确定变压器发生异常或故障时是否涉 及固体绝缘, 也就初步确定了故障的部位, 对设备 检修工作很有帮助。 2 判断固体绝缘故障的常规方法 C O、 C O 是纤维材料 的老化产物 , 一般在非故 障情 况下也有大量 积累 , 往往很难判断经分析所 得的 C O、 C O 含量是因纤维材料正常老化产生 的, 还是故障的分解产物。 使用变压器单位纸重分解并溶于油中的碳的 氧化物总量, 即( C O + C O ) m L / g 来诊断固体绝缘故 障。但是, 已投运的变压器的绝缘结构、 选用材料 和油纸 比例随电压等级 、 容量 、 型号及生产工艺 的 不同而差别很大 , 不可能逐一计算每台变压器中 绝缘纸的合计质量, 该方法因实际操作困难, 难以 应用; 并且, 考虑全部纸重在分析整体老化时是比 较合理的, 如故障点仅涉及固体绝缘很小的一部 分时, 使用这种方法也很难比单独考虑C O 、 C O 含 量更有效 。 跳电。至此 , 矫直机输入辊道变频器频 繁跳 电原 因已经清楚 。 \ 八 j { - / ’ \ 3 \ , 、 r 、 £ = = \广 玉 \ | L j | / \ — 、 / 、 _ — — / 、 , 6N 。 ’ i }. f 7\ ——/ — \, \、 厂 一 , ’ 图6 矫直机主辊驱动电机变频器参数优化后波形 1 一矫 直机 主辊 电动机 速度给 定; 2 一 矫直机 主辊 电动机速度 反馈 ; 3 一 矫直机输入 辊道 ( 1 ) 电动机 速度 ; 4—矫 直机主辊 电动 机 电流; 5 一 矫直机输入 辊道( 1 ) 电动机 电流 ; 6 —矫 直机输入辊道 ( 2 ) 电动机速度 ; 7 —矫 直机输入辊道 ( 2 ) 电动机 电流 通过对矫直机输入辊道负荷情况的计算、 分 析和试验 , 找到了矫直机输入辊道跳 电的真正原 因, 采取对矫直机主辊驱动电动机变频器进行参 数优化 , 调整其负荷限幅值 , 此问题得到了解决。 其运行时的波形记录如图6 所示。由波形记录看, 设备运行良好, 跳电现象已基本消除。 5结 论 通过对矫直机输入辊道负荷情况的计算 、 分 析和实验, 其结果表明: 在对变频器的参数进行设 定时, 低频时的转矩补偿如果设定太大, 其结果必 将使空载电流增加 , 使变频器过负荷能力降低。 同样因负荷转移造成的变频器过负荷跳电现象也 时常存在。 参考文献 [ 1 ] 佟纯厚. 近代交流调速[ M] . 北京: 冶金工业出版社. 1 9 9 5 年 5 月 : 9 — 1 0 . ( 2 0 0 9 _ 一0 3 — 1 0收稿 ) 一 31— 第2 8 卷2 0 1 0 年第2 期( 总第 1 4 6 期) 冶金设备管理与维修 以C O / C O 的比值作为判据, 来确定故障与固 体绝缘问的关 系。认为 C O / C O : >0 . 3 3 或 0 . 0 1 时, 认为变量间 是显著相关的; 0 ) , 即产气速率 =a t +b不断增大, 与 时间成正比。这常与突发性故障相对应, 故障功 率及所涉及的面积不断变大, 这种故障增长模式 往往非常危险。 ( 2 ) 负二 次型 : 总烃 的变 化规律见式 1 , 只是 a < 0 , 产气速率的变化规律与正二次型相同, 即总 烃 C =增高到一定程度后, 在该值附近波动而不再 发生显著变化。多与逐渐减弱的或暂时性的故障 形式相对应 , 如在系统短路情况下的绕组过热及 系统过电压情况下发生的局部放电等。 ( 3 ) 一次型 : 式 1 中当a =- O时 , 总烃的变化规律 为线性增长模型, 是一种与稳定存在的故障点相 对应的产气形式。产气速率为固定的常数b , 通常 只有当故障产气率b 或总烃c 大于规定值时才认 为故障严重。 5结论 ( 1 ) 电力变压器油中溶解气体的产生总有其 内在的原因, 根据故障的主要特征气体与C O的伴 生增长情况 , 即可判断故障点是否涉及固体绝 缘 。这种方法基本上不受累积效应 的影响 , 不存 在注意值的限制, 可以随时分析溶解气体的变化 规律, 及时发现可能存在的潜伏性故障。 ( 2 ) 对运行中的电力变压器, 其故障的产气过 程并不都是线性增长的 , 存在着其他 的增长模 式。统计结果表明: 总烃含量如果呈正二次型增 长, 则大多为严重的破坏性故障; 而当故障产气线 性增长时, 则故障点相对稳定; 若总烃呈负二次型 增长, 多为暂时性故障, 一般危害不大。 ( 2 0 0 1 — 1 3收稿 )
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