电力变压器故障诊断试验方法探讨new共47页

三、变压器局放定位二、变压器局放带电测试一、综述四、变压器绕组变形诊断（1）对变压器故障进行判断，确定故障类型及特征；（3）综合各项试验结果，判断其关联性，提高判断准确性；一、综述1、意义（2）带电测试判断故障情况，减少停电时间，提高供电可靠性；（1）常规试验：介质损耗、直流电阻、绝缘电阻、油色谱分析等按照相关作业指导书标准进行测试和诊断。（4）变压器绕组变形诊断技术（2）变压器局放带电测试（UHF）（3）变压器局放定位技术（超声波）一、综述2、变压器试验（1）原主要依靠定期停电后进行绝缘预防性试验的方法已显得不适应a.试验时需要停电，很困难;b.工作量大c.准确性低（3）离线及在线检测都是绝缘试验中的重要内容，只有因地制宜，密切配合并切实作好综合分析判断，才能充分发挥各自的特点和作用（2）电力设备预防性试验规程总则及编制过程中已明确：“如经实用考核证明，利用带电测量和在线监测技术能达到停电试验的结果，经批准可以不作停电试验或适当延长周期”一、综述3、变压器在线监测（1）油色谱在线监测，利用化学方法在线检测油中气体含量；（4）套管介损在线监测；（2）铁芯接地电流监测，利用电气方法在线监测铁芯接地电流；（3）变压器局部放电在线监测；一、综述3、变压器在线监测一、综述3、变压器在线监测一、综述3、变压器在线监测变压器中性点直流电流在线监测（广东）监测系统将覆盖20个500kV变电站、168个220kV变电站、10个110kV变电站，监测点共计395个。天广直流单极大地运行江城直流单极大地运行1、传统局放测试方法局部放电检测的意义：（1）局部放电反映设备内部的缺陷；（2）局部放电监测可以反映设备内部状况；（3）变压器局部放电测试是发现被设备绝缘早期缺陷的有效手段之一；二、变压器局放带电测试1、传统局放测试方法（1）局部放电现场监测时，由于电磁场干扰影响很大，往往使局部放电监测信号被现场于扰信号所掩没；（2）目前主要抗干扰措施：a.干扰平衡法b.脉冲电流方向鉴别法c.电一声联合监测法二、变压器局放带电测试1、传统局放测试方法干扰平衡法：二、变压器局放带电测试•采用干扰平衡装置在变压器绕组的套管末屏、中性点及铁心等接地线获取信号，将采集的信号组成平衡对，如图中的AB、BC、CA、铁心一中性点，来消除干扰1、传统局放测试方法脉冲电流方向鉴别法：二、变压器局放带电测试脉冲电流方向鉴别法是采取鉴别两个脉冲电流方向的原理，当被监测系统没有局部放电时，通过变压器绕组对地的等值电容C的脉冲电流，与通过母线上任一其他电容型设备的电容CB的脉冲电流IZ的方向一致，此时鉴别系统没有脉冲输出；而当变压器内部有故障时，这两个脉冲电流方向相反。1、传统局放测试方法脉冲电流方向鉴别法：二、变压器局放带电测试脉冲电流方向鉴别法是采取鉴别两个脉冲电流方向的原理，当被监测系统没有局部放电时，通过变压器绕组对地的等值电容C的脉冲电流，与通过母线上任一其他电容型设备的电容CB的脉冲电流IZ的方向一致，此时鉴别系统没有脉冲输出；而当变压器内部有故障时，这两个脉冲电流方向相反。2、常见局部放电检测方法比较二、变压器局放带电测试方法优点缺点脉冲电流法（频率范围：几十到几百kHz）IEC对该方法有专门的标准；校正方法简单，并且是被广泛认可的检测方法1)试样的电容量比较大时，受耦合阻抗的限制，测试仪器的测量灵敏度也受到了一定的限制；2)测试频率低、频带窄，一般f1MHz，信息量少，3)易受外界干扰噪声（f10MHz）影响，抗干扰能力差。目前最好水平为3500pC以上。在线监测效果不理想。超声波检测法受电气干扰小，能够进行局部放电的定位。由于变压器内部绝缘结构复杂，各种声介质对声波的衰减及对声速的影响都不一样；目前使用的局放检测用超声波传感器抗电磁干扰能力较差，灵敏度也不很高。光测法灵敏度高，可以确定局部放电的位置，抗干扰性较好。实验室中利用光测法来分析局部放电特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展不能记录非透明装置的局部放电，应用受局限。油中溶解气体分析法（DGA）广泛应用于变压器的在线故障诊断中，故障类型不同、故障程度不同，气体的组成和浓度也不相同，可实现故障的识别。油气分析是一个长期的监测过程，因而对发现早期潜伏性故障较灵敏，但不能反映突发的故障。3、超高频局放测试变压器超高频局部放电检测的特点及优势：二、变压器局放带电测试•测量频率高,能较好地避开常见干扰，抗干扰能力强•频带宽，信息量大•克服了传统的脉冲电流法测量频率低、频带窄、信噪比低、易受干扰影响的缺点，可以较好实现在线测试的目的；•已较好地应用于GIS、电缆等的局放检测3、超高频局放测试变压器采用超高频检测局部放电的理论依据：二、变压器局放带电测试•变压器油中局部放电脉冲电流波形具有极快的上升沿，脉冲持续时间一般介于10-9~10-7s之间，在超高频范围内（300-3000MHz）有丰富的信号。•荷兰KEMA实验室研究结果表明：油中放电上升沿很陡，脉冲宽度多为纳秒级，能激励起1GHz以上的超高频电磁波。•理论分析及试验结果都表明，变压器内局部放电信号含有丰富的超高频分量，这是采用超高频检测变压器局部放电的理论依据和前提。3、超高频局放测试关键技术点：二、变压器局放带电测试•足够灵敏度的超高频传感器（接收天线）；•信号采集方式，不能影响变压器的正常运行；•干扰的抑制和超高频局部放电信号的提取技术；•变压器典型局部放电模型的超高频放电特性分析；•超高频局部放电模式识别及故障诊断技术研究；3、超高频局放测试测试系统性能特点：二、变压器局放带电测试采用阿基米德螺旋式天线，接收灵敏度高。可自动选择干扰小、局放信号强即信噪比高的中心频率。中心频率从400-800MHz可调，带宽从5-20MHz可调。动态范围可从-90dB~-30dB。可进行放电模式识别。3、超高频局放测试测试系统性能特点：二、变压器局放带电测试通过特别设计的结构，将超高频传感器从变压器事故放油阀置入变压器内部，从而使得采集到的信号具有足够的强度和灵敏度，合理地解决信号采集方式的问题。所有操作都在变压器正常运行的条件下进行，对变压器正常运行无任何影响，充分体现带电测试的目的。3、超高频局放测试现场测试图二、变压器局放带电测试3、超高频局放测试实验结果举例二、变压器局放带电测试放电部位放电量（pC）超高频测试系统测试结果（dB)变压器套管顶部模拟电晕放电1000-78.2调压器干扰150-82.1变压器内部2000-36.9变压器内部800-52.1变压器内部1500-42.83、超高频局放测试特征谱图分析二、变压器局放带电测试案例分析二、变压器局放带电测试及时发现某电厂1#主变和500kV某主变C相内部绝缘缺陷3、超高频局放测试（1）空间测试有效性低，信噪比低；（4）定位困难，凭借经验；（3）无法校准标量；存在问题（2）放油阀尺寸匹配问题；二、变压器局放带电测试3、超高频局放测试1、超声波局放测试系统性能特点：三、变压器局放定位一般测试频带：超声波(10kHz-300kHz)三传感器或多传感器定位法不同的时延可以用来定位ttd1-0.001-0.5E-030.0.5E-030.0.1ttd2-0.001-0.5E-030.0.5E-03-0.10.0.1ttd3-0.001-0.5E-030.0.5E-030.213123PD源的方向•三、变压器局放定位1、超声波局放测试三、变压器局放定位2、超声波局放定位•测量点BackFrontLeftsideRightsideCabinetsCoolersCoolers123413248567三、变压器局放定位2、超声波局放定位（1）现场测试干扰问题；（4）分析方法相对不足；（3）难以对故障类型进行判断；存在问题（2）灵敏度相对较低；3、超声波局放定位三、变压器局放定位1、绕组变形测试意义四、变压器绕组变形诊断短路损坏的严重性全国近10年来因为变压器抗短路能力不足而在运行中因外部短路造成变压器损坏的平均事故台次占每年总事故台次的44%，其中110kV占80%。而广东省情况更为严重。及时发现有绕组变形的变压器，并进行吊罩和检修，从而防止变压器事故的发生。2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断短路阻抗测试频率响应法（FRA）低压脉冲法（LVI）该方法对测试仪表的检测精度要求很高，往往难以获得必要的检测灵敏度，有时仅对那些绕组变形严重的变压器有效。2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断绕组变形测试原理变压器绕组等效网络模型2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断低压脉冲法（LVI）2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断频率响应法（FRA）LLLKKKCCCCCViVoVsRRH(jw)=Vo(jw)/Vi(jw)2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断FRA法绕组变形分析理论•频段分析概念•相关系数概念•纵向横向比较概念频段分析概念:f1kHzf1MHz1kHzf1MHz1kHzf100kHz低频段100kHzf600kHz中频段600kHzf1MHz高频段2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断FRA法绕组变形分析理论•频段分析低频段：a.当频响特性曲线低频段（1kHz－100kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的电感变化或发生整体变形现象。因为频率较低时，绕组的对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，而感抗较小，如果绕组的电感发生变化，势必会导致其频响特性曲线低频部分的谐振峰频率左右移动。b.对绝大多数变压器来说，其三相绕组低频段的响应特性曲线较为一致，如果发现不一致的情况，应慎重对待2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断FRA法绕组变形分析理论•频段分析中频段：当频响特性曲线中频段（100kHz－600kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形现象。因为在该频率范围内，绕组的分布电感和电容均发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振峰，故而根据各个谐振峰频率的变化情况能够较灵敏地反映出绕组分布电感、电容的变化情况。对于那些遭受突发短路电流冲击的变压器，如果其振峰频率的分布与短路冲击前对比有较大改变，例如谐振峰频率左右移动或谐振峰数目较少或增多，通常可认为绕组发生局部变形现象。2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断FRA法绕组变形分析理论•频段分析高频段：当频响特性曲线高频段（＞600kH）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的对地电容改变。因为在高频条件下，绕组的感抗增大，基本被饼间电容所旁路，故对谐振峰变化影响程度相对较低，基本以电容的影响为主。由于绕组饼间电容通常较大，故对地电容的改变（如绕组整体移位或分接开关引线的对地距离发生变化）是造成该频段内频响特性曲线变化的主要因素。2、绕组变形测试方法四、变压器绕组变形诊断FRA法绕组变形分析理论•横纵向比较分析纵向比较法：纵向比较法是指对同一台变压器、同一绕组、同一分接开关位置、不同时期的频率响应特性进行比较，根据频率响应特性的变化分析绕组变形的程度。横向比较法：横向比较法是指对变压器同一电压等级的三相绕组的频率响应特性进行比较，必要时借鉴同一制造厂在同一时期制造的同类型号变压器的频率响应特性，分析绕组的变形程度。3、绕组变形测试影响因素四、变压器绕组变形诊断杂散电容的影响变压器套管母线的对地杂散电容往往是不固定的，三相结果的重复性，得出较为精确的诊断结果，测试应在变压器处干完全与电网隔离的状态下进行。测量前应拆除与变压器套管端头相连的所有引线，并使拆除的引线尽可能远离被测变压器套管，以减少其杂散电容的影响。分接开关的位置影响变压器绕组的频率响应特性与分接开关的位置有关，测试时应检查并记录分接开关的位置。建议在最高分接位置下测量，以便能够包含整个绕组的图谱信息；或者应保证每次测量时分接开关均处于相同的位置（一般选额定分接），以便对试验结果进行比较。3、绕组变形测试影响因素四、变压器绕组变形诊断静电电荷影响为避免绕组中储存