常见变压器在线监测技术及铁芯损耗分析研究

2017年34期科技创新与应用Technology Innovation and Application技术创新常见变压器在线监测技术及铁芯损耗分析研究李鑫涛，张亮，李雷(国网湖北省电力公司武穴市供电公司，湖北武穴435400)摘要:在电力系统中，变压器是整个电力系统的心脏，在进行变压器选择时既考虑了负荷及正常过负荷能力，又考虑了事故过负荷的承受能力，还考虑到变压器的铁芯、绕组等损耗的经济运行。

另一方面变压器常期运行条件下，在各种复杂的外界环境下难免会造成各种不同的故障，如短路、过负荷、绝缘油故障等，严重时可能导致变压器烧毁，严重影响到整个电网的安全可靠运行，如何准确的监测变压器在线运行状况以及出现故障后如何进行准确的分析判断，这一系列举措对电力系统的安全万分重要。

关键词：变压器；监测；损耗；油色谱中图分类号：TM406 文献标志码：A文章编号院2095-2945 (2017)34-0047-02引言随着电力系统的大容量化、高电压化和结构复杂化，配合电 力系统的变压器也是趋于大容量化、高电压化和结构复杂化。

面 对这种情况，传统的监测技术及以预防性能越来越显得与变压器 安全可靠的供电要求和系统的经济运行不相适应，随着系统电压 的提高，试验电压与变压器设备运行电压之间的差距越来越大，由于试验电压低，一些缺陷不易被发现，而且试验中现场的各类 骚扰较大，影响到试验结果的准确性。

迫切需要新诊断技术与试 验方法。

1传统气相色谱分析在正常情况下，变压器油击穿电压是非常高的，完全可以充 当变压器的内部绝缘，但是由于变压器的密封部位过多，不可避 免在某处密封处发生泄露，或者是进入潮气，这样油的绝缘性能 就降低了，进一步影响变压器内部绕组及铁芯的绝缘效果，另一 方面，变压器内的绝缘材料，在热和电的作用下会逐渐老化、分 解，可能会产生一些烃类气体;或者是变压器在外在或内在的故 障作用下发生放电之类故障，会将绝缘油分解，这样可能会产生 乙炔等。

所以很有必要对油中气体进行化验分解。

因不同类型的 故障及不同严重程度的故障产生气体的类型和浓度是不同的，其 中一些气体能反映变压器故障的情况，通常称这些气体为特征气 体，根据油中气相色谱分析获得油中特征气体的浓度能够判断 变压器的故障状况。

因此，在变压器运行过程中，定期做油的色谱 分析，能尽早发现设备内部的潜伏性故障，以避免设备发生故障 或事故损失。

在我们实践工程过程中，一直使用的是三比值法。

气相色谱 法诊断变压器故障的常用方法有特征气体法和三比值法。

三比值 法即用匚2取€2氏，(：民/^,2：^^2氏，利用每一种气体内的含量多 少设置为三项比值法，并做成相应的编码来判断变压器的故障情 况。

2变压器寿命概述由于变压器服役时间较长、运行环境复杂，影响变压器剩余 寿命评估的因素，具有多种不确定性信息共存或交叉存在的特 征。

针对这一特点，引入盲数理论，利用盲数表达评估参数的不确 定性，建立了基于综合健康指数的变压器剩余寿命评估新模型。

该模型不但能给出变压器的健康状况、所属的状态等级，而且能 给出剩余寿命期望值、剩余寿命区间及其对应的可信度以及运行 年数超过某一年的可能性。

由于外力破坏，变压器负荷过重等情况，导致导线断线或是 铜铝设备线夹断裂，导致配变缺相，影响低压用户供电。

特别是在 农村，三相异步电动机较多，缺相将导致其无法正常运行。

而且非 全相情况下，影响三相参数的对称性，出现负序分量，当变压器中 性点接地时，还会产生零序分量，如果长时间非全相运行，产生的零序电流会使变压器局部金属部件温度升高，影响其使用寿命。

如配变缺相会由于配变的接线方式和缺相区域不同而有所不同。

配变主要的接线方式有A/Y0-11接线和Y/Y0-12接线。

配变缺 相区域可能在高压测也可能在低压侧，长久的运行必然造成变压 器的寿命大大减小，甚至报废。

3绝缘油常见的故障类型3.1热性故障此类故障一般是因为分接开关或者是铁芯接或者局部短路 弓丨起的，一般存在内部相接触的部件、引线较松，接触不良都可以 造成局部放电发热，简单的发热会造成温度升高，出力减小，严重 的发热则造成缘加速劣化，缩小变压器的寿命。

(1)简单的发热主要是甲烷和乙烯，而且当故障点的温度较 低时，甲烷所占比例大，当温度急剧上升的话，主要是由乙烯和氢 气所占的比重加大。

这种情况下一般不会产生乙炔。

⑵因变压器内有大量的绝缘纸及固体绝缘材料时，所以不 可避免还产生大量的一氧化碳和二氧化碳。

3.2 电性故障所谓电性故障，通常说的是高能量放电，如线圈匝、层间绝缘 击穿、接地、短路等，一般都有乙炔气体产生，乙烯和甲烷也占有 一定的份量，总烃很高。

并且在绝缘纸内部或者其他固体绝缘里 面的气体空穴内或悬浮带电体的空间内，会产生氢气。

3.3水汽故障由于变压器体积过大，各个密封地方太多，不可避免存在局 部密封性不严造成水分进入，比如非电量保护处的温度计探头处 经常出现进水的现象，一旦变压器内部进水受潮时，油中水分和 含湿杂质易形成“小桥”进而发生小桥原理放电进一步而产生氢 气，另一方面，由于高温度或者是电弧的作用下，还会把水分子电 解，使生产气体，如产生大量的氢气。

4UHF局放监测设备局部放电是在高电场强度下，由于电场线的密度不均匀化，在相对狭窄在绝缘体内，当外界条件作用下，即可能发生放电，主 要有绝缘体内掺入物的击穿，液体介质的局部击穿、固体介质局 部的沿面放电等。

局部放电是电力变压器绝缘劣化的重要原因，因此，变压器局部放电的监测是变压器绝缘故障在线监测的主要 方式。

近年来，超高频(UHF-UltraHighFrequency)检测技术迅 速发展，逐步应用于变压器局放监测。

超高频检测技术是通过接 收变压器内部局部放电所激发的超高频电磁波来实现局部放电 的检测和定位。

与传统方法相比，超高频检测方法可以获得反映 局部放电的各种模式、相位、幅度等特征，更易于发现设备绝缘系 统与局部放电相关的早期绝缘缺陷，抗干扰性强、分析速度快、灵(下转49页）47技术创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2017年34期浅议火电厂煤样采制机性能的检验钟志红(大唐华银金竹山火力发电分公司，湖南冷水江417500)摘要：随着我国经济与社会快速发展对电力事业提出了更高要求，火力发电厂能否准确评价煤炭质量受到的关注也在不断提升，基于此，文章就采样精密度检验、制样性能检验、整机性能检验三方面进行了深入分析，希望由此能够为相关火电厂带来一定启发。

关键词：火力发电厂；煤样;精密度中图分类号:TM621 文献标志码：A文章编号院2095-2945 (2017) 34-0048-02前言煤炭具备着灰分和粒度不均匀的特点，这就使得能否采集 到有代表性的煤样直接关系煤炭质量能否得到准确评价，而结 合方差理论不难发现，总误差中采样误差占据着80%的比重，由此可见火力发电厂煤样采制机的性能的重要性，而为了保证火 力发电厂能够准确获知煤炭品质，正是本文就火电厂煤样采制 机性能检验展开具体研究的原因所在。

1采样精密度检验为了实现火力发电厂煤样采制机的采样精密度检验，本文 就采样精密度检验方法、采样精密度具体计算、采样精密度评估 方法进行了详细论述，具体内容如下。

1.1采样精密度检验方法根据国家的相关标准和要求，煤样采样精密度需要使用双 倍子样数双份采样方法进行检验，比如针对某火电厂进行采样，保证采样单元煤量在一千吨的情况下，正常的采集的子样数为 六十个，而采样之间时间间隔约为一百五十秒，采用双倍子样双 份试样法，在每个采样单元中采取双倍采子样数，让每个子样分 别通过机械采样机，进入到制样系统中。

随后，通过制样系统后 剩余的子样按照子样中不同的奇偶数目，分别合并成两个试样，将奇数试样设为A样，偶数试样组合即为B样。

不断的重复此 操作，从而将采集的子样形成一对试样。

根据国家的相关规定以 及不同种类的煤，采集不同对数的试样，但是不论何种煤都至少 要采集十对试样，通过对十对试样进行化验和制样，对样本中的 干基灰分质量分数进行测定，并且绘制成表格，对不同试样的结 果进行对比，继而在此基础上计算采样精密度。

1.2采样精密度具体计算在进行采样精密度具体计算的过程中，首先要对双份试样 标准差进行计算，用d2表示双份试样间产生差值的平方值，而np 作为双份试验的对数。

在得出双份试样标准差后，利用得出来的 差值计算在95%的置信概率下，单个采样单元的精密程度。

下 列为双份试验标准差和单个采样单元精密度的公式，其中s代 表双份试验的标准差，而p则作为单元精密度的代表字母：5*=! di2nPp = 2s在得出了采样精密度后，重复上述计算方法，对每组的试验 对数的精密度进行计算，当A、B两组的试验精密度全部得出后，针对精密度进行全面的评估。

1.3采样精密度评估方法为了实现高质量的火力发电厂煤样采制机采样精密度评 估，本文全面参考了国家的相关标准规定，其中针对机械采样的 预期采样精密度进行了规定，要求采样精密度p。

的值应为1.6%，将在检测过程中所得到的样品干基灰分质量分数带入到 采样精密度的双份试验标准差和单元精密度的公式中，计算在 95%置信概率下的单个采样单元精密度，并且利用精密度范围 计算因数表，对照查出双份试样对数f值的上限和下限因素，分 别记为a u*a,，然后求出精密度p的上限和下限，记为aup和 a,p。

根据此时所得出来的数据，进行全方位的对比评估。

比如，当p0介于au p和a,p之间，那么就证明该火电厂的采样精密度符合 国家的预期标准，如果p。

大于au p，那么就说明该火电厂的采样 精密度高于标准要求，反之如果火电厂的采样精密度低于国家 的标准要求，就证明该火电厂的采样精密度不符合国家标准，该 火电厂的采样方案存在问题，需要进行调整，比如，可以适当增 加采样单元子样数或对采样方案进行调整。

2制样性能检验为了验证火力发电厂煤样采制机的制样性能，本文从缩分 比检验、制样精密度、制样系统误差检验三个角度开展了分析，具体内容如下。

2.1缩分比检验缩分比检验首先需要准备22个重约10k g的煤样，具体试 验过程则应从采制样机给煤机的进料口处取煤，而在将煤样进 行破碎缩分处理后，即可进行煤样的称量，称样过程使用m t、m0分别代表煤样总质量和样品质量，缩分比由此便可以表示为my m t，由此即可进行缩分比的具体检验，检验求得了共11对试验 的缩分比差，即 0.001、0.003、0.000、-0.001、0.005、0.004、0.001、0.003、0.003、-0.008、0.011。

结合平均差值计算式3=每_、方差计n算式V d=S2d=撞d i2- (^d')/(n-1)、t检验公式t=軈姨，即可检验^ J S d求得的缩分比检验结果并判断火力发电厂煤样采制机缩分比是 否存在显著性差异，公式中的d,、n分别是指第'组差值和煤样 总对数。