通過電氣與油化試驗綜合判斷設(shè)備故障

許璐 范永亮

（1 福建水口發(fā)電集團公司,福建 福州 350000；2 山東省交通科學(xué)研究所,山東 濟南250031）

1 概述

目前，在我國電氣設(shè)備運行中，有很大一部分事故都是由于設(shè)備的絕緣性缺失而引起的。因此，對設(shè)備的絕緣性進行檢測有利于在很大程度上控制電氣設(shè)備障礙的發(fā)生。檢測絕緣性的方法主要有離線試驗和在線監(jiān)測。離線試驗是在停電的情況下進行的，也是我國目前使用得最為廣泛的一種檢測方法；而在線監(jiān)測則是通過統(tǒng)計設(shè)備運行過程中的一些數(shù)據(jù)，在一段時間之后，有了一定量的數(shù)據(jù)積累以后，對數(shù)據(jù)進行分析得出設(shè)備的絕緣性是否良好。所以，為了使電力設(shè)備能夠經(jīng)濟、安全、長期正常運行，就必須嚴(yán)格地制定一套試驗方案，絕緣試驗則是其中十分重要的一部分。而進行絕緣檢測時，要注重以下三種情況：

其一，在采購電氣設(shè)備時，一定要在原制造廠對所有的產(chǎn)品以及原材料進行檢測和試驗，確保電氣設(shè)備符合國家規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一定要嚴(yán)格控制新購設(shè)備的質(zhì)量問題，不合格產(chǎn)品一向嚴(yán)禁購買。

其二，在設(shè)備進行維修或者翻新后，進行絕緣試驗，主要是檢測設(shè)備的性能是否符合基本的要求、是否能夠再次投入使用，以免在運輸或維修時出現(xiàn)的損傷而使設(shè)備發(fā)生故障。

其三，在電氣設(shè)備正在運行時，也要定期地對設(shè)備進行絕緣試驗，才能最大限度避免設(shè)備故障的發(fā)生。

2 高壓試驗研究方法

電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備主要有大型電機、GIS 和電力電纜等。這些設(shè)備普遍電容量很大，常規(guī)的檢測設(shè)備無法滿足它們的試驗要求，因此，必須尋求另外有效的方法來進行試驗。目前，振蕩電壓試驗系統(tǒng)、超低頻試驗系統(tǒng)、直流試驗系統(tǒng)和工頻交流試驗系統(tǒng)是運用到現(xiàn)場試驗比較常見的方法。

其一，振蕩電壓試驗系統(tǒng)。振蕩電壓試驗，主要使用于高壓電纜，一般電壓都高于110KV。此類試驗方法即可在設(shè)備運行時進行定期的檢測試驗，也可在電力設(shè)備剛開始投入使用時進行試驗。例如，在對某地高壓電力電纜設(shè)施進行絕緣性檢測試驗時，利用高頻震蕩波試驗的方法，先給電容進行充電，注意必須使用直流高壓發(fā)生器，否則充電的電流不能達(dá)到要求。充電達(dá)到一定幅值時，使球隙放電。接著，對測試的回路進行充電，達(dá)到一定的幅值讓球隙放電停止。這樣，測試的電纜、電阻R1、R2 和電感線圈會形成一個放電回路，通過對電壓進行測量，看是否符合衰減震蕩波電壓的標(biāo)準(zhǔn)。

其二，超低頻試驗系統(tǒng)。超低頻試驗系統(tǒng)解決了由于電容量大、試驗設(shè)備搬運不方便而導(dǎo)致的現(xiàn)場試驗效率低的問題，它是一種十分適用于現(xiàn)場試驗的方法，適用于中壓的電力電纜試驗。超低頻試驗系統(tǒng)適用的是交流試驗，由于試驗電壓頻率的降低會使容性電流隨著減小，因此用超低頻的容量可以很大程度上使得試驗電源的重量減輕，從而使試驗變得方便有效。

其三，直流耐壓試驗系統(tǒng)。當(dāng)下使用的直流耐壓系統(tǒng)，與早期的直流高壓發(fā)生器對比，它是在工頻整流技術(shù)的基礎(chǔ)上進行試驗的，具有故障率低、過載能力強、電路簡單的特點。

其四，工頻交流試驗系統(tǒng)。工頻交流試驗系統(tǒng)在檢測高電壓、電容較大的電纜時，存在缺陷，主要原因是使用到的升壓變壓器和調(diào)壓器的重量也會隨著電容量而增大，而導(dǎo)致設(shè)備不便于運輸。因此，在適當(dāng)?shù)碾娙萘糠秶?，可以使用工頻交流試驗系統(tǒng)。

3 氣相色譜分析法

分析設(shè)備絕緣油中的溶解氣體對于發(fā)現(xiàn)電抗器、互感器以及變壓器中的潛伏故障具有十分明顯的效果。氣相色譜分析法在預(yù)防性設(shè)備故障檢測中，比電氣高壓試驗更加有效。筆者主要結(jié)合實例，介紹一下幾種實用的確定以及定位故障的方法。

其一，通過絕緣油簡化試驗和介損試驗綜合判斷。

通過分析絕緣油的電氣、化學(xué)和物理性能，檢測絕緣油中水分、游離碳、雜質(zhì)、酸值、油損、擊穿電壓以及酸堿反應(yīng)的pH 值等一系列數(shù)據(jù)，可以判定和發(fā)現(xiàn)設(shè)備的健康狀況和受損程度。而設(shè)備的受潮現(xiàn)象以及材料老化現(xiàn)象則可以通過介損試驗來進行判定。下面，結(jié)合具體實例進行分析。

2005-2007年高壓試驗數(shù)據(jù)

從2007年的數(shù)據(jù)顯示中，介損值已經(jīng)超標(biāo)。從表格中的數(shù)據(jù)可以看出，從2005年到2007年介損值逐年增加，證明電流互感器內(nèi)部已經(jīng)受潮。因此，為了確定和定位設(shè)備內(nèi)部的故障，對絕緣油進行簡化試驗。發(fā)現(xiàn)從2005年到2007年，互感器內(nèi)部的水分逐年遞增而擊穿電壓逐年遞減。因此對互感器進行解體，發(fā)現(xiàn)有沉積水在底部，證明受潮結(jié)論的正確性。

其二，通過氣相色譜分析綜合判斷。

變壓器中的潛伏性故障能夠通過分析絕緣油中的溶解氣體的濃度含量以及組成成分進行判斷。狀況良好的變壓器未運行時，當(dāng)絕緣油中的氣體溶解量趨于穩(wěn)定狀態(tài)時，一般CO2 含量為0.3%，N2 為70%，O2 為30%，以及少量的CO 和C02，其它微量的化合物可以忽略不計。總體上，用來判斷變壓器內(nèi)故障的氣體主要有：N2、02、C2H2、C2H4、C2H6、CH4、CO2、CO 和H2 等。

實例分析：變電站的主變壓器發(fā)現(xiàn)異常，通過高壓電氣試驗發(fā)現(xiàn)直流電阻不平和百分比過高，則初步判定Um 有故障。為了進一步確定缺陷位置，用色譜分析法，報告表明故障位置在相套管內(nèi)。分析如下：

表格中為套管油的色譜分析數(shù)據(jù) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/1×0.00 0001

試驗日期 H2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 CO CO2 總烴2007-4-3 35 3 25 10 2 398 792 40

通過三比值法編碼規(guī)則計算。C2H2 與C2H4 的比值小于0.1，CH4 與H2 的比值小于0.1，C2H4 與C2H6 的比值小于3，分別得出編碼為0、0 和1，則可以判斷套管內(nèi)有熱故障，其中內(nèi)部連接部分可能存在不良狀況。色譜分析也反應(yīng)出了低溫故障，可以判定故障造成的原因是銅銷接觸不良。此外，打開將軍帽，發(fā)現(xiàn)那里的固定銅銷已經(jīng)受損了一小部分，也可說明是由于銅銷故障而造成了三相數(shù)據(jù)的不平衡。

4 總結(jié)

綜上所述，只有將氣相色譜分析法、絕緣油的簡化法和高壓電氣試驗法綜合進行運用和分析，才能更有效地進行電力設(shè)備的預(yù)防性試驗。此外，用多種試驗相結(jié)合的方法也能為故障的判定提供更加有效的依據(jù)，能更加準(zhǔn)確地分析出故障的具體位置和發(fā)生故障的具體原因，更加有利于為解決故障尋求直接有效的方法，從而提高供電的可靠性，為我國電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供良好的保障。

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