大型电力变压器是电力输电网络中最昂贵和最重要的设备之一,随着电力设备容量及数量的增加及电网规模的扩大,电力变压器故障给人们的生产和生活带来的影响也越来越大(下图为某油浸式电力变压器故障失火)。
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油浸式变压器故障失火
长期以来,我国电力行业采用绝缘预防性试验和定期维修制度,即按事先制定的检修周期进行停电检修,因而也称计划维修制(TBM),它对保障电力系统的安全、稳定运行起到了有效监督作用,同时也积累了相当多的经验。但从长期的实践中发现,定期停电的离线试验在防止电力设备事故方面有其局限性和不足。据不完全统计,1985年至1990年间全国有80%的变压器事故是在预防性试验合格的情况下发生的。由于预防性试验的试验条件和运行条件有差别,离线试验不能完全反映设备在运行条件下的绝缘状况,并且绝缘故障是一个发生、发展的过程,与运行条件、绝缘状况等有关,不易在定期的预防性试验中准确发现。近年来国内故障统计表明,突发性故障在超高压变压器事故中占相当大的比重。另外,预防性试验和定期维修均需停电离线进行,试验时间长,工作量大,并造成大量的经济损失和可能的设备损伤。鉴于定期维修方式存在以上问题,同时考虑节约成本和降低检修费用的需要,电气设备的状态检修(CBM)越来越受到人们的重视,它的优点在于可及时发现故障的早期征兆,使运行维护人员排除处于萌芽状态的故障,从而避免恶性事故的发生,并且提高了维修质量和效率,节约大量的人力物力。随着传感器技术、信号处理技术和计算机技术的发展与应用,作为状态检修基础的电气设备在线检(监)测技术得到了飞速发展,成为绝缘检测中的一个重要组成部分,在很多方面弥补仅靠定期停电预防性试验的不足。
局部放电(PD)既是电力变压器绝缘劣化的重要征兆,又是造成绝缘劣化的原因,长期的PD会使绝缘劣化,威胁电力变压器的安全运行,导致运行中出现故障,从而影响电力系统的安全稳定运行。大量的运行经验和统计数据表明,运行中的电力变压器PD通常有如下类型:1)绕组中部油一隔板绝缘中油隙放电;2)绕组端部油隙放电;3)接触绝缘导线和电工纸(引线绝缘、搭接绝缘)的油隙放电;4)引线、搭接线等油纸绝缘中的局部放电;5)线圈间(纵绝缘)的油隙放电;6)匝间绝缘局部击穿;7)电工纸沿面滑闪放电。由于变压器内部结构复杂,电场分布不均匀,生产工艺要求较高,随着电压水平提高,事故率呈上升趋势,且大多事故是由局部故障扩大引起的突发事故。通过PD的在线监测,可及时发现变压器内部绝缘存在的潜伏性缺陷,判断变压器内部绝缘劣化的程度,避免变压
器发生突发性绝缘故障,这对保证电力变压器安全运行具有十分重要的意义。
对于变压器制造厂家和现场监护人员来说,在确定变压器内部存在局部放电后,快速准确地对局放源定位可为变压器的状态维修提供科学的信息和指导,有利于迅速排除故障,避免恶性事故的发生,减少停电所带来的损失和降低维修成本,因而倍受电力部门重视。