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工业内窥镜应用于变压器短路故障综合诊断实例
添加日期:2012-02-20
博悦公司BVJ系列工业视频内窥镜系统主要参数如下:探头外径为6.9 mm,探头有效工作长度为3 m;采用全封闭性设计,抗变压器油。探头端部可更换的光学物镜转接头选配了侧视镜和直视镜,满足测量变压器绕组不同部位的需要;像素不小于44万:动态图像具有不小于3倍的可调放大成像功能、不小于16 s的延时曝光功能;具有图像处理系统和图像存储系统。视频探头端部导向方式为操作手柄内置导向电机驱动:导向方向度为360度全方位连续导向。其导向弯曲度大于90°,导向弯曲半径小于15mm :具有3.5寸数字液晶显示器,可由任意角度观看,亮度可调,有防划保护屏和遮阳罩。
 
某供电公司一台220 kV主变压器在2008年罕见的冰灾中受过多次短路冲击.灾后检查性试验中发现低压侧绕组对地电容量发生了较大变化,比往年测试值增大16%。为了准确判断变压器工作状况,尽快恢复供电。在现场对这台变压器进行了诊断试验。最后采用工业视频内窥镜系统对变压器绕组进行了检测,准确定位了变压器故障,为制定检修方案提供了指导性意见,成功避免了一次大型变压器事故。
 
1诊断试验情况介绍
1.1主变压器铭牌参数
额定容量:120000/120000/60000 kVA
冷却方式:ONAN,ONAF
额定电压:230+8x1.25%/121138.5 kV
联接组标号:YN ynO dll
短路阻抗%(额定档):高中13.8
高低23.2 中低7.8
制造时间:2001年11月
修理时间:2005年5月
出厂序号:A200l 3S06
 
1.2主变压器近年运行情况
2005年变压器在事故中损坏。返厂大修后重新投入运行。2006年至今该变电站1 10 kV线路发生三次近区故障。35 kV发生二次近区故障,致使该变压器承受了多次短路电流的冲击。
 
1.3内窥镜对绕组视频窥视试验测试在主变吊罩情况下逐相进行。
 
1.4试验分析及结论
1.4.1常规试验及绕组变形试验分析
1)常规试验结果:直流电阻、变比、绝缘电阻、泄漏、油化分析等试验正常;介损值正常,低压绕组电容值比交接试验值增大16.78%.说明低压绕组可能存在变形故障。
 
2)绕组频响特性试验结果:相问分析.变压器低压绕组存在中度变形。中压绕组存在轻度变形,高压未见明显变形:纵向分析,高压侧i相中低频段相关性较好,无明显变形;中压侧三相低频段相关性较好,中频段稍差,有轻微变形;低压侧三相中、低频段相关性均不好。有明显变形。
 
3)分析结论:从测量绕组电容量的变化及绕组变形波形图分析,变压器低压绕组存在明显变形,低压线圈向铁芯压缩,对铁芯距离缩小的变形可能性为大.中压绕组存在轻度变形。
 
1.4.2短路阻抗特性试验分析
出厂短路阻抗是额定档位测量的三相平均值.现场测试时变压器在额定9档.高一低和高一中三相平均值偏差<2%,高一中单相偏差<2%,说明高压和中压绕组没有明显变形;中一低三相平均值偏差>5%,低压侧绕组存在严重变形,建议进行吊罩检修,对变压器绕组进行视频窥视检查。根据变形程度确定修复方案或是否投运。
 
1.4.3绕组视频窥视试验分析
图2 C相低压线圈中部严重变形
图3 B相低压线圈整体发生严重的幅向鼓包变形
分析结论:
低压A、C相绕组存在较严重变形,绕组松散;低压多个线匝向外突出或向内陷入;绝缘垫块松散和侧向移位。由于绕组内部结构紧密,窥视镜头无法检测其他绕组变形情况。
 
1.4.4综合分析
变压器绕组视频试验发现低压A、C相绕组存在较严重变形.结合绕组频响特性试验及短路阻抗试验结果,认为变压器低压三相绕组都存在严重变形。变压器需尽快返厂修理。
 
2返厂吊罩结果及修理方案
2.1吊罩结果
1)检查发现中压C相中上部压装垫块有多块局部移位: 。
2)中压B相引出线处压装垫块有多块局部移位。
3)C相低压线圈中部严重变形,线圈中部发生幅向鼓包变形。
4)B相低压线圈整体发生严重的幅向鼓包变形,线圈向外鼓出约30 mm。
5)A相低压线圈整体发生严重的幅向鼓包变形,和B相低压线圈类似,线罔向外鼓出约30 mll-i。
此次共损坏了三个低压线圈;低压A、B相绕组变形严重,C相低压变形相对较严重。从损坏情况看低压线圈主要是受幅向力的作用所至,轴向基本没有发生变形。
 
2.2修理方案
1)检查高压线圈,进行清理、整形、加固。
2)更换中低压共六个绕组,改变线匝材质为自沾性换位导线,线圈结构采用2005年修理方案中的调整方案。在中、低压绕组问再增加一绝缘硬纸筒,加强绕组抗轴向力的能力的同时,加强绕组抗幅向力的能力。
3故障原因分析
主变上次预防性试验后时隔两年,低压侧也受过两次短路冲击,在冰灾期间中压侧共受过三次短路冲击。
2)此次中压线圈的变形较轻(轻微变形),主要是低压绕组变形严重。分析认为:以前低压侧发生出口短路时低压绕组有了一定程度的变形,在冰灾期间当中压侧发生多次短路冲击时。由于藕合作用加剧了低压绕组的变形。
3)2005年变压器返厂修理时未彻底解决抗短路能力弱的问题:中、低压线圈均未改变结构和线材。中压线匝是非自沾性换位导线,低压线匝也是非自沾性导线;上次主要考虑了加强绕组抗轴向力的能力。未加强绕组抗幅向力的能力。
4.变压器故障后采取的反事故措施
4.1保证新变压器及修理变压器质量改变线匝材质为自沾性换位导线:采取措施保证变压器绕组轴向压紧,包括绕组垫块采用预密化、内外多个线圈均匀压紧撑实的工艺和检测、线圈进行恒压干燥处理等措施;在中、低压绕组间再增加一绝缘硬纸筒,加强绕组抗轴向力的能力的同时。加强绕组抗幅向力的能力。
4.2防止出口短路冲击
1)加强对变电站低压母线及其所联接设备的维护管理。
2)加强变电站¨0 kV出线特别是架空地线的运行维护,减少变压器近区短路故障。
4.3防止绕组变形缺陷恶化
1)变压器出口或近区短路后,应进行绕组直流电阻、绝缘电阻、变比、介质损耗、电容量、频响特性、
低电压短路阻抗测试和油中溶解气体色谱分析。及时发现变压器的变形故障。
2)变压器修理改造时,应对线圈进行加固,消除前期累积效应的影响,提高变压器的整体抗短路能力。
5结束语
多年来,变压器绕组变形试验主要是频率响应分析法和低电压阻抗法,实践证明这两种方法对绕组较大程度的变形可以有效发现。但当绕组仅发生2%以下的变形时。则不能有效地检出。而且存在以下两个方面的问题:一是如果没有历史数据.试验结论准确性不高,容易误判断;二是变形部位及程度难以准确定位。往往需要返厂进行解体才能最终判定变形状态。变压器绕组视频窥视试验可以在现场将内窥探头伸入变压器绕组之间或绕组与铁芯之间进行观察、拍照,对绕组情况一目了然。可查出变压器绕组是否有变形。对变压器绕组变形可定量测量,准确得知哪一相和哪一侧绕组有变形,绕组变形的形状、严重程度和具体部位。以前靠变压器绕组变形电气试验难以对变压器绕组绑带断裂、垫块错位等这些轻微的状态变化做出判断。现在用视频窥视技术很容易做到.检测结果的灵敏度和全面性是以前任何试验方法所不能比拟的。利用此技术,在现场就能准确判断变压器的内部状况。及时制定检修方案。大大缩短变压器停电时间。具有较好的经济和社会效益。实践证明变压器绕组视频窥视试验也存在以下局限性:一是变压器需在吊罩的情况下检测,准备工作量大:二是对当前强油导向的变压器,由于挡油板的存在。无法检测绕组的全部情况;三是新型变压器绕组顶层绝缘挡板下油隙太小.只能从绕组和调压绕组出线处进行观察,观察角度受到限制;四是当设备内部空隙弯道较多时,探头不易伸入。现场对变压器进行诊断时,还要依靠其它试验来反映变压器的情况,有效缩短视频窥视试验时间,例如:介损试验电容量的改变可.以分析故障出于哪侧:绕组频响特性和短路阻抗试验能反映故障在哪一相;油色谱分析能判断变压器的故障类型。
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