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1、配电变压器状态检修与监测配电变压器状态检修与监测摘要电网运行的经验表明，变压器的故障率较高，且容量越大、电压等级越高，故障率越高。配电变压器是输配电网中极为重要的枢纽设备，其运行的状态和性能如何，直接关系到电网的可靠性与安全性。本文以配电变压器状态检修与监测为研究对象，详细阐述了配电变压器在线检修和监测的重要意义，并根据实际情况分析了配电变压器发生故障类型，根据故障的类型，探讨了配电变压器状态检修技术，对我国电网安全与稳定的维护具有重要的实际意义。关键词：电网；变压器；状态检修AbstractExperience shows that grid operation, the transform
2、er failure rate is higher, and the greater the capacity, the higher the voltage level, the higher failure rate. Distribution transformers in the transmission and distribution network is extremely important hub device status and performance of its operation have a direct relationship to the reliabili
3、ty and security of the grid. In this paper, the state of maintenance and monitoring of distribution transformers for the study, elaborated on the importance of online distribution transformer maintenance and monitoring, and analysis of the actual situation of the type distribution transformer failur
4、e, depending on the type of failure, discusses the distribution transformer condition-based maintenance technology has important practical significance for Chinas power grid security and stability maintenance.Keywords: Grid; transformer; condition-based maintenance目录摘要1Abstract2第一章 状态检修的基本原理41.1 状态检
5、修的基本概念41.2 设备失效机理41.3 设备的状态监测与故障诊断61.4 设备的状态监测61.4.1 离线状态监测61.4.2在线状态监测6第二章 变压器故障检测82.1 变压器常见故障类型82.1.1短路故障82.1.2 放电故障82.1.3 绝缘故障92.1.4 铁芯故障92.2变压器故障诊断方法92.2.1 特征气体判断法92.2.2三比值法102.3 变压器的在线监测11第三章 变压器状态检修实例12第四章 总结13参考文献14致谢15第一章 状态检修的基本原理1.1 状态检修的基本概念检修的概念是为了保持或者恢复设备的原始功能所进行的作业行为，其目的是为了延长设备的使用寿命。对设
6、备进行及时的检修有助于发挥充分发挥设备的性能，延长设备的使用寿命，从而取得更多的经济效益。根据欧盟 EN13306 标准，状态检修是根据设备性能和/参数的监测结构及其处理措施进行的预防检修。从中可以看出，所谓状态检修就是企业以安全、环境、经济与效益为基础，利用智能传感网络和通信平台实现设备状态的实时监测和信息共享，通过风险评估、检修决策和高级应用开发等技术手段，达到设备运行安全可靠、作业管理智能化、企业效益最优化的一种检修策略。1.2 设备失效机理工程系统发生的设备失效一般是由一种或几种特定原因相互作用引起的。设备的失效除了来自于制造商对用户需求和期望的忽视和/或轻视、设计不当、物料选择与管理
7、不当或物料组合不当、制造或组装工艺不当、缺乏适当的技术、用户使用不当和产品质量失控等原因外，另一个重要的原因就是随着设备使用时间的增长，其内部逐渐的老化。一般认为设备的失效是一种二元状态，即正常或损坏；然而大多数实际失效要比这复杂得多。通常设备的失效是作用在系统上或系统内的应力和系统的材料/组件交互作用综合体的结果。交互作用涉及到的每个变量通常认为是随机的，因此，要正确地理解系统可靠性，就需要充分理解材料/组件对应力的响应，以及每个变量的可变性。通常，失效机理被概括分为过应力机理和磨损机理。而当设备失效时伴随而来的就是设备发生重大或轻微的故障，逐步影响设备的使用情况，从而降低系统运行的可靠性。
8、由设备失效引起的故障形态由内因和外因构成，内因一般是由于设备自身的原因造成，如设计缺陷、制造工艺等原因所组成，外因一般由动作应力、环境应力、人为失误以及时间因素等所组成。电力设备一般不会在瞬间发生故障，只有在功能退化到潜在故障 P 点以后才逐步发展成能够探测到的故障，若潜在故障没有检测到和采用相应的措施，通常会加快设备的老化，直到达到功能故障的 F 点而发生事故，如图 1-1 所示。图 1-1 电力设备失效规律（P-F 曲线）设备故障由设备的失效所引发，因而可以根据设备的各个失效阶段来对设备故障进行研究。对设备进行良好的状态检修即是以此为基础而实现的。通常，设备失效分为三个阶段，如图 1-2
9、所示：图1-2常规随运行时间变化的故障率曲线早期失效期：在这个时期，设备的寿命损耗程度相对稳定，此时所发生的设备失效一般是由于外部环境、人为操作失误、设备处于磨合期等原因所造成。这时，如果能改善设备运行环境、运行人员按章操作将在一定程度上降低设备发生失效的概率。偶发失效期：这个时间设备处于稳定运行阶段，设备的寿命损耗程度低，失效率低且稳定，几乎近似为常数，所以不太可能采取技术措施来降低失效率，这个时期是设备运行最良好的一段过程，因此发生失效的概率较小。损耗失效期：随着设备运行时间的增长，设备经过长时间的运行，内部损耗较为严重，设备的寿命损耗程度上升，特点是失效率随着时间的推移而呈上升趋势，是设
10、备故障的多发时期，也是设备进行检修的重要时期。1.3 设备的状态监测与故障诊断设备故障诊断由状态监测、故障诊断、状态预测、安全保障和维修决策等环节组成（图 1-3）。作为设备故障诊断的主要环节，状态监测与故障诊断是一个有机整体。同时，状态监测是故障诊断的基础、先决条件及必要手段，故障诊断是综合监测数据和信息进行决策的部分。对设备进行状态检修依赖于先进传感测量技术、智能化通信网络和状态监测与故障诊断技术，而设备的监测系统是状态维修的基础和根据。鉴于本文的研究内容，重点介绍一下状态监测与故障诊断技术。图 1-3 设备故障诊断的主要环节1.4 设备的状态监测根据状态监测的要求，状态监测可分为离线状态
11、监测和在线状态监测。下面就对这两种状态监测的定义及优缺点进行简单介绍。1.4.1 离线状态监测传统的设备管理方法之一是对设备进行离线状态监测，也是以前使用最多最重要的方式。所谓离线状态监测就是通过对运行中的设备或停止运行的设备定期进行规定项目的检查，从而发现设备的问题和隐患对其进行维护或维修。离线状态监测具有投资小、监测面宽、设备相对简单、使用方面、地设备影响小、适合小型系统和设备等优点，但反映相对迟钝、数据整理麻烦并且数据不全、必须另外配备分析系统等不足之处。长期以来，离线状态监测对于及时发现设备的问题起到良好的效果，而且其价格较低，便于携带，为企业节省了大量的投资。1.4.2在线状态监测在
12、线状态监测主要是通过装在生产线和设备上的各类监测仪表，对生产及设备状况进行连续自动检测。设备在线监测技术对设备状态实时监测，不受设备运行情况和时间的限制，可以随时检测设备的绝缘状态，一旦设备出现缺陷，能及时发现并跟踪检测、处理，对保证设备安全运行具有重要的意义。在设备运行状态下对设备参数进行检测，检测结果符合实际情况，更加真实和全面。可根据设备缺陷的发展和变化来确定检修项目、内容和时间，检修目的明确，针对性更强，有目的地进行维修，可提高维修水平，使设备运行更安全、可靠。以上可以看出在线状态监测具有实时性强、真实性高、针对性强等优点，但其建设成本较高，现在仍处于推广期。第二章 变压器故障检测2.
13、1 变压器常见故障类型2.1.1短路故障变压器短路故障主要指变压器出口短路以及内部引线或绕组间对地短路、及相与相之间发生的短路而导致的故障。变压器正常运行中由于受出口短路故障的影响,遭受损坏的情况较为严重,变压器低压出口短路时形成的故障一般要更换绕组,严重时可能要更换全部绕组,造成十分严重的后果和损失。通过检查发生故障或事故的变压器和进行事后分析,发现电力变压器绕组变形是诱发多种故障和事故的直接原因。一旦变压器绕组已严重变形而未被诊断出来仍继续运行,则极有可能导致事故的发生,轻者造成停电,重者将可能烧毁变压器。致使绕组变形的原因,主要是绕组机械结构强度不足、绕制工艺粗糙、承受正常容许的短路电流
14、冲击能力和外部机械冲击能力差。因此变压器绕组变形主要是受到内部电动力和外部机械力的影响,而电动力的影响最为突出,如变压器出口短路形成的短路冲击电流及产生的电动力将使绕组扭曲、变形甚至崩溃。2.1.2 放电故障放电对绝缘有两种破坏作用。一种是由于放电质点直接轰击绝缘,使局部绝缘受到破坏并逐步扩大,使绝缘击穿。另一种是放电产生的热、臭氧、氧化氮等活性气体的化学作用,使局部绝缘受到腐蚀,介质损耗增大,最后导致热击穿。根据放电的能量密度的大小,变压器的放电故障常分为局部放电、火花放电和高能量放电。放电故障可以分为局部放电故障、火花放电故障、电弧放电故障三种类型。(1)变压器局部放电故障在电压的作用下,
15、绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘发生非贯穿性的放电现称为局部放电。(2)变压器火花放电故障发生火花放电时放电能量密度大于10-6C的数量级。（3）变压器电弧放电故障电弧放电是高能量放电,常以绕组匝层间绝缘击穿为多见,其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障。综上所述,三种放电的形式既有区别又有一定的联系,区别是指放电能级和产气组分,联系是指局部放电是其他两种放电的前兆,而后者又是前者发展后的一种必然结果。由于变压器内出现的故障,常处于逐步发展的状态,同时大多不是单一类型的故障,往往是种类型伴随着另一种类型,或几种类型同时出现,因此,更需要认真分析,具体对待。2.1.3 绝缘故障电力变压
16、器的绝缘即是变压器绝缘材料组成的绝缘系统,它是变压器正常运行的基本条件,变压器的使用寿命是由绝缘材料(即油纸或树脂等)的寿命决定的。实践证明,大多变压器的损坏和故障都是因绝缘系统的损坏而造成。油浸变压器中,主要的绝缘材料是绝缘油及固体绝缘材料绝缘纸、纸板和木板等。变压器绝缘的老化,就是这些材料受环境因素的影响发生分解,减低或丧失了绝缘强度。2.1.4 铁芯故障电力变压器正常运行时,铁芯必须有一点可靠接地。若没有接地,则铁芯对地的悬浮电压,会造成铁芯对地断续性击穿放电,铁屑一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能,但当铁芯出现两点以上接地时,铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流,并造成铁芯多点
