电力变压器油纸绝缘状态的诊断_回复电压法

回复电压法(RVM-RecoveryVoltageMethod)是
近年来广受关注的变压器固体绝缘的无损检测方法,不需采取纸和油样即可通过现场测量对变压器纸-油绝缘的受潮和老化的总体状态做出诊断。虽然早在上世纪70年代已建立起该方法的基本原理,但直到近些年才在测量方法和测量仪器诸方面得到完善和实用。
在绝缘介质两端施加直流电压(充电),将产生电导和极化现象。电导可用一常量,如绝缘电阻或比电导表示;而极化则是绝缘介质内部偶极子的定向排列,并在表面产生束缚电荷。撤去外施电压并使两极短接,则发生表面放电和去极化作用。去极化是电场撤除后偶极子在一定时间内的缓慢松弛过程,在去掉两极间的短接线后,去极化过程仍在继续,受极化作用约束的束缚电荷变为自由电荷,并在两极产生电压,称为回复电压U
。回复电压随时间的延长而衰减,
在衰减到零之前的峰值称为最大回复电压U
rmax
。绝缘受潮和老化引起的介电性能的变化,会使其回复电压有明显改变。
1RVM的测量方法和仪器
1.1RVM测量电路
RVM测量的电路如图1所示。一个测量周期可分为四个阶段(如图2所示),即:
(1)充电阶段(极化)——
—S
接通,S
和S
断开,
odbc
使绝缘系统充电t
时间。
(2)放电阶段(释放表面电荷和去极化)——
—S
网络规划与设计
通,S
和S
断开,撤去外施电压和短接两极使绝缘系
统放电t
时间(s),规定t
=1/2tc。
(3)回复电压测量阶段(继续去极化过程)——
在放电t
时间后,撤去短接线,使S
另眼看羽球
和S
断开,接
通S
,连续测量a和b之间的电压,直到回复电压
达到峰值U
rmax
后衰减到零,由此得到U
=f(t)关系
曲线。
图1RVM测量电路示意图
电力变压器油纸绝缘状态的诊断——
—回复电压法
许维宗1,刘勇2,许文蕾3,江霞3
(1.湖北电力试验研究院,湖北武汉4300772.武汉供电公司洪山公司,湖北武汉430070;
3.武汉供电公司变电检修公司,湖北武汉430070)
摘要:回复电压法是诊断变压器油-纸绝缘潮湿和老化状态的无损检测新方法。介绍了该方法的基本原理、若干应用实例和测量的影响因素。
关键词:电力变压器;油纸绝缘;回复电压测量
中图分类号:TM621.8文献标识码:A文章编号:1006-6519(2007)04-0004-04
DiagnosisofPowerTransformeroil-PaperInsulation
Condition-RecoveryVoltageMethod
XUWei-zong1,LIUYong2,XUWen-lei3,JIANGXia3
(1.HubeiElectricPowerTesting&ResearchInstitute,Wuhan430077,China;2.HongshanElectricPowerSupplyco.,ofWuhan,Wuhan430070,China;3.WuhanSubstationOverhaulco.,Wuhan430070,China)
Abstract:Recoveryvoltagemethod(RVM)isanewapproachofnon-destructivemeasurementfordiagnosingoil-paperinsulationofpowertransformer.Thefoundation,theseveralapplicatingexamplesandth
efactorsaffectingmeasurementaredescribedinthispaper.
Keywords:powertransformer;oil-paperInsulation;recoveryvoltagemeasurement
收稿日期:2007-03-14
作者简介:许维宗(1936-),教授级高工,长期从事电厂化学和变压器绝缘材料试验研究.
--
图2一个RVM测量周期的各试验阶段
(4)松弛阶段———S2接通,S1和S3断开,
短接两极消除绝缘系统的全部极化现象,然后开始下一个试验周期。每个周期的充电时间是不同的,例如第一个周期的tc=10ms,此后每个周期的tc递增,直到最后一个周期的tc=1000s。在不同的tc(从10ms到1000s)进行一系列RVM测量(td恒等于1/2tc),然后将各次的tc-Ur曲线中的峰值Urmax与其对应的充电时间tc绘成曲线,称为RVM极化谱,如图3所示。极化谱曲线可读出三个特征参数,即最大回复电压Urmax(V)、起始斜率(Initialslope)dUr/dt(V/s)和主时间常数(Dominant或Centraltimeconstant)τcd(s)。后二个参数用来判断纸绝缘的受潮和老化状态。通常,主时间常数愈大,初斜率愈小,绝缘状态愈佳。
图3典型的RVM极化谱1.2测量仪器
目前全球唯一使用的是TettexRVM5461和
5462测量仪。该仪器可提供0~3000VDC,测量时常用2000VDC,tc/td=2,
tc=10ms~1000s。仪器按要求接线后
自动测量,得出极化谱和相关特征参数值。仪器附有分析软件,可将测量时的温度统一折算为20℃,并给出纸绝缘含湿量和根据绝缘老化程度给出变压器运行时上层油温不应超过的极限值。
1.3RVM极化谱的解释
按RVM极化谱曲线形状,可分为标准型和非标准型。标准型曲线有一个峰值(图3),分析软件可准确地给出绝缘含湿量。非标准型曲线包括有两个及以上峰值、扁平或不连续等不规则的曲线。对这样的曲线
的解释和判断比较复杂,通常需了解被试变压器的运行历史、检修和处理情况、RVM测量时的可能干扰因素,必要时还应参考其他的绝缘试验结果。近年开发
的由神经网络和专家系统组成的混合智能系统[1],经50台变压器的检测证明对于非标准型RVM极化谱有相当准确的识别能力。可有效地鉴别油中静电荷和其他污染物对极化谱的影响,真空干燥和油处理提高绝缘状态的效果,以及绝缘是否有在局部受潮等可能得出非标准极化谱的现象。
1.4纸绝缘含湿和老化的区分[2]
RVM测量的特征参数(τcd、
dUr/dt及Urmax)与纸绝缘含湿量和绝缘老化的极性产物数量密切相关,如何将含湿量和绝缘老化对RVM测量的影响区分开来,对于发挥RVM测量的诊断功能是有意义的,虽然由于绝缘纸在老化过程中有水分产生而使得这种区分变得困难。研究表明,在RVM测量时,同时测量充电电流,尤其是短充电时间(例如tc≈1s)试验周期内的充电电流,可为绝缘老化的判断提供重要信息。通常,纸绝缘老化愈严重,其充电电流愈大。表1和图4的实例可证明充电电流测量在诊断老化状态时的重要辅助作用。由表1和图4可看出,充电电流能更明显地
反映出变压器纸绝缘随运行年限增加的老化状态。
图4不同变压器充电电流的比较
2RVM测量的应用实例
运行年限不同和绝缘含湿量不同的变压器RVM
表1变压器RVM测量结果
变压器容量/MV·A
运行年限
/years主时间常数
τcd/s
起始斜率
dUr/dt/V·s-1
最大回复电
压Urmax/V
3新29.76.919.60.15新36.67.621.61.54347.968.768.51.5434764.369.6145重新绕制1092.91.781.61
450.418.215.5
3.15
62
10.8
62.4
5--
极化谱,分别如图5和图6所示。该二图皆为标准型曲线,随绝缘含湿量增加和运行年限延长,曲线峰向左移动,即主时间常数τcd减小。图5不同含湿量的变压器RVM极化谱
图6运行年限不同的变压器RVM极化谱
国内一台已运行30年的110kV,15000kV·A主变利用RVM5461型仪器测得的极化谱和相关数
据,如图7和表2所示[3]。可以看出,该台变压器的绝缘状态还是较好的,若按66~220kV变压器固体绝缘含水量控制在3.5%~4.0%以内考虑,则该台变压器仍可继续运行,但运行时上层油温应控制在77℃以下。
图7国内一台变压器RVM测量后
折算到20℃的Ur-tc曲线
一台运行一年的23/330kV,390MVA新变压器,
根据运行年限推算其固体绝缘含湿量不应超过0.5%,
但测得的RVM极化曲线有两个峰,第一个峰值τcd=0.5s(相当于含湿量4.0%),第二个峰值τcd=957s(相当于正常的含湿量0.57%)如图8所示。第一个峰显然是由于局部受潮引起的。后经仔细检查证明,在安装高压套管时曾突然降雨,从而导致变压器绕组局部受潮。
另一台220/15.75kV,250MVA变压器,RVM极化谱如图9所示。运行8年后测得的曲线1在
200s有一峰值,
相应含湿量1.6%,绝缘仍处于良好状态。次年测得的曲线2,除在200s有一峰值外,还
在0.5s多出一个峰值,相当于纸绝缘含湿量4%,由此断定绕组可能局部受潮。后查明,在测量曲线2的前三天,由于油泵检修放油曾使绕组上部暴露于大气24h,从而使绕组局部受潮。因此,决定变压器投运前进行真空干燥处理。处理后测得τcd=400s,相当于含湿量1.1%。
图8由于高压套管安装时落雨引起变压器受潮的
RVM极化谱
图9油泵检修造成变压器绕组局部受潮的
RVM极化谱
3RVM测量的影响因素[4]
3.1温度对RVM极化谱曲线的影响
如图10所示,随温度升高,极化谱峰值左移,即主时间常数减小。TettexRVM5461或5462型仪器
所附软件,可将测量温度折算为20℃,以便进行测量结果的比较。
表2国内某台变压器RVM测量结果(折算到20℃)
参数τcd/sUrmax/V含湿量/%临界油温/℃
高压侧114.8198.02.086中压侧46.56188.02.5
77
低压侧
44.86我是海的女儿
166.3
2.5
77
6--
图10温度对RVM极化谱曲线的影响
3.2绝缘油严重劣化时,
对RVM极化谱的影响研究表明,只有在绝缘油严重劣化时,才可能对RVM极化谱有影响,如表3所示。因此,当油质严重劣化,在测量变压器RVM极化谱时应首先进行油的净化处理。
3.3变压器内残余静电荷的存在,
对RM极化谱的影响变压器内(铁芯和油)残余静电荷的存在,会严重影响RVM极化谱的测量结果。因此,在变压器进行RVM测量前必须通过短路接地充分地释放电荷。一台106/33kV,3.3MV·A单相变压器低压绕组进行RVM测量时,测量前使绕组接地释放电荷充分和不充分对测量结果的影响,如图11所示。可以看出,曲线2和曲线3有良好的重现性,而曲线1则由于受残余静电荷的干扰使得重现性很差。还应指出,对于电容式电压互感器来说,即使有足够长的预先接地时间,测量结果的重现性也很差。
图11变压器RVM测量前绕组接地释放电荷充分和不充分对测量结果的影响
曲线1释放电荷不充分;曲线2和3绕组长时间接地释放电荷
3.4空气相对湿度对户外变压器RVM测量的影响当空气相对湿度大于75%时,对户外变压器的RVM测量有不利影响,原因是仪器接线的高压套管
表面可能发生水分凝结,引起局部导电通路,使RVM
曲线发生陡降现象,如图12所示。
图12一台33/11kV,5MV·A三相变压器高压绕组测量RVM曲线时,
由于受清晨结露的影响,使回复电压值在tc=5000s和tc=10000s时发生异常跌落
4RVM测量与其他测量方法的比较
曾对两台11/0.433kV,1000kV·A变压器进行RVM和tgδ
测量,结果如表4所示。可以看出,二者测量值具有相同的变化趋势。
变压器绝缘的DC吸收试验,是以恒定的DC电源对绝缘充电和放电,测量充电和放电电流,然后分
析绝缘的极化/去极化(松弛)特性。曾对两台132/34.5/
6.9kV,75MV·A同类型变压器进行RVM和DC吸收试验。试验结果表明,二者存在相当吻合的关系。
聚合度测量是评定变压器绕组纸绝缘老化程度的直接和有效的方法之一。随着变压器运行年限的延长和绝缘的老化,纸的聚合度降低。聚合度与RVM谱的关系如图13所示。可以看出,聚合度愈小,主时间常数τcd愈小,
即纸绝缘有更深度的老化。根据10台变压器的测量数据,曾得到以下经验式:DPt=(τcd+Ka)/Kb式中DPt———运行年限为t的变压器绕组出口的纸
聚合度;
Ka=627;K
b=2.665。
图13聚合度对RVM谱的影响
表4变压器RVM和tgδ测量结果的比较
变压器tgδ(20℃)/%
τcd(20℃)/s含湿量(RVM)/%
No.10.6510000.50No.2
0.83
100
0.83
表3绝缘油质量对变压器RVM测量影响的
模拟试验结果
油质量油绝缘
电阻/GΩRVM测量结果备
主时间常数τcd/s纸相应含湿量/%良230.82.7[1]中0.228.22.7差
0.02
2.3[2]3.921.6
2.8
[1]理论计算值
τcd=25s,相应含湿量=2.8%;
2]RVM曲线出现两个峰值
(下转第12页)
7--
(上接第7页)tm2007
变压器油中糠醛浓度愈高,表明纸绝缘老化降解程度愈严重。两台同类型和运行年限相同的变压器由RVM测量得的含湿量分别为2.3%和3%,而前者油中糠醛浓度为0.14μg/kg,后者为0.01μg/kg。据研究,产生这一矛盾现象的原因是亲水性的糠醛化合物更多地被含湿量较高的
绝缘纸所吸收。因此,在利用糠醛指标判断变压器纸-油绝缘老化程度时,同时进行RVM测量,可起到相互校核的作用。
5结论
回复电压测量(RVM),是油-纸绝缘变压器固体绝缘材料含湿和老化状态无损诊断的新方法。在变压器的运行和检修中可在现场对油-纸绝缘做出总体评定,具有广阔应用前景。参考文献:
[1]SyedM.Islam,PatriciaR.S.Jota,MarkStace.Detecti-onofOil-paperEquilibriumMoistureContentinpowerTransformersUsingHybridIntelligentInterpretationofPolarisationSpectrumsFromRecoveryVoltageMeasure-ments[J].ConferenceRecordofthe1998IEEEInternationalSymposiumonElectricInsulation,June7-10,1998.
叉车技术[2]Z.T.Yao,T.K.Saha,SeparationofAgeingandMoistur-eImpactonTransformerInsulationDegradationbypolar-isationMeasurements[J],CIGRE,15-30
4,2000.
[3]王财胜,周志芳,陈金法.电力变压器油纸绝缘总体状态现场检测的新方法[J].高电压技术,2000,(26)3:72-76.[4]J.P.VanBolhuis,G.M.Urbani,H.F.A.Verhaort.Develo-pmentofKnowledgerulesforRVMforInterpretationoftheConditionofTransformerInsulation[J].ConferenceRec-ordoftheIEEEInternationalSymposiumonElectricalInsulation.April2-5,2000.
2.6%、2.3%,平均值为2.3%。
由于现场条件所限,左墙只取了个别样点,此时左墙的水冷壁壁面氧量为1.6%左右。综合以上的测量数据可以说明,在侧二次风风门40%的开度下,水冷壁壁面氧量可以满足炉膛水冷壁附近氧量超过2%以上可有效防止水冷壁管高温腐蚀的要求。4.6锅炉热效率计算
对入炉煤质进行工业分析后,选择工况三、五计算锅炉热效率,从而来衡量经过燃烧器改造后锅炉热效率的变化情况,计算结果如表12所示。
从计算的结果可知,两种工况的锅炉热效率分别为90.12%和90.49%,均高于89.5%的锅炉设计效率,如果适当调整炉内的配风应该还有提升的空间。
5结论和建议
(1)华电淄博热电有限公司2号锅炉采用水平浓淡风煤粉燃烧器改造后,锅炉在额定负荷下锅炉热效率达90%以上,高于锅炉的原设计值。
(2)此次改造通过增加一次风喷口面积降低一次风速,同时水平浓淡风煤粉燃烧器具有稳燃作用,锅炉煤粉燃烧器着火、燃烧稳定;运行近一年没发生过一次灭火事故,炉膛无结渣;过热蒸汽、再热蒸汽参数稳定,减温水流量在设计范围内。
(3)NOx(O2折算到6%时)排放量可以达到630mg/m3,远远小于改前830mg/m3的NOx排放量,降低了24%。
(4)侧二次风风门在40%开度下,燃烧器可以保证较高的燃烧效率,同时很好地保证了水冷壁壁面氧量在2%以上,具有高的氧化性气氛,有效防止水冷壁高温腐蚀。
表12锅炉热效率计算数据表
项目数据来源T-03T-05运行负荷/MW表盘记录71.366锅炉蒸发量/t·h-1表盘记录390380排烟温度/℃实测数据138138排烟氧量/%实测数据5.315.38飞灰可燃物含量/%化学分析5.514.28炉渣可燃物含量/%化学分析7.874.43排烟热损失/%计算数据5.785.90机械燃烧热损失/%计算数据3.362.81散热损失/%计算数据0.620.64灰渣物理热损失/%计算数据0.120.16锅炉热效率/%计算数据90.1290.49
日前北京市9成垃圾靠填埋处理,未来5a,将把这一比例降低到3成,更多的垃圾将采用污染小的堆肥和焚烧方式。在“十一五规划”中,将逐步减少垃圾填埋比例,加大焚烧和堆肥的比重,焚烧比例增加到4成,填埋的比例降到3成。目前,正在建设4个垃圾焚烧站,分别是昌平的阿苏卫、朝阳的高安屯、海淀的六里屯和大兴的南宫。全部建成后,日焚烧垃圾量将达到5000t,4个焚烧厂发电的装机容量将达1.5GW。垃圾焚烧是发达国家普遍采用的垃圾处理方式,技术成熟,焚烧厂一半以上的投资都在废气处理上,排放标准符合国家标准。[摘自《中国电力》2007(7)]
北京将建1.50GW垃圾电站12
--

本文发布于:2024-09-20 13:44:14,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/xueshu/704139.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:绝缘   变压器   测量   极化   老化   电压   锅炉
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议