CN108445385B - 一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法 - Google Patents

一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法 Download PDF

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Abstract

一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法，具体步骤如下：步骤1在有载分接开关不动作的情况下，利用超声法开展换流变压器带电局放测试，测量背景局放，判断是否有异常局放信号；步骤2如果换流变压器带电局放测试未发现异常局放信号，将带电局放测试的超声探头布置在分接选择器对应位置的换流变油箱壁上，布置4‑6个探头为宜；步骤3在有载分接开关档位转换时，监测局放信号，尤其是发生极性转换时的局放信号，分析放电能量大小；优点是，有效减少有载分接开关的故障，保证换流变压器安全运行。实现对换流变压器有载分接开关分接选择器状态的准确诊断。

Description

一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器 状态评估方法
技术领域
本发明涉及变压器检修技术领域，具体为一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法。
背景技术
有载分接开关(On-load Tap Changer,OLTC)是变压器完成有载调压的核心部件，有载分接开关的性能状态直接关系到有载调压变压器的安全运行。据有关资料统计，有载分接开关故障导致的有载调压变压器故障占到其总故障的40％左右。
换流变压器用有载分接开关接在换流变网侧绕组中点，调压级数多达30多级，换流变压器的网侧绕组与550kV交流系统相连时，有载分接开关的级电压接近极限。因此，换流变压器的运行工况复杂，其有载分接开关与普通电力变压器有载分接开关有较大区别，运行工况更加严苛。
换流变压器在运行中电压调节频繁，最多可超过1万次/年，要求有载分接开关能在较多操作次数后满足少维护或免维护的要求。换流变压器有载分接开关为组合式有载分接开关，包括进行档位选择的分接选择器和完成电流开断的切换开关。分接选择器在换流变压器油箱内浸泡在变压器油中，切换开关由于在切换过程中会产生电弧，因此采用独立油室。
由于换流变压器有载分接开关的档位多达30余级，因此采用正反调结构。在一般的档位调节(不改变极性)时，由于分接选择器选择档位时不切断电流，不会产生电弧，不会导致换流变压器绝缘油的分解，从而导致绝缘油色谱的变化。而在分接选择器的极性转换期间(通过分接选择器上的转换选择器实现)，调压绕组有一瞬间与网侧绕组在电气上分离，处于悬浮状态。这时，调压绕组上出现一个对地耦合电容或对临近绕组间耦合电容所确定的新电位，这个电位与转换选择器操作前的调压绕组电位不同，其电位差称为位移电压，如果位移电压达到一定值可能引起转换选择器放电。
通常情况下，有载分接开关分接选择器极性转换时引起的放电能量较小，导致变压器油分解产生特征气体较少，但由于换流变压器有载分接开关调压频繁，平均每月的档位变化在1000次左右，而极性转换次数在10-20次，因此在随着换流变压器运行时间的增长，档位调节次数的不断增多，换流变压器绝缘油油色谱特征气体缓慢增长属正常现象。
如果有载分接开关分接选择器设计不合理、性能不良或运行中劣化，在极性转换时就会产生较大能量的放电，使绝缘油分解，从而导致换流变压器绝缘油中特征气体较快增加，尤其是乙炔(C2H2)气体增长迅速。
当换流变压器内部出现过热缺陷或放电缺陷时，换流变压器绝缘油的油色谱结果会出现异常；当换流变压器有载分接开关分接选择器出现异常时，也会导致换流变压器绝缘油的油色谱出现异常。由于有载分接开关的分接选择器在换流变压器油箱内部，目前尚未有有效的方法对其状态进行分析诊断。因此，当换流变压器油色谱异常时，无法判断是换流变压器本身出现缺陷，还是有载分接开关分接选择器出现缺陷，给换流变压器故障诊断带来困难。
因此，很有必要开展换流变压器有载分接开关分接选择器状态检测和评估技术研究，对于减少有载分接开关故障、保证换流变压器安全运行具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种换流变压器有载分接开关分接选择器状态诊断和评估方法，该方法通过对换流变压器尤其是分接选择器四周进行局放带电测试结合换流变压器油色谱在线监测数据和离线色谱数据变化分析，实现对换流变压器有载分接开关分接选择器状态的准确诊断。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法，具体步骤如下：
步骤1在有载分接开关不动作的情况下，利用超声法开展换流变压器带电局放测试，测量背景局放，判断是否有异常局放信号；
步骤2如果换流变压器带电局放测试未发现异常局放信号，将带电局放测试的超声探头布置在分接选择器对应位置的换流变油箱壁上，布置4-6个探头为宜；
步骤3在有载分接开关档位转换时，监测局放信号，尤其是发生极性转换时的局放信号，分析放电图谱特征和能量大小；
步骤4在进行带电局放测试的同时，分析分接开关动作前后换流变压器油色谱数据变化，尤其是极性转换后的油色谱数据变化，包括在线油色谱分析和离线油色谱分析；
步骤5如果测试发现有载分接开关在极性转换时的局放信号非常明显，且随着极性转换次数的增加换流变压器油色谱(特别是C2H2)有异常增长趋势，判断有载分接开关的分接选择器存在异常。
作为上述方案的改进，步骤2所述的探头分别均布在变压器油箱壁的三个面上。
本发明具有以下有益效果：
1.实现对换流变压器有载分接开关分接选择器状态的准确诊断，及时发现有载分接开关分接选择器隐患并进行处理，避免有载分接开关故障进而换流变压器故障的发生。
2、在换流变压器油色谱乙炔异常时，区分判断是分接选择器缺陷还是换流变压器其他部分故障，提高故障诊断的效率和准确性。
附图说明
图1为本发明的分接开关分接选择器状态评估流程图。
图2为实施例2分接开关分接选择器状态诊断评估方法原理图。
图3为实施例2换流变压器局放带电测试结果示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法，具体步骤如下：
步骤1在有载分接开关不动作的情况下，利用超声法开展换流变压器带电局放测试，测量背景局放，判断是否有异常局放信号；
步骤2如果换流变压器带电局放测试未发现异常局放信号，将带电局放测试的超声探头布置在分接选择器对应位置的换流变油箱壁上，布置4-6个探头为宜；
步骤3在有载分接开关档位转换时，监测局放信号，尤其是发生极性转换时的局放信号，分析放电图谱特征和能量大小；
步骤4在进行带电局放测试的同时，分析分接开关动作前后换流变压器油色谱数据变化，尤其是极性转换后的油色谱数据变化，包括在线油色谱分析和离线油色谱分析；
步骤5如果测试发现有载分接开关在极性转换时的局放信号非常明显，且且随着极性转换次数的增加换流变压器油色谱(特别是C2H2)有异常增长趋势，判断有载分接开关的分接选择器存在异常。
实施例2
某换流站一台换流变压器绝缘油油色谱测试发现多种特征气体增长迅速，尤其是C2H2异常增长，超过规程规定值。该换流变压器常规电气试验结果正常，无法判断是换流变压器本身存在缺陷还是有载分接开关分接选择器存在异常，下面对其分接选择器进行状态诊断和评估，评估方法包括以下步骤：
1、换流变压器带电局放测试
首先，开展换流变压器带电局放测试，使用超声探头对换流变压器每一个位置均进行局放测试，测试方法同普通变压器带电局放测试。测量背景信号，并分析是否均在异常局放信号。如果没有发现局放信号，进行后续操作。如果测试发现局放信号，对其进行定位，判断缺陷位置在分接选择器周围还是在其他位置。本台换流变压器进行超声带电局放测试，没有发现局放信号。
2、分接开关切换时换流变压器带电局放测试
按照附图2所示方法，在分接选择器位置对应换流变压器油箱壁上布置超声探头，在3面油箱壁各布置2个探头，共6个探头。当换流站内干扰较小时，也可在换流变压器铁心夹件接地线上通过高频CT进行局放信号的辅助测量。通过换流站控制系统，获取换流变压器有载分接开关后续的调整要求。在有载分接开关档位切换时，捕捉局放信号，尤其是极性转换时的局放信号。本台换流变压器局放带电测试共持续20天，有载分接开关动作654次，极性转换32次。测试发现，在普通档位调整时有较小的局放信号，在极性转换时出现较大的局放信号，如图3所示。
根据带电局放测试情况，怀疑该换流变压器有载分接开关分接选择器存在异常。
3、分接开关切换时换流变压器油色谱分析
通过附图2所示的换流变压器油色谱在线监测装置，实时提取换流变压器油色谱中C2H2、C2H4、H2等特征气体含量，分析油色谱随分接开关切换操作的变化趋势，并在合适时机取油样进行离线色谱分析。有载分接开关动作前，记录在线油色谱数据，为保证测量精度，同时取油进行离线油色谱分析。在每次分接开关档位调整后，记录在线油色谱数据。在适当时间取油进行离线色谱分析，在所有测试结束后再次取油进行离线油色谱分析。
在线油色谱分析发现，普通的档位切换时，换流变压器在线油色谱结果无明显变化(在测量误差范围内)，在极性转换后，在线油色谱中C2H2有较明显的增长趋势。测试前后的离线油色谱分析可发现，有载分接开关动作654次，极性转换32次后，换流变压器本体油色谱变化较大，其中乙炔增长0.147ppm，具体数据如下表1。
表1测试前后气体含量变化
气体组分 测试前(ppm) 测试后(ppm)
H<sub>2</sub> 15.477 17.214
CO<sub>2</sub> 1415.117 1421.325
CH<sub>4</sub> 9.754 9.762
C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> 2.033 2.312
C<sub>2</sub>H<sub>6</sub> 1.749 1.751
C<sub>2</sub>H<sub>2</sub> 1.042 1.189
总烃 14.578 15.014
4、有载分接开关分接选择器状态评估
根据上述换流变压器局放电带测试和油色谱综合分析，在有载分接开关极性转换时分接选择器对应位置有明显的局放信号，且进行32次极性转换后，乙炔增长0.147ppm，超过正常增长速度。因此，综合分析认为该有载分接开关分接选择器存在异常。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种基于局放监测和油色谱分析的有载分接开关分接选择器状态评估方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1在有载分接开关不动作的情况下，利用超声法开展换流变压器带电局放测试，测量背景局放，判断是否有异常局放信号；步骤2如果换流变压器带电局放测试未发现异常局放信号，将带电局放测试的超声探头布置在分接选择器对应位置的换流变油箱壁上，布置 4-6个探头为宜；所述的探头分别均布在变压器油箱壁的三个面上；步骤3在有载分接开关档位转换时，监测发生极性转换时的局放信号，分析放电图谱特征和能量大小；步骤4在进行带电局放测试的同时， 分析分接开关动作前后换流变压器极性转换前后的油色谱数据变化，包括在线油色谱分析和离线油色谱分析；步骤5如果测试发现有载分接开关在极性转换时的局放信号非常明显，且极性转换后换流变压器油色谱变化有明显增长趋势，判断有载分接开关的分接选择器存在异常。
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