預防性試驗在地鐵變壓器運行中的計算應用
摘 要 通過對廣州地鐵2號線使用的干式變壓器進行預防性試驗的總結分析,闡明預防性試驗是檢查設備潛在缺陷唯一的一種手段,設備在運行中有異常情況時,可運用預防性試驗來對其狀況做正確判斷,并發現設備的潛在缺陷,對沒有缺陷的設備也能做出正確的判斷。
關鍵詞 預防性試驗 地鐵 干式變壓器 供電設備
對于正在運行的供電設備按規定的周期進行的例行試驗稱作預防性試驗。通過預防性試驗能夠及時發現運行中設備內部隱藏的缺陷,預防事故發生或設備損壞,保證供電設備的正常運行;通過對同類設備之間測試數據的橫向比較,及本次測試數據與歷次數據之間的縱向比較,可以掌握大量對設備運行有用的數據,為建立數據庫提供可靠的依據;配合檢修加以消除,以避免設備絕緣在運行中由于工作尤其是系統過電壓的作用被擊穿,造成停電甚至嚴重燒壞設備的事故。這樣就能做到預防為主,使設備能長期、安全、經濟地運行。
1 預防性試驗項目
目前,廣州地鐵使用的干式變壓器有33kV/400V動力變壓器和33kV/1180V整流變壓器。根據有關規程,變壓器絕緣的預防性試驗項目主要包括如下幾項。
1.1 測量繞組的絕緣電阻和吸收比
測量繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比,對檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度,能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮或臟污、以及貫穿性的集中缺陷。
1.2 測量繞組的直流電阻
通過測量繞組的直流電阻,可以檢查繞組焊接質量、檢查分接開關各個位置接觸是否良好、檢查繞組或引出線有無折斷處、檢查并聯支路的正確性,是否存在由幾條并聯導線繞成的繞組發生一處或幾處斷線的情況、檢查層、匝間有無短路的現象。
1.3 測量繞組所有分接頭的變壓比
測量變壓器的變比,可以檢查繞組匝數是否正確、檢查分接開關的狀況、檢查繞組有無層(匝)間金屬性短路、判斷變壓器是否可以并列運行。
1.4 交流耐壓試驗
交流耐壓試驗是鑒定絕緣強度最有效的方法,特別是對考核主絕緣的局部缺陷,如繞組主絕緣受潮、開裂或者在運輸過程中引起的繞組松動、引線距離不夠以及繞組絕緣上附著的污物等,具有決定性的作用。
1.5 耐壓后繞組的絕緣電阻測量
耐壓后應再對整流變壓器繞組做絕緣試驗,試驗前后兩次的絕緣電阻不應有明顯的差別。
2 實例分析
下面通過4個試驗工作實例,分析說明預防性試驗在地鐵干式變壓器運行中的作用。
2.1 對33kV整流變壓器進行交流耐壓試驗
(1)出現的現象:2002年11月15日,對某臺整流變壓器安裝完后進行現場交接驗收試驗,對高壓繞組進行交流耐壓試驗,當電壓加到20kV時出現不正常的放電聲音,繼續加壓到30kV時出現劇烈的爆破聲音;再進行絕緣電阻測試時,用2500V測量時絕緣電阻值為5MΩ,這個值相對較低,再用5kV測試時,絕緣電阻值不穩定,說明絕緣有放電現象。
(2)檢查結果:經現場試驗人員外觀檢查,未發現異常現象;而在檢查出廠試驗報告時,發現變壓器出廠試驗未按規程要求在做完交流耐壓試驗后進行絕緣電阻的測試。
(3)經分析確認:因為交流耐壓試驗是破壞性試驗,規程規定在交流耐壓前后均應進行絕緣電阻的測試,通過對比兩次的絕緣電阻值是否降低,可判斷絕緣是否不良;而廠家未進行絕緣電阻的測試,所以沒能及時發現絕緣不良現象,加之經過長途運輸,可能某些絕緣支撐件有少許移位,造成絕緣距離變化。
(4)處理結果:廠家更換并加墊絕緣紙片后,再做交流耐壓,加電壓至60kV時試驗正常,投入運行后一切正常。
(5)總結:交接驗收試驗能夠發現新設備在生產制造、運輸和安裝中出現的隱患。
2.2 對33/0.4kV動力變壓器進行交流耐壓試驗
(1)出現的現象:2003年5月21日,在地鐵某變電所按檢修周期進行預防性試驗,在1#動力變壓器試驗時,進行交流耐壓試驗,在電壓加到45kV時出現不正常的放電聲音,繼續加壓到50kV時出現嚴重的放電聲音;查該臺變壓器的出廠試驗記錄和安裝時的交接驗收試驗記錄,均表明無異常;再次進行交流耐壓試驗,在電壓加到45kV時出現不正常的放電聲音,關燈后觀察發現W相繞組絕緣套管與支撐件間有放電弧光。
(2)檢查結果:停電后經仔細檢查發現在W相低壓繞組與藍色絕緣紙板間有一異物(非常隱蔽,不注意檢查很難發現),用長工具取出,為一根長14cm兩端裸露的銅導線。
(3)經分析確認:此根導線為施工時遺留在變壓器上,在運行中振動掉落到現在的位置,電壓加至45kV時高壓繞組通過此根導線對另一端的低壓繞組放電。
(4)處理結果:取出導線后再做耐壓試驗,加電壓至60kV時試驗正常,投入運行后一切正常。
(5)總結:預防性試驗能夠發現運行中設備的隱患。
2.333kV整流變壓器運行時出現不正常聲音
(1)出現的現象:2004年4月26日,值班人員在進行設備巡視時,發現某地下變電所的1#整流變壓器運行聲音異常。
(2)檢查結果:停電后進行了外觀檢查,未發現異常;在進行預防性試驗測試絕緣電阻時,試驗人員發現絕緣電阻值在很大的范圍內變化,不穩定,初步判斷變壓器絕緣有問題;當高壓試驗工程師到達現場對絕緣電阻表進行檢查時才發現,是絕緣電阻表測試線的屏蔽線斷開,不能起屏蔽作用,在進行測試過程中受外部干擾(過往列車、人體等),所以測試值不穩定;更換測試線后進行了全面的預防性試驗(絕緣電阻、直流電阻、變比、交流耐壓),試驗結果與出廠試驗和現場交接驗收試驗數據相比均無異常;為了保證變壓器的可靠運行,還進行了更進一步的繞組的直流電阻測試:各抽頭與引出端間的直流電阻、各抽頭間的直流電阻、各引出端頭間的直流電阻,比較了相間最大不平衡系數,均在正常范圍內。
(3)經分析確認:該臺變壓器電氣性能正常;運行時聲音異常,是鐵芯夾緊螺栓或緊固螺栓在運行受熱后有一定的松動,從而發出振動的聲音。
(4)處理結果:全部螺栓擰一遍后送電運行,投入運行后一切正常。
(5)總結:試驗儀器、設備的好壞直接影響試驗的結果,也就影響了對運行設備狀況的正確判斷,加強對試驗儀器、設備的檢查和保養都是最重要的;通過預防性試驗不僅能發現設備的潛在缺陷,對沒有缺陷的設備也能做出正確的判斷。
2.4 33kV整流變壓器運行時出現放電的聲音
(1)出現的現象:2004年12月2日值班人員在進行設備巡視時,發現某地下變電所的2#整流變壓器運行聲音異常,有明顯的放電聲音。
(2)檢查結果:停電后進行了外觀檢查,未發現異常;然后根據規程進行全面的預防性試驗(絕緣電阻、直流電阻、變比、交流耐壓),絕緣電阻、變比的試驗結果與出廠試驗和現場交接驗收試驗數據相比均無異常;為了保證變壓器的可靠運行,還進行了更進一步的繞組直流電阻測試:各抽頭與引出端間的直流電阻、各抽頭間的直流電阻、各引出端頭間的直流電阻,比較了相間最大不平衡系數,均在正常范圍內;然后進行交流耐壓試驗,當加到30kV時出現不正常的放電聲音,關燈后觀察發現C相高壓繞組絕緣套管內壁有放電弧光(在電纜層往上看才能觀察到)。
(3)經分析確認:運行時聲音異常,是因為C相高壓繞組絕緣套管內壁有放電弧光現象,從而發出異常的放電聲音。
(4)處理結果:用絕緣油對C相高壓繞組絕緣套管內壁重新涂一次油,投入運行后放電聲音消除,恢復正常。
(5)總結:預防性試驗能夠發現運行中設備的隱患。
3 結論
試驗儀器、設備的好壞直接影響試驗的結果,也就影響了對運行設備狀況的正確判斷,加強對試驗儀器、設備的檢查和保養都是最重要的;通過預防性試驗不僅能發現設備的潛在缺陷,對沒有缺陷的設備也能做出正確的判斷。
通過上述實例說明,為了達到預防試驗目的,不僅要求試驗人員熟練掌握試驗操作技術,而且還要堅持科學的態度。一方面要準確無誤地反映出設備絕緣材料的實際性能指標和設備的工作狀態;另一方面能對試驗結果進行全面地、綜合的分析,掌握設備性能變化的規律和趨勢。
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