电气设备预防性试验与绝缘诊断(2)
3.绝缘诊断
基本绝缘试验项目;传统的基本绝缘试验项目,如绝缘电阻、直流泄漏电流、介损、直流耐压和交流耐压试验。通过绝缘性能试验,可定期检测由油渍、污秽、腐蚀及空气潮湿引起电气设备绝缘性能的劣化进程,以便预测绝缘状况,推断绝缘热老化、绝缘油劣化等内部薄弱环节,发现现役设备的隐患,安排消除缺陷性维护计划等,以保证设备的安全运行。
3.1绝缘电阻试验项目中,发现变压器吸收比试验不够完善,不少新出厂或检修烘燥后容量较大的变压器,绝缘电阻绝对值较高,但吸收比(R60"/R15")偏小,疑为不合格。若采用的极化指数试验(R600"/R60")后,就易于作出明确判断。
从介质理论来分析,吸收比试验时间短(仅60s),复合介质中的极化过程刚处于开始阶段,远没有形成基本格局,尚不能全面反映绝缘的真实面貌,故吸收比结果不够准确;极化指数试验时问为600s(10min),介质极化过程虽末完成,但已初步接近基本格局,故能较准确地反映绝缘受潮情况。从技术发展历史来看,工业发达国家从40年代至今都一直采用极化指数试验,不采用吸收比试验。
3.2改进在电场干扰下测量设备介损时的抗干扰方法。如采用电子移相抵消法和异频法等新方法,且操作方便,提高了工作效率,但另一种采用电源倒向和自动计算的方法在干扰较大时,误差仍较大。
3.3 6—35kV中压橡塑绝缘电力电缆(指聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘和乙丙橡胶绝缘电缆),取消了投运后的直流耐压试验项目,代之以测量外护套和内衬层的绝缘电阻。
这是因为高幅值直流电压在宏观上会降低橡塑电缆绝缘寿命,不少直流耐压试验合格的橡塑电缆在运行中发生击穿事故,这已在理论和国内外的运行实践中证实。但对于35kV及以下纸绝缘电缆,多年经验表明,直流耐压试验仍是行之有效的预防性试验项目,能发现许多消在缺陷,故还应继续执行。
3.4交流耐压试验中,对大容量试品(如SF6组合电器、大型发电机等)采用工频串联谐振方法的日渐增多。
3.5电力变压器的定期试验项目首先应是油中溶解气体的色谱分析。绝大部分的变压器缺陷都是从色谱分析发现的。
3.6 35kV固体环氧树脂绝缘的电流互感器增做局部放电试验;
3.7在需要时做变压器油中含水量、油中含糠醛量和绝缘纸板聚合度试验,后两项试验的目的在于决定是否需要更换绝缘;
3.8氧化锌避雷器如果直流电压试验或交流阻性电流测试不合格,应做交流工频参考电压试验,以作出进一步判断。
4.试验设备与测量仪器
这些年来国内生产的测量仪器和试验设备有了较多的改进,有的逐步走向数字化、微机操作化、自动化或半自动化,提高了测量精度和工作效率,促使应用了数十年的老仪器逐步更新换代。
4.1高压直流电压试验设备更趋完善,生产了多种供大容量试品交流耐压试验用的串联谐振试验装置,功率和电压等级均有提高。测量大型电力变压器绕组直流电阻的仪器,解决了五柱式三角绕组的测量问题,采用微机控制,提高了稳流性能,显著缩短了测量时间。出现了数字兆欧表,能自动计时,并能显示吸收比值和极化指数值,兼有自动放电功能。
4.2测量仪表采用微机控制,显示仪表数字化。数字式显示仪表具有读数方便、准确、易于判别。数字存储电子示波器的应用,使显示波形和测量值实现离线分析,并能适时打印,增强了测试和分析被试设备的手段。
4.3在线监测仪器仪表在吸收、消化、移植国外先进技术的基础上,开发和研制出部分具有国际水准的电气设备在线监测仪器仪表。例如:主变油色谱在线监测装置;变压器在线局部放电监测装置;断路器微机检测装置;变电所电瓷内过电压波形在线监测仪;设备绝缘在线监测装置;电瓷表面局部电导率测试仪;电缆绝缘在线监测装置等氧化锌避雷器在线自动测试仪、红外线接触电阻测量仪、绝缘油介质强度自动测试器、变压器局部放电监测仪等。
针对我国电气设备的制造水平和试验设备及测量、监测仪器仪表发展而言,加强运行设备的在线监测,是保证电气设备安全可靠运行的有利手段。目前几个工业发达国家电力公司的预防性试验工作,关于绝缘方面的基本试验与我国相似,这些项目一般都由供电部门自己做。一些查明故障用的特殊试验项目(如局部放电定位、绕组变形试验等),则委托专业试验单位或设备制造厂做。
电气设备的在线监测,由于是在运行电压下连续进行的,能够比停电测试更有效和及时地发现设备早期缺陷。目前,世界上先进的国家在这方面已取得了一定的成效。我国这方面可以说是刚刚起步,能达到实用化的在线监测项目并不多,已商业化的监测装置就更少。在运行的电气设备上推广应用在线监测装置,能及时检测出设备初始阶段的缺陷,以使有计划的安排设备的检修,可避免事故的发生,从而显著地提高供电的可靠性。
5.电气设备绝缘寿命预测
相当大部分设备寿命预测主要是绝缘寿命预测,它是长期以来人们一直在研究的课题。该项研究可分为两类,一是针对各种单一绝缘材料或多种材料组成的组合绝缘;二是针对实际设备的绝缘系统。因为电极布置、电场等应力分布及实际外界环境相异等原因,单纯绝缘材料的寿命模型不能直接运用于实际设备,但对实际绝缘系统的结构布置、材料选择及老化评估有极其重要的参考价值。
超过设计年限而继续运行的关键设备如发电机、变压器等的绝缘寿命预测技术有着显著的技术经济意义。“超寿命”设备继续运行的前提是必须可靠地估计其残余寿命。如变压器寿命不决定于已运行的年数而应由其绝缘实际状况决定是否继续使用,并提出了“绝缘年龄”的概念,以油中CO、CO2、糠醛并结合纸绝缘的抗拉强度和聚合度测量来估算。“绝缘年龄”增加时,设备运行的可靠性将降低;可靠性低于某一预定值时,认为绝缘寿命已尽,设备即退出运行或进行相应的处理。一般认为纸的抗拉强度下降到50%时,绝缘寿命已尽。总的说来,目前这方面的研究并不完善,需要继续开展大量的工作。
纵观国内外电力部门绝缘诊断和预防性试验工作的进展过程,从试验项目和试验周期来看,凡是一个国家生产的电力设备产品质量较好的,运行中注意维护,运行可靠性较高的,这个国家规定的试验项目就较少,试验周期也较长,有的甚至对某些设备不做试验。
目前我国电力设备质量和运行维护水平正处于逐步提高的过程,新颁发实施的DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中,已经适当精简了部分试验项目,有的设备的试验周期也有所延长,但试验项目还是偏多的,周期也较短,有待于进一步提高。