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1.牽引變壓器內(nèi)部故障分析
電氣化鐵道使用的牽引變壓器與普通電力變壓器相比,運(yùn)行環(huán)境更加惡劣,要承受經(jīng)常性的過(guò)負(fù)荷和短路沖擊(一般情況下,瞬時(shí)短路70次/a),而這種沖擊將導(dǎo)致牽引變壓器內(nèi)部產(chǎn)生很大的電磁感應(yīng)力,使牽引變壓器的機(jī)械平衡系統(tǒng)失衡,從而破壞了牽引變壓器的磁路、電路和絕緣材料,進(jìn)而由積累效應(yīng)產(chǎn)生電氣損傷,最終影響牽引變壓器的正常運(yùn)行.
牽引變壓器故障可分為瞬時(shí)故障和潛伏性故障,TTM-Ⅰ主要用于監(jiān)測(cè)牽引變壓器的潛伏性故障。潛伏性故障可以歸結(jié)為熱故障、電故障和絕緣受潮三大類(lèi)。當(dāng)發(fā)生過(guò)熱、放電等故障時(shí),絕緣油發(fā)生裂解,產(chǎn)生故障氣體,并部分溶解于油中。據(jù)統(tǒng)計(jì),牽引變壓器的熱故障幾率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電故障。
根據(jù)故障氣體產(chǎn)生的機(jī)理及對(duì)多例牽引變壓器故障特征氣體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,筆者發(fā)現(xiàn)牽引變壓器故障特征氣體具有如下特點(diǎn):
(1)乙炔和氫氣是放電性故障的主要特征氣體,在過(guò)熱性故障中,這些氣體為次要成分。
(2)甲烷和乙烯是過(guò)熱性故障的主要特征氣體,在放電性故障中,這些氣體為次要成分。并且隨著溫度的升高,在氫烴總量中,氫氣和甲烷的比例越來(lái)越小,乙烯的比例越來(lái)越大。在中高溫過(guò)熱故障中,氫氣的比例一般都小于15%。
(3)乙烷在放電和過(guò)熱性故障中都占較小的比例,而且兩者的差異不大。
(4)絕緣受潮故障表現(xiàn)為氫含量很大并占主導(dǎo)地位。
(5)牽引變壓器長(zhǎng)期經(jīng)受過(guò)負(fù)荷或短路沖擊作用,加速了固體絕緣的分解,其表現(xiàn)為CO含量普遍高于普通的電力變壓器中CO的含量。
TTM-Ⅰ根據(jù)牽引變壓器故障特征氣體的特點(diǎn),采用了相應(yīng)的算法,有效避免了由于沖擊負(fù)荷影響帶來(lái)的故障誤報(bào)警。
2.牽引變壓器在線監(jiān)測(cè)
可用于牽引變壓器在線監(jiān)測(cè)的DGA在線監(jiān)測(cè)方法可歸結(jié)為4種方法。
(1)測(cè)量可燃性氣體總體積分?jǐn)?shù)。這類(lèi)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴,不適合用于牽引變壓器的在線監(jiān)測(cè)。
(2)測(cè)量單種氣體體積分?jǐn)?shù)。這類(lèi)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,但容易對(duì)高溫?zé)峁收下﹫?bào)警。
(3)測(cè)量幾種氣體的綜合體積分?jǐn)?shù)。這類(lèi)裝置效果良好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低下。這種方案加以改進(jìn),可以用于監(jiān)測(cè)牽引變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。加拿大SYPRO-TEC的HYDRAN201R裝置主要測(cè)試氫氣、一氧化碳、乙烯和乙炔的綜合體積分?jǐn)?shù),其在電力系統(tǒng)中投入使用多年,有效性已得到了證明。
(4)測(cè)量多種氣體組分的體積分?jǐn)?shù)。這類(lèi)裝置結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,穩(wěn)定性不好,設(shè)備成本高,不適合在電氣化鐵道系統(tǒng)中推廣使用。
牽引變壓器發(fā)生放電故障和低溫故障時(shí),氫氣的含量比較大,因此氫氣體積分?jǐn)?shù)的變化就可以很好的反映牽引變壓器的狀態(tài)。但是當(dāng)牽引變壓器發(fā)生高溫或低溫?zé)峁收蠒r(shí),氫氣的體積分?jǐn)?shù)占?xì)錈N總體積分?jǐn)?shù)的比例較小,尤其在發(fā)生高溫?zé)峁收蠒r(shí),氫氣的體積分?jǐn)?shù)不到氫烴總體積分?jǐn)?shù)的15%,溫度越高,氫氣含量的比例越低。長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)牽引變壓器發(fā)生高溫?zé)峁收蠒r(shí),變壓器油將產(chǎn)生大量的乙烯,隨著溫度的升高,乙烯的含量快速增長(zhǎng),當(dāng)油溫超過(guò)800的時(shí)候,牽引變壓器油中將產(chǎn)生少量的乙炔。由此可知,乙烯是牽引變壓器高溫故障的主要成分,因此,本系統(tǒng)把乙烯的體積分?jǐn)?shù)作為綜合體積分?jǐn)?shù)中主要的成分之一。國(guó)外的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也有監(jiān)測(cè)多種氣體綜合體積分?jǐn)?shù)的,但對(duì)乙烯考慮不多,容易對(duì)高溫故障漏報(bào)警,不適合應(yīng)用在高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中。 |
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