On-line monitoring and diagnoses of power transformer bushings

Power transformers have been in service for many years under different conditions. Statistical studies have shown that failures of bushings are one of the main causes for long duration outages of transformers. The development of an instrument for supervising the conditions of transformers bushings is, therefore, of special interest. In this contribution two methods are introduced for monitoring of bushings. In the first method, using summation voltage of transformer bushings from bushing taps with and without neutral point voltage are considered. In the second method a new sensor is used which can give voltage signal as a signal reference from the high voltage conductor in each bushing. Comparing the signal reference with using tap voltage signal can evaluate the condition of transformer bushing. In addition a software for monitoring and diagnostic of transformer bushing is presented.     

基于多源融合的油纸绝缘套管缺陷辨识及绝缘状态评估

油浸纸绝缘套管作为变压器的关键组件,其绝缘受损会威胁变压器主设备的运行安全。针对此现状,提出一种基于多源融合的油纸绝缘套管缺陷辨识及绝缘状态评估方法。首先,根据实际运行工况制备典型缺陷试验套管,并开展频域介电响应、局部放电及红外热成像联合试验,辨识套管缺陷种类。然后,提取套管绝缘指标量,引入隶属度函数及状态得分算子,建立基于博弈论组合赋权法的套管绝缘状态评估模型。最后,分别采用组合赋权法和单一赋权法的评估模型,对正常以及缺陷套管进行算例分析。结果表明：联合试验可以准确辨识套管缺陷种类。组合赋权法弥补了单一赋权法评估结果片面的不足,且正常套管的模型评估分数均高于缺陷套管。评估结果与套管实际绝缘状态一致,验证了套管绝缘状态评估模型的正确性及有效性。     

变压器高压油浸纸套管与环氧浸纸套管运行情况比较

对某电厂使用的变压器高压油浸纸电容式套管和环氧浸纸电容式套管的运行情况进行了比较,并对曾出现的故障类型进行了分析.历次电气试验表明:油浸纸电容式套管介质损耗和电容量均保持稳定,变化量一直在规程允许范围内;而环氧浸纸电容式套管在投运一定时期后,出现套管介质损耗因数及电容值增大的现象.最后指出,环氧浸纸绝缘套管的介质损耗因数普遍高于同等电压等级的油浸纸绝缘套管,当发现绝缘介质损耗因数和电容值发生较明显变化时,应加大测试密度,当变化量大于10%时,必须更换套管.     

特高压换流变压器网侧高压套管胶浸纸技术应用研究

国内广泛应用的换流变压器网侧油浸纸(OIP)型套管多次发生漏油产气故障,一旦套管出现故障,对换流变及系统运行危害巨大,而胶浸纸(RIP)型套管不存在漏油、产气的问题,相对而言安全性能更优。基于此,考虑研究特高压换流变压器网侧胶浸纸高压套管技术。首先根据特高压换流站网侧运行技术条件,经电场分析计算、主绝缘分析计算确定了换流变压器550 kV RIP网侧套管技术参数。另外,研发过程中充分考虑现有套管的故障情况,采用多种底部连接方式,试制时克服电容绕制、环氧树脂浸渍等多重困难,采用新工艺。依据此技术参数研发的RIP套管油中绝缘长度增长约200 mm,增强了油中耐闪络放电能力,提升了套管轴向绝缘裕度;套管油中绝缘厚度增加了约15%,提升了局部放电起始电压和电容心子径向绝缘裕度。该型套管一次通过全部型式试验项目,并完成升高座处电场强度第三方校核,具备安全挂网运行条件。该产品已于2019年6月24号在天山换流站投入实际运行,各项运行指标正常。     

变压器等效电路参数变化对极化谱的影响分析

基于介质响应理论的回复电压测量方法能够有效地无损诊断变压器的绝缘状态。应用回复电压测量仪RVM5461在2 000 V极化电压,0.5~1 000 s一系列充电时间,充放电时间比为2的实验条件下对1台110 kV容量31.5 MVA的变压器进行回复电压测试。利用测试得到的初试斜率、回复电压最大值、主时间常数3个特征量应用改进粒子群算法计算得到变压器油纸绝缘扩展德拜模型等效电路,并通过仿真分析了各极化支路参数的改变对回复电压极化谱的变化规律。分析结果表明,小时间常数支路、中时间常数支路和大时间常数支路分别主要影响回复电压极化谱初始、中端、末端部分。     

基于ADASYN数据平衡化的PSO_BP变压器套管故障诊断

变压器套管作为设备重要的绝缘部件,其绝缘性能直接影响着设备的安全运行。为诊断变压器套管绝缘状态,改善小样本不平衡数据对诊断结果的影响,使用粒子群算法优化反向传播神经网络（Particle Swarm Optimization_Back Propagation Neural Network,PSO_BP）和自适应综合过采样（Adaptive Synthetic Sampling,ADASYN）方法对变压器套管进行故障诊断。首先收集了变压器套管的历史故障数据,建立了具有明确故障类别的变压器套管油中溶解气体样本集,并通过ADASYN算法对原始数据中的少数类样本进行合成,得到平衡后的故障数据;将平衡后的油中溶解气体作为模型输入,故障状态作为标签输出,通过PSO_BP模型对变压器套管进行诊断;并在原始样本集下使用BP、遗传算法优化反向传播神经网络（Genetic Algorithm_Back Propagation Neural Network,GA_BP）、布谷鸟搜索算法优化反向传播神经网络（Cuckoo Search_Back Propagation Neural Network,CS_BP）以及PSO_BP模型对套管进行诊断。结果表明,针对变压器油纸套管绝缘状态进行故障诊断的多个模型中,基于ADASYN平衡数据后的PSO_BP模型（Adaptive Synthetic Sampling_Particle Swarm Optimization_Back Propagation Neural Network,ADASYN_PSO_BP）与其它模型相比准确度最高,能有效改善小样本不平衡数据对诊断结果的影响,为判断变压器油纸套管绝缘性能提供了有效方法。     

高海拔条件下换流变压器阀侧套管温升仿真研究

本文中作者将换流变阀侧套管中的流体视为等温域,计算了不同套管温升变化,研究了在高海拔条件下换流变阀侧套管温升增加时的变化规律。     

基于频域介电谱法的变压器油纸绝缘套管受潮状况分析

近年来频域介电谱法(frequency domain spectrum,FDS)作为一种无损检测方法,逐渐被尝试用来检测大型变压器、套管等油纸绝缘设备的绝缘状态。采用该方法对某500 kV变电站主变压器高中压中性点套管及低压故障套管进行了现场离线测量,然后将所测结果与实验室结果进行比对,分析其故障原因,实现了对现场实测数据的定性和定量分析,确认该批次套管存在出厂时套管芯子干燥不充分问题。研究表明,频域介电谱法不仅能够定性地反映套管内部受潮状况和受潮原因,而且还可以对其受潮程度进行定量分析,从而为该方法在实际生产中的进一步应用提供了理论和实践基础。     

云广±800kV直流输电工程换流变压器现场安装关键技术

基于云广±800kV直流输电工程穗东换流站高端换流变压器现场安装试验,包括阀侧升高座出线装置安装、阀侧套管安装、散热器安装和换流变压器油处理等,对±800kV直流换流变压器现场安装环境条件、安装的关键技术及其与常规换流变压器安装的差异等进行了探讨。     

特高压变压器现场安装关键技术及应用

在特高压晋东南变电站1号主变的现场安装过程中,施工单位进行了大量的安装技术研究工作：结合变压器的结构特点优化了现场安装流程;改进了高压出线装置和高压套管的安装方法;给出了合理选择性能满足特高压绝缘油指标要求的油务处理设备的方法;深入研究了大体积油箱的抽真空处理、热油循环等器身干燥技术以及低温环境下根据施工阶段低温气候特点现场处理油务的内容。文中的研究可为实现特高压变压器现场安装的技术攻关和质量创优提供参考。     

温度对变压器油纸绝缘系统回复电压参数影响规律的研究

回复电压法可以方便地对变压器的绝缘状态进行现场诊断。绝缘系统温度对回复电压参数测量结果具有较大的影响。为了掌握绝缘系统不同温度下回复电压参数的变化规律,对绝缘系统不同温度下的回复电压参数数据进行比较和分析。通过对由25号变压器油和普通纤维素绝缘纸组成的绝缘系统在不同温度下的回复电压测试,研究了回复电压参数在绝缘系统不同温度下的变化规律。结果表明:回复电压最大值和初始斜率随绝缘系统温度升高呈指数规律增加,而中心时间常数随绝缘系统温度升高呈指数规律下降;绝缘系统温度较低时,测量数据的误差较小。     

Deriving an equivalent circuit of transformers insulation for understanding the dielectric response measurements

Preventive diagnosis and maintenance of transformers have become more and more popular in recent times in order to improve the reliability of electric power systems. Dielectric testing techniques such as return voltage measurement (RVM) and polarization-depolarization current (PDC) measurement are being investigated as potential tools for condition assessment of transformer insulation. A better understanding and analysis of the dielectric test results are only possible with a clear understanding of the physical behavior of the insulation system in response to moisture and aging. A circuit model, which describes the dielectric behavior of the transformer's main insulation system, has been parameterized in this paper. The values of the parameters of the model have been identified from the dielectric tests. A correlation has been developed between the physical condition of the insulation and the equivalent model parameters that enable a clear and transparent interpretation of the dielectric test results.     

油纸绝缘变压器介质响应电路参数辨识的研究

基于介质响应理论的回复电压测量方法能够有效地无损诊断变压器的绝缘状态,评估变压器绝缘纸中的水分含量。其中回复电压初始斜率特征量与热老化有着密切的关系,因此它也是评估绝缘老化的重要特征量。本文阐述了回复电压初始斜率在辨识介质响应等值电路参数方面具有重要的作用,并建立了利用回复电压初始斜率特征量求解介质响应等值电路参数的数学模型,该模型为含有指数函数的非线性方程组。本文利用最小二乘方法建立了数学优化模型,并应用智能优化算法求解。研究结果表明本文建立的模型是可行的,为评估变压器老化和研究新的特征量提供了新思路。     

±800 kV换流变压器阀侧交流耐压试验局部放电超标分析

在云广直流输电工程HY12换流变压器阀侧绕组交流外施耐压带局部放电测量试验中,发现其2.1套管放电超标。基于阀侧绕组在绝缘试验过程中的场域分布和试验加压过程数据,分析了局部放电回路,结论为：局部放电超标是由于2.1套管内部局部放电造成。采取更换2.1套管的措施后,成功地通过了试验。     

不拆引线测量500 kV自耦变压器套管电容量及介质损耗的方法

500 kV自耦变压器体积庞大,套管高,拆除引线和接测量线都有困难。然而,自耦变压器高压套管、中压套管及中性点套管实为同一绕组连接,在低压绕组首尾短接接地的前提下,从中性点加测量电压、从套管末屏取试品电流来测量高压及中压套管电容量及介质损耗,可避免拆装引线和在高、中压套管上接拆测量线。通过对500 kV自耦变压器进行模型简化和等效电路运算,得出从中性点加测量电压测高压套管电容量及介质损耗的误差;并对广东省中山市500 kV香山变电站2台自耦变压器现场实测,验证了此种方法的可行性。     

一种容性电力设备的保护和监测新方案

套管事故是变压器事故的常见类型,因此有效地监测套管事故并及时地切除变压器以防止事故的进一步扩展显得十分重要。介绍一种用于套管、电流互感器等容性电力设备的监测保护新方案。该方案在容性套管末屏接地引下线上串联一个供测量用的电容器和电流互感器,监测这个串联电容器两端的电压信号和串联电流互感器的电流信号,从而发现容性电力设备的电容层击穿程度以实现对设备的保护。新方案具有可实现对监测装置本身的循环自检的优点。     

On-line partial discharge calibration and monitoring for power transformers

Partial discharge (PD) is one of the major factors causing insulation damage of power transformers. This paper describes the development of on-line partial discharge monitoring system for transformers. The developed set can monitor up to four power transformers continuously. It uses various methods to reject interference and enhances monitoring sensitivity of PD effectively. The optical cable is applied to communicate between measurement system near transformers and the upper computer in the main control building. On-line calibration of partial discharge quantity is requisite for on-line detection or monitoring. This paper describes an on-line calibration method using pulse injection through tap of high voltage transformer bushings. It also discusses the influence of limit inductance and bushing capacitance, from tap of bushing to ground, in on-line calibration circuits. Influences of multi-grounding of the transformer tank for monitoring and calibration are also discussed. Simulation in laboratory and site test shows that the method is practically valid for on-line PD calibration of power transformers within permissible engineering error range under certain defined conditions. This system has been in operation steadily in 500 kV substations for more than 2 years.     

大型电力变压器及套管隔震体系的设计与应用

国内外大量变压器震害资料表明,降低变压器及套管体系的加速度响应是提高变压器及套管抗震能力的关键。针对变压器及套管体系的结构特点,提出变压器隔震设计的最低目标和3种有效的变压器隔震型式与布置方案,成功研制了变压器组合隔震支座并进行力学性能试验,并提出与变压器隔震设计相对应的验算指标。最后,结合四川220kV下孟变电站1#...     

变压器电容式套管电容量及介损的正确测量

通过对电容式套管的结构分析及电容量和介损测量结果的理论计算,指出了现在普遍采用将套管法兰垂直放置于接地的套管金属支架上的西林电桥正接线方式(简称方式1)测量结果是不正确的;对测量结果必须进行修正:给出了电容量及介质损耗角正切值修正公式.对未安装到变压器上的套管单独测量时应该直接采用将套管法兰对地绝缘进行测量(简称方式2);而对安装到变压器上的套管试验只能采用方式l,同时应该分别测出末屏对法兰的绝缘电阻和电容,然后根据公式进行修正.特别指出对电容量及介质损耗角正切值不进行修正可能导致故障的误判或漏判.     

油纸电容式套管的介质损耗因数分析

国内110 kV及以上变压器套管多数采用油纸电容式,虽然这种套管的绝缘水平较以前有很大的提高,但由于内部放电、过热、受潮等引起的变压器故障占变压器故障总数的很大比例。通过一个案例说明定期进行介损测量对防止套管事故的重要性,分析了套管介质损耗因数与温度、水分、电压的规律曲线,提高试验电压对有效地发现如设备进水受潮或游离老化等缺陷的必要性。