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1.牽引變壓器內部故障分析
電氣化鐵道使用的牽引變壓器與普通電力變壓器相比,運行環(huán)境更加惡劣,要承受經常性的過負荷和短路沖擊(一般情況下,瞬時短路70次/a),而這種沖擊將導致牽引變壓器內部產生很大的電磁感應力,使牽引變壓器的機械平衡系統(tǒng)失衡,從而破壞了牽引變壓器的磁路、電路和絕緣材料,進而由積累效應產生電氣損傷,最終影響牽引變壓器的正常運行.
牽引變壓器故障可分為瞬時故障和潛伏性故障,TTM-Ⅰ主要用于監(jiān)測牽引變壓器的潛伏性故障。潛伏性故障可以歸結為熱故障、電故障和絕緣受潮三大類。當發(fā)生過熱、放電等故障時,絕緣油發(fā)生裂解,產生故障氣體,并部分溶解于油中。據統(tǒng)計,牽引變壓器的熱故障幾率遠遠高于電故障。
根據故障氣體產生的機理及對多例牽引變壓器故障特征氣體數(shù)據的統(tǒng)計分析,筆者發(fā)現(xiàn)牽引變壓器故障特征氣體具有如下特點:
(1)乙炔和氫氣是放電性故障的主要特征氣體,在過熱性故障中,這些氣體為次要成分。
(2)甲烷和乙烯是過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越小,乙烯的比例越來越大。在中高溫過熱故障中,氫氣的比例一般都小于15%。
(3)乙烷在放電和過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地位。
(5)牽引變壓器長期經受過負荷或短路沖擊作用,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根據牽引變壓器故障特征氣體的特點,采用了相應的算法,有效避免了由于沖擊負荷影響帶來的故障誤報警。
2.牽引變壓器在線監(jiān)測
可用于牽引變壓器在線監(jiān)測的DGA在線監(jiān)測方法可歸結為4種方法。
(1)測量可燃性氣體總體積分數(shù)。這類裝置結構復雜,價格昂貴,不適合用于牽引變壓器的在線監(jiān)測。
(2)測量單種氣體體積分數(shù)。這類裝置結構簡單,成本低,但容易對高溫熱故障漏報警。
(3)測量幾種氣體的綜合體積分數(shù)。這類裝置效果良好,結構簡單,成本低下。這種方案加以改進,可以用于監(jiān)測牽引變壓器的運行狀態(tài)。加拿大SYPRO-TEC的HYDRAN201R裝置主要測試氫氣、一氧化碳、乙烯和乙炔的綜合體積分數(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)測量多種氣體組分的體積分數(shù)。這類裝置結構相當復雜,穩(wěn)定性不好,設備成本高,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,氫氣的含量比較大,因此氫氣體積分數(shù)的變化就可以很好的反映牽引變壓器的狀態(tài)。但是當牽引變壓器發(fā)生高溫或低溫熱故障時,氫氣的體積分數(shù)占氫烴總體積分數(shù)的比例較小,尤其在發(fā)生高溫熱故障時,氫氣的體積分數(shù)不到氫烴總體積分數(shù)的15%,溫度越高,氫氣含量的比例越低。長期的經驗表明,當牽引變壓器發(fā)生高溫熱故障時,變壓器油將產生大量的乙烯,隨著溫度的升高,乙烯的含量快速增長,當油溫超過800的時候,牽引變壓器油中將產生少量的乙炔。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)把乙烯的體積分數(shù)作為綜合體積分數(shù)中主要的成分之一。國外的在線監(jiān)測系統(tǒng)也有監(jiān)測多種氣體綜合體積分數(shù)的,但對乙烯考慮不多,容易對高溫故障漏報警,不適合應用在高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中。 |
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