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待在线MIA系统成熟并投运后,则可考虑实施其检测周期与在线DGA系统的检测周期进行穿插等技术措施,以进一步提高潜伏性故障的发现概率。
综合考虑已有在线监测设备的成熟度及已有标准,可设计出以在线DGA系统为先导、以局部放电在线监测系统为辅助、以MIA为核心的故障监测与定位系统的诊断流程如图2所示。
图2结合MIA数据的故障定位流程
图2中“MIA检测”环节之前的流程为传统的借助在线DGA、局部放电系统进行故障诊断的环节。在此环节中,结合工程实际,考虑到H2难溶于绝缘油且具有较高的扩散率,采用不涉及H2的Duval三角形法进行初步的故障诊断。
图2中“MIA检测”环节之后的流程为以MIA分析结果为核心的故障诊断流程。在该部分流程中,借助对绝缘油中示位金属及铜、铁含量的分析,可以对发生放电性故障的构件(如铁心、绕组)及故障类型(如环流、沿面放电等)进行清晰的判定。
在上述由DGA进行故障定性、MIA进行故障定位环节完成后,对历次MIA所得数据进行进一步挖掘,则可以对故障的严重程度进行判定。如,若某次MIA数据显示某种示位金属及铜的含量较基值均有所上升,且后续MIA数据显示铜的含量进一步上升,则可以判定此处的放电性故障在持续中且已经触及示位金属所包覆的构件本体,因而需要尽快执行停运、消缺操作。若经MIA分析,发现示位金属、铜、铁含量均未上升,但检测到PD信号,则依据图2,可判定出放电性故障发生在木质垫块等非金属材料部位。由图2亦可观察出,对局部放电在线监测系统的要求仅为判定出“有无PD信号”而不要求故障定位,所以在引入MIA后,对局部放电监测系统的检测精度有所放宽,考虑到变电站复杂的电磁环境对局部放电监测系统造成的干扰,这一点具有积极的工程意义。
灵敏度分析
我们结合一台SF9-31500/110油浸式双绕组变压器的具体参数,对实验室中两种检测设备可以检测出的最小烧蚀区域的半径进行测算。统筹考虑表面处理的工艺难度及原材料成本,将表面处理层的厚度统一设定为0.02mm。
由于在放电过程中,放电电弧产生的高温使放电部位表面处理材质液化熔融,电弧的作用力作用于熔融部位表面使其受到损坏;多次放电后,烧蚀范围扩大,从中心向四周扩散,所以,设定放电性故障处烧蚀形成区域为高度为表面处理层厚度的圆柱,考虑到镀层密度与变压器净油器对绝缘油中金属含量的影响,我们将绝缘油中某种离子的浓度设定为10μg/L,结合箱体内绝缘油载油量为16500L,选用石墨炉原子分光光度计为油中金属的定量检测设备,以密度最低的钛为例,计算可检测出的该区域最小烧蚀半径为
其中:ρ为表面处理材质密度;h为表面处理层的厚度。
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