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试验变压器电力设备预防性试验的规范和选择要求

预防性试验是电力设备运行维护的重要环节,是保证电力设备安全运行的有效手段之一。多年来,电力部门和大型工矿企业的高压电力设备基本上都是按照原电力部颁发的《电力设备预防性试验规程》(以下简称《规程》)的要求进行试验的,这对及时发现和诊断设备缺陷发挥了重要作用。

1996原电力部近日对规范进行了修订,修订后的电力行业标准DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规范》于1997正式发布实施。

《条例》的修订与演变

从20世纪50年代至今的40年间,该规范已经修订了5次,技术已经比较成熟。前两版在内容和格式上都是“苏联化”,1985和1996版逐渐“中国化”。

该规范内容广泛。事实上,有些内容已经超出了预防性测试的范围。就其性质而言,属于运维范畴。因此,有人建议将名称改为《电气设备维护试验规程》。这里的“维护”一词包括预防性维护、预测性维护和消缺性维护,符合规定的实际内容。但考虑到对“维护”一词的狭义理解和“预防性试验”的习惯用法,仍沿用旧名。

《条例》摘要

《规定》分章节规定了各种常用动力设备的试验项目、试验周期和技术要求。这些实验项目整合了现代基本诊断技术。专业上属于电气、化工、机械等技术领域,大部分是电气测试项目。

根据考试的性质,考试项目可分为四类。

1.定期测试是预防性测试。这是定期对设备进行的常规测试,以便及时发现设备的潜在缺陷或隐患。例如油中溶解气体的色谱分析、绕组DC电阻、绝缘电阻、介质损耗因数、DC泄漏、DC耐压、交流耐压、绝缘油试验等。

2.大修试验是指大修期间或大修后进行的检查和试验项目。除了常规检测项目外,还需要做通孔螺栓绝缘电阻、局部放电、油箱密封试验、断路器分合闸时间和速度、电机间隙等检测,有些是纯机械检查项目。

3.找出故障测试。在规定的周期试验或大修试验中,发现试验结果有疑问或异常,需要进一步查明故障或确定故障位置,或称诊断性试验。这是一个试点项目,只有在必要的时候。例如:空载电流、短路阻抗、绕组频率响应、振动、绝缘油的含水量和油介损、压力释放器、氧化锌避雷器的工频参考电压试验等。

4.预试这是为了鉴定设备绝缘的使用寿命,了解被试设备的绝缘能否继续使用一段时间,或者近期是否需要安排更换,如:发电机定子绕组或相位调节器的绝缘老化鉴定、变压器绝缘纸(板)的聚合度、油中糠醛含量试验等。

从以上可以看出,《规定》中所列的很多检测项目确实超出了常规预防性检测的范围。

测试项目、周期和技术要求来源的确定

各种设备(如变压器、电容器、SF6开关设备、支持绝缘子等)的试验项目和试验周期。)是由设备运行的可靠性和安全性决定的,是否需要增减或修改。

技术要求的来源和依据一般可分为两类:

1.建立基于电力系统绝缘配合设计的交流耐压试验标准;

2.很多技术要求(如介质损耗、漏电流、吸收比等。)都是通过实验经验的积累,通过统计分析确定,并在多年的实践中逐步修正和完善的。

测试结果的分析和判断

《规范》强调要对检测结果进行综合分析判断。也就是说,一般要进行以下三个步骤:第一步,与历年各种测试的结果进行对比;第二步,与同类型设备的测试结果进行对比;第三步,综合分析代码的技术需求和其他相关测试结果,特别关注缺陷的发展趋势,做出判断。

综合分析判断有时具有一定的复杂性和难度,而不是简单地、教条式地逐项比较技术要求(技术标准)。特别是当检测结果接近技术要求的极限(不超标)时,要考虑气候条件的影响,测量仪器可能出现的误差,甚至操作人员的技术素质。综合分析判断的准确性在很大程度上取决于工作经验、理论水平、分析能力和对被测设备结构特点的了解、采用的试验方法、测量仪器和测量人员的素质。

根据综合分析,设备一般可判断为合格、不合格或可疑。对不合格的,应及时维修。为了集中或加速处理缺陷,应根据设备的结构特点,尽量对部件进行分段测试,以进一步确定缺陷的部位或范围。对于可疑或异常的设备,不容易一次确定是否合格,应采取措施缩短试验周期,或在天气好或温度高时进行复试,以监测设备疑似缺陷的变化趋势或验证以往测量的准确性。

近十年国内外研究进展

近十年来,我国电力设备预防性试验在试验方法、试验项目和试验仪器方面取得了很大的进步。举例如下:

1.基本绝缘测试项目

传统的基本绝缘测试项目,如绝缘电阻、DC泄漏电流、介质损耗、DC耐压和交流耐压测试基本保持不变,仅有少量改进:

(1)绝缘电阻测试项目中发现变压器吸收比测试不完善。很多新出厂或干燥后大修的大容量变压器,绝对绝缘电阻高,但吸收比(R60"/R15 ")太小,怀疑不合格。经过研究,采用国际上广泛使用的偏振指数测试(R600)/R60”)后,很容易做出明确的判断。因此,法规中增加了偏振指数测试项目。

从介电理论分析,吸收时间比测试时间短(只有60s),复合介质中的极化过程刚刚处于初始阶段,远未形成基本的图案,不能完全反映绝缘的真实面貌,所以吸收比结果不够准确。极化指数测试时间为600s(10分钟)。虽然介质极化过程尚未完成,但接近基本图形,因此能准确反映绝缘水分。从技术发展的历史来看,工业化国家从20世纪40年代开始就一直使用偏振指数测试代替吸收比测试。

(2)改进电场干扰下测量设备介损时的抗干扰方法。比如采用电子移对、异频法等新方法,方便操作,提高工作效率。然而,当干扰较大时,通过使用电源反向和自动计算的另一种方法,误差仍然较大。

(3)6-35kV中压橡塑绝缘电力电缆(PVC绝缘、XLPE绝缘、EPDM绝缘电缆),取消投入运行后的DC耐压试验项目,改为测量外护套和内衬层的绝缘电阻。

这是因为高幅值的DC电压会在宏观上降低橡塑电缆的绝缘寿命,许多通过DC耐压试验的橡塑电缆在运行中出现击穿事故,这在国内外的理论和运行实践中都得到了证实。但是对于35kV及以下的纸绝缘电缆,多年的经验表明,DC耐压试验仍然是一个有效的预防性试验项目,可以发现很多缺陷,应该继续进行。

(4)在交流耐压试验中,工频串联谐振法越来越多地用于大容量样品(如SF6组合电器和大型发电机)。

(5)总结几十年的经验表明,电力变压器的第一个定期试验项目应该是油中溶解气体的色谱分析。大多数变压器缺陷都是通过色谱分析发现的。这次修订规范时,将色谱分析列为电力变压器的首个试验项目。

2.大修和故障检测试验项目

在这方面,增加了一些试点项目,例如:

(1)固体环氧树脂绝缘的35kV电流互感器增加局部放电试验;

(2)220kV及以上的电力变压器检修后,进行局部放电试验;

(3)电力变压器出口短路后,做变压器绕组的频响试验,检测绕组是否变形;

(4)必要时,对变压器油中的含水量、油中的糠醛含量和绝缘纸板的聚合度进行测试。后两种测试的目的是决定是否需要更换绝缘;

(5)如果氧化锌避雷器的DC电压试验或交流阻性电流试验不合格,应做交流工频参考电压试验作进一步判断。

3.测量仪器和测试设备的改进

这些年来,我国生产的测量仪器和试验设备有了很大的改进,有些已经逐步走向数字化、微机操作、自动化或半自动化,提高了测量精度和工作效率,促进了使用了几十年的旧仪器逐步更新换代。例如:

(1)数字式兆欧表出现了,它能自动计时,显示吸收比和极化指数,并具有自动放电功能。

(2)高压DC电压试验设备更加完善。提高了功率和电压等级,使用了数字和模拟仪表,读数方便、准确、易于区分。

(3)有多种新颖的绝缘介质损耗角测试仪(包括新型M型测试电路和测量电压电流相角差的电路)。它们大多由微型计算机控制或自动计算和数字显示。抗干扰性能也得到了显著提高,提高了测量精度和工作简便性,促进了QS1高压电桥的淘汰。

(4)广泛使用新型数字交流/DC高压分压器,方便现场直接测量高压侧电压,直接显示“交流电压峰值/√-2”的数值或有效值。

(5)生产了多种用于大容量样品交流耐压试验的串联谐振试验装置。

(6)大型电力变压器绕组DC电阻测量仪解决了五柱式三角形绕组的测量问题,采用微机控制,提高了电流稳定性,显著缩短了测量时间。

(7)新研制的有载分接开关特性测试仪和高压开关测试仪,利用数字存储电子示波器原理,显示波形和测量值,并打印出来,成为成套专用仪器。

(8)国产变压器绕组变形测试仪性能良好。

(9)氧化锌避雷器、变压器变比及接线组别自动测试仪、接触电阻测试仪、绝缘油介质强度测试仪均有改进。

总体来看,几个工业化国家电力公司的预防性试验工作试验项目较少,有些试验周期较长。关于绝缘的基本测试和国内差不多,这些项目一般都是电力公司自己做的。一些特殊试验项目(如局部放电定位、绕组变形试验等。)用来识别故障的都委托给专业的检测单位或厂家。

国外采用的一些测试方法和项目和国内不太一样。例如,它们用于测量氧化锌和普通阀(碳化硅)避雷器的介质损耗。其实就是测量氧化锌避雷器在5 ~ 10 kV交流电压下阻性电流的损耗。这种方法被广泛使用。而我国习惯在直流1mA下做电压测试。国外一些国家对避雷器进行了局部放电试验或无线电干扰测量,发现了许多缺陷。有的对有间隙的避雷器做冲击放电电压试验。对于大型电机,DC泄漏和DC耐压测试被广泛用于替代交流耐压测试。

国外目前公司的实验团队使用的实验仪器和国内差不多,但工业化国家先进的、计算机化的、自动化的仪器和实验设备要优于国内,相应的测量精度也更高。他们中的一些人还配备了红外摄像机、便携式通信设备、笔记本电脑(有些配备了用于分析和诊断实验数据的“专家系统”)、手机、传真配件和打印机,可以当场向上级报告重要的测试结果和发现的问题。

国外的测试团队一般都有专门的测试车。一些重型试验设备,如交流和DC耐压试验设备、介质损耗计、电缆故障检测设备等。固定在汽车上,不能上下移动。使用便携式高压铜轴电缆引至被测设备。

纵观国内外电力领域预防性试验的进展,从试验项目和试验周期来看,凡是生产质量好、运行中注重维护、运行可靠性高的电力设备的国家,试验项目少、试验周期长,有的甚至对某些设备不进行试验。

目前,我国电力设备的质量和运维水平正在逐步提高。在新颁布实施的DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中,对部分试验项目进行了适当简化,延长了部分设备的试验周期,但仍存在试验项目过多、周期较短的问题,需要进一步完善。

在电气设备上工作,除少数在设备运行中带电的人员外,一般都是在设备停电的状态下进行,对停电的设备也采取验电、挂接地线等保证人身安全的技术措施。在对断电电气设备进行电气试验,尤其是高压电气试验时,除了切断设备所有可能的电源外,还需要利用试验电源对被试设备进行加压,使设备产生高压,从而达到试验的目的。因为被试设备加压前后经常断线;电容较大的设备或有静电感应的被测设备应在试验后放电或接地;被试设备的加压一般比运行电压高几倍,测试引线多为裸露;由于其他班组经常同时或同时作业,高压电试验比一般的电气设备检修更加危险。因此,要求试验人员认真执行《电力工业安全生产规程》中发电厂和变电站电气部分保证人身安全的技术措施和组织措施,同时执行电气试验的有关安全规定,防止试验中的高压触电事故,确保试验人员和相关工作人员的安全。在高压电气试验中,应遵守以下主要安全注意事项:

一、试验人员必须称职,试验人员不得少于两人,并应有试验负责人,制定和落实安全措施。

高压试验人员必须明确试验目的、方法(包括熟悉试验仪器的性能和用途等)。)和应采取的安全措施。工作前,负责人应向所有试验人员详细安排试验工作中的安全注意事项。带电测试应根据现场情况制定安全措施。重要的特殊测试、研究测试和操作系统中的测试必须有测试计划,并经相关领导批准。这样,试验工作就能在有组织、有领导、有安全措施、有各级人员的条件下安全进行。不这样做,特别是如果安全措施没有实施,将导致事故。

比如某供电所电气实验室的技术人员在做开关介损角试验时,将正在使用的试验接线与未使用的导线混在一起,边加压边清洗,使其接触到已加压至3 kV的线头,触电死亡。

第二,搞清楚工作范围,将被测设备与其他设备明显分开,接受监督。

设备停电进行高压电气试验时,应执行工作票制度,并与运行人员办理工作许可手续,查明停电范围。根据《电力工业安全工作规范》发电厂、变电站电气部分的规定,试验现场应安装围栏或栅栏,并“停止!高压危险”标志,有人监督。当被测设备两端不在同一地点时,另一端也要有人看守。其目的是不要搞错停电范围。但从事故来看,有的没有设置围栏或栅栏,有的没有设置监护人,有的没有在栅栏末端工作。下面举几个例子:某变电站高压试验班对35 kV 312开关介质损耗角进行试验。由于工作围栏无法区分停电和带电设备,一名测试人员在无人监管的情况下,下了开关重新通电,未能了解被测设备,误登附近的312开关,触电死亡。

三要坚持考前复查接线的制度。

在测试过程中,电线经常断开。认真执行试验前复核接线的制度,可以提前纠正错误接线,避免因错误接线造成的事故。因此,试验前对接线进行复查是试验工作的一项基本制度,也是防止试验工作中发生触电事故、确保人身安全的有效措施。这个制度不仅需要认真执行,更需要持之以恒。对初级工和实习生接线的复查应重点突出,对高级工或简单接线不能放松,否则达不到复查接线的目的。

比如某电厂用100 kV高压测试仪在高压测试室做6 kV瓷瓶耐压测试。试验前,未详细检查就连接了升压器的连接线。当升压器加压到42 kV时,发现升压器高压出线口瓷瓶上接了一根塑料线,直通110 kV变电站,约50米。测试立即停止,这根电线被移除。这条线路原是十多天前测试完110KV开关后拆除的,而且绑在变电站结构上,有十几个施工人员在结构附近作业。幸运的是,这些工人在加压过程中没有接近或接触导体。

四、试验工作时,应站在绝缘垫上或穿绝缘鞋,这是防止触电事故或减少伤害程度的安全措施。

比如在某供电局修理厂对M д-16桥架进行测试时,测试人员只关闭了桥架的开关,没有拉电源断路器。翻桥时,他的右手碰到了桥供电端的带电部分。因为桥是接地的,工人脚下垫了绝缘垫,他离开了电源,只造成右手无名指到左掌的供电电路触电烧伤。

五、压力试验前,必须通知有关人员离开被试设备或退出现场后方可进行。

高压电测试往往与其他维修队同时进行或同时进行。因此,在加压前,必须通知这些队伍离开被试设备或退出现场,使被试设备在无人看管的状态下进行,达到保证人员安全的目的。这些做法不可忽视,否则会有严重后果。

如某变电站变压器检修试验工作中,在变压器耐压试验前后通知相关班组人员,以至于某检修工以为设备停电,两次登上变压器工作。当变压器加压时,工人再次爬上变压器,幸运的是,他被发现,避免了触电事故。

六、有电容或电感的被测设备在试验前后必须充分放电或接地。

停电后,高压DC试验完成后,被测设备电容较大,如母线、电缆、电容器等有静电感应的设备,必须充分放电或接地,以证明被测设备无电荷后才能工作。由于这些设备的残余电压或感应电压较高,放电时必须使用绝缘棒,这也可以防止它们在运行中意外接触带电设备。有的单位不注意放电或接地,发生触电事故。

例如,电厂高压实验室的技术人员对一根6千伏电缆进行了5分钟的DC 30千伏耐压试验。五根相邻的待测电缆两端的编号顺序其实是颠倒的,留下了隐患,比如一端编号为L,另一端编号为5,一直没有检测出来。当初测试一根电缆,断开测试电源后,放电前,手碰到了按序列号不是被测电缆的电缆,实际上是刚测试完,残压25 kV,以至于被残电荷电死。

七、试压工作、合闸时,必须相互呼应,正确传达口令。

试压工作的开启和关闭操作频繁。如果没有通过主观假设或仅通过查看仪表听到密码,或者没有正确传达密码,可能会发生触电事故。

比如某供电局修理厂试验班进行变压器空载试验时,试验电源的操作人员认为线路已经接通,在没有通知设备上的报务员的情况下,关闭了试验闸门。举报人发现接线松动,移动接线时触电。

八、压力试验倒换接线时,必须将调压器回零,拉开试验电源前的刀闸。

电压试验正常工作时,调压器必须置零,试验电源必须切断。但电压测试后查找问题,发现连接不牢或错误,测试电源既有主断路器又有副断路器,部分测试人员忽视,发生事故。

比如某供电局变电站施工队在对某变电站的升压开关进行交流耐压试验时,发现试验数据有问题。在查找原因时,升压器没有调零,试验电源没有切断。当发现升压器极性颠倒时,测试仪准备改变极性。幸运的是,他脱离了电源,只烧伤了手,没有严重后果。