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紫外成像在变电设备状态检修中的应用分析

     状态检修是2008年开始国家电网公司推行的“大检修”体系建设的核心内容,是提高电网运行可靠性的重大举措,状态检修的核心步骤状态评价,状态评价要依赖先进的电气检测技术,研究一种先进的光学检测手段-紫外成像,分析了紫外成像基本原理,在状态检修中得应用,具体的检测模式及方法以及保证检测准确的注意事项等内容

 

国民经济的腾飞推动了我国电网建设规模和水平的不断提升,但同时也对电力系统的安全、稳定、可靠运行提出了越来越高的要求,电气设备检修维护工作的重要性因此得到了进一步的凸显。我国变电设备检修体制共经历了事后、定期和状态检修三个发展阶段,目前主要采用状态检修策略。所谓状态检修,就是以安全、效益、环境为基础,对设备状态和风险进行分析和评估,并以此为检修决策提供参考和依据,最终实现电气设备安全、可靠、稳定运行以及检修成本最小化的工作目标,是现阶段最为先进的电气设备维修制度。其基本流程包括:搜集信息、评估设备状态和风险、制定检修策略、形成年度检修计划、计划实施、绩效评估。核心步骤是设备状态评价,而状态评估的关键是状态信息的收集,电气设备的运行工况可通过巡视检查和定期实验项目获得,但是,日常巡视和常规测量技术无法满足对设备信息及时、准确的需求,应积极应用一些先进的在线监测技术。经过初期研究的不断积累,紫外成像技术在上世纪80年代正式进入实质性的应用阶段,但最初的应用仅局限于军事领域,直至上世纪末才开始由军事过渡到民用,并逐渐在电气设备故障监测领域有了新的用途,应用此项技术能及时、准确的反映设备缺陷,为设备状态的准确评估提供参考和依据。

1紫外成像在设备状态监测领域的应用原理

若带电体的局部电场强度超过某临界值,周围的游离空气就会产生电晕从而放电,是一种局部化的放电现象。受各种主客观因素的影响,高压电力设备更容易出现电晕放电和电弧现象,在这一过程中,空气中的电子反复获取和释放能量,并在释放能量时放出波长230405nm的紫外线。其中,240280nm范围的波长称为太阳盲区,原因是太阳传输来的紫外光在该段的份量极低,通过使用太阳盲滤镜,感光元件感光,经数字电路处理后形成紫外图像,经处理后与可见光影像重叠,最终通过仪器屏幕显示出来。紫外成像仪依据该原理设计制造,并以此发挥出辅助电气设备状态评估的积极作用。

2紫外成像在设备状态监测领域的应用领域

⑴发现设备导体缺陷

a)        不同因素导致的尖端或锐角这些部位极易产生尖端放电,造成导体损伤;

b)        不同因素导致的表面粗糙;

c)        导线在设备运行过程中出现的断股(或散股)问题;

 

基于模糊理论的变压器状态诊断模型的研究

 

 

主变是电力系统中非常重要的一次设备,对主变进行状态诊断能够有效地避免突发事故的发生。本文将模糊理论应用于状态信息的诊断,建立了变压器状态诊断模型,并对一台运行中的变压器进行实例分析,验证了该模型的正确性和实效性。

 

 

电力变压器是是发电厂和变电所中非常重要的一次设备。它在运行过程中,由于受到长期发热、负荷冲击、电磁振动、气体腐蚀等因素的影响,总会发生一些部件的变形、紧固件的松动、绝缘老化等变化。在初期是可以通过保养来发现并达到改善和纠正的目的。但若没有及时处理缺陷,任其进一步恶化,就有可能酿成设备故障。

1 变压器常见故障

变压器在运行中,由于各种原因将会导致变压器故障,变压器一旦发生故障,就会限制发电机的出力,减少和中断对部分用户的供电,延长变压器的维修时间,如果不能及时的发现事故并处理事故,将会对电网安全可靠供电造成很大的威胁,对国民经济造成重大的损失。

变压器故障涉及面较广,按各自故障的成因、影响、判断方法及应采取的相应技术措施,可以分为放电故障、短路故障、铁心故障、分接开关故障、变压器保护误动故障、油流带电故障、变压器渗漏故障、绝缘故障等八个方面[1-2]

按有无缺项或故障及其对安全运行的影响程度,本文将变压器的运行状态果划分为ABCD四种[3],见表1-1所示。

 

基于Vestas-V52风机变频器的解析

 

近年来,风电已成为商业化的产业,有能力成为主流电源之一。风机的研发已经成为风力发电的关键技术,而作为风力发电的核心技术之一的风机变频技术的研究更是关键。风力发电变频器(VCS)主要有整流(交流变直流),D-C连线、滤波、逆变(直流变交流)、驱动单元、检测单元、控制单元、过压保护单元等组成。

 

近些年,我国越来越重视对可再生能源的开发和利用,特别是对交流励磁变速恒频风力发电技术的重视,而变频技术又是其中的关键技术。目前变频装置需要整流、逆变环节获得频率、相位、幅值和相序可调的三相电源激励,由于常规整流、逆变环节采用二极管不控整流电路或者晶闸管相控整流、逆变电路,容易产生大量谐波,并且可对电网造成非常严重的污染。所以,常规的技术已经不能满足风力发电的需求,为了抑制污染,可以实现单位功率因数和低谐波含量的整流以及SPWM逆变技术就越来越受到广大的关注。

在交流励磁双馈风力发电系统中,三相SPWM整流、逆变是关键的技术,而网侧整流器和转子侧逆变器性能的好坏更是影响整个系统的好坏。本文将针对VestasV52风机变频器整个系统进行分析。


通常,把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压和频率可变的装置称作“变频器”。

变频器的主电路大体上可分为两类:电压型变频器和电流型变频器;电压型变频器是将电压源的直流变换为交流,直流回路的滤波是电容;电流型变频器是将电流源的直流变换为交流,其直流回路滤波是电感。Vestas变频器是电压型变频器,设计电压是480V,通过安装在VMP上的空开连接在690V的电网上,自动变压器T550将电压从690V变为480V。变频器可在四个象限工作,故其可在电网侧(电网变频器)和转子侧(转子变频器)提供任意方向和频率的电流,其上装有直流连接C561.所有在VCS上安装的元件和接触器均可在Vestas变频处理器VCP CT294的帮助下被控制。

当变频器开始工作,DC连线首先通过接触器K537和电阻R560对其充电,如果电压达到90%720V)最终值,K536AK536B连接,K537断开连接。在K536A连接后,V520导通,DC连线的电压调整为800VDCV520V524-V526是高度集成的功率模块,这些模块被称为SKiiPPACK,包含IGBT、驱动器和温度,电流、DC连线电压测量,SKiiPPACKAC交流电流变为DC直流电流,逆变时将直流变为频率、电压、电流可变的交流电,送给转子进行励磁。VCS主要部件如图

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