電力變壓器監(jiān)測(cè)及診斷

1、第四章 電力變壓器的監(jiān)測(cè)與診斷電力變壓器為重要的供電設(shè)備電力變壓器為重要的供電設(shè)備電力變壓器的運(yùn)行條件：電壓限額、溫度限額等電力變壓器的運(yùn)行條件：電壓限額、溫度限額等變壓器的組成部分：變壓器的組成部分：鐵芯、帶有絕緣的繞組、變壓器油、油箱、絕緣套管鐵芯、帶有絕緣的繞組、變壓器油、油箱、絕緣套管變壓器絕緣材料：變壓器油和固體絕緣（絕緣紙帶、紙板等）變壓器絕緣材料：變壓器油和固體絕緣（絕緣紙帶、紙板等）內(nèi)部故障為變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：內(nèi)部故障為變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組的線匝之間發(fā)

2、生的匝間短路、繞組或引出線通過(guò)外殼發(fā)生的接地故障等間短路、繞組或引出線通過(guò)外殼發(fā)生的接地故障等外部故障為變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的外部故障為變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障各種故障4.1 變壓器的故障一、變壓器故障原因一、變壓器故障原因1、制造工藝質(zhì)量的控制不嚴(yán)、制造工藝質(zhì)量的控制不嚴(yán)材料、設(shè)計(jì)、裝配的缺陷材料、設(shè)計(jì)、裝配的缺陷2、絕緣材料年久老化、絕緣材料年久老化是影響變壓器壽命的最大的問(wèn)題，可通過(guò)溫度、油中氣體是影響變壓器壽命的最大的問(wèn)題，可通過(guò)溫度、油中氣體分析，局部放電和濕度分析來(lái)監(jiān)測(cè)分析，局部放電和濕度分析來(lái)監(jiān)測(cè) 二、變壓器常見(jiàn)故障二、變壓器常見(jiàn)故障1、

3、局部放電導(dǎo)致的故障、局部放電導(dǎo)致的故障絕緣體中有汽泡產(chǎn)生局部放電、加速絕緣體老化，導(dǎo)致該絕緣體中有汽泡產(chǎn)生局部放電、加速絕緣體老化，導(dǎo)致該汽泡處絕緣電擊穿汽泡處絕緣電擊穿導(dǎo)體尖端放電，導(dǎo)致絕緣油的碳化、汽化、降低油絕緣導(dǎo)體尖端放電，導(dǎo)致絕緣油的碳化、汽化、降低油絕緣過(guò)壓時(shí)在絕緣薄弱處引起局部放電，造成局部絕緣惡化過(guò)壓時(shí)在絕緣薄弱處引起局部放電，造成局部絕緣惡化導(dǎo)致?lián)舸?dǎo)致?lián)舸?、絕緣油受潮，導(dǎo)致變壓器放電擊穿、絕緣油受潮，導(dǎo)致變壓器放電擊穿水分導(dǎo)致油耐電強(qiáng)度大為降低水分導(dǎo)致油耐電強(qiáng)度大為降低3、長(zhǎng)期過(guò)載，變壓器高溫運(yùn)行、長(zhǎng)期過(guò)載，變壓器高溫運(yùn)行加速絕緣物老化加速絕緣物老化高溫下絕緣油汽化高溫下

4、絕緣油汽化4、外部短路或大感性負(fù)載的開(kāi)閘引起感應(yīng)過(guò)壓、擊穿變壓、外部短路或大感性負(fù)載的開(kāi)閘引起感應(yīng)過(guò)壓、擊穿變壓器內(nèi)部器內(nèi)部5、變壓器內(nèi)部螺栓連接松動(dòng)，引起局部過(guò)熱、損壞絕緣并使、變壓器內(nèi)部螺栓連接松動(dòng)，引起局部過(guò)熱、損壞絕緣并使絕緣油汽化、碳化、降低油絕緣能力、導(dǎo)致內(nèi)部電擊穿絕緣油汽化、碳化、降低油絕緣能力、導(dǎo)致內(nèi)部電擊穿6、冷卻系統(tǒng)故障、冷卻系統(tǒng)故障變壓器的風(fēng)水冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，變壓器內(nèi)熱量不能及時(shí)變壓器的風(fēng)水冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，變壓器內(nèi)熱量不能及時(shí)散發(fā)，造成熱的積累而升溫，產(chǎn)生和散發(fā)，造成熱的積累而升溫，產(chǎn)生和3一樣的結(jié)果一樣的結(jié)果大多數(shù)變壓器故障是由于各種類型的絕緣故障造成的大多數(shù)變

5、壓器故障是由于各種類型的絕緣故障造成的絕緣劣化的主要原因：絕緣劣化的主要原因：1、局部放電、局部放電2、水分、水分:變壓器受潮，放電起始電壓降低，放電易于發(fā)展變壓器受潮，放電起始電壓降低，放電易于發(fā)展3、熱：導(dǎo)致油、紙等絕緣物絕緣強(qiáng)度下降、熱：導(dǎo)致油、紙等絕緣物絕緣強(qiáng)度下降4、機(jī)械應(yīng)力：導(dǎo)致繞組變形或?qū)w絕緣松散或脫落、機(jī)械應(yīng)力：導(dǎo)致繞組變形或?qū)w絕緣松散或脫落變壓器的主要監(jiān)測(cè)和診斷內(nèi)容變壓器的主要監(jiān)測(cè)和診斷內(nèi)容1、變壓器油包括油中氣體分析和油樣的電氣監(jiān)測(cè)、變壓器油包括油中氣體分析和油樣的電氣監(jiān)測(cè)2、變壓器的局部放電、溫度監(jiān)測(cè)、變壓器的局部放電、溫度監(jiān)測(cè)4. 2 局部放電的監(jiān)測(cè)一、測(cè)量局部放電

6、方法一、測(cè)量局部放電方法 電測(cè)法電測(cè)法 非電測(cè)法非電測(cè)法局部放電過(guò)程中產(chǎn)生了各種非電信息，如聲波、發(fā)熱、發(fā)光及出局部放電過(guò)程中產(chǎn)生了各種非電信息，如聲波、發(fā)熱、發(fā)光及出現(xiàn)新的生成物現(xiàn)新的生成物可通過(guò)測(cè)量以上非電量來(lái)監(jiān)測(cè)局部放電，有不受電氣的干擾的優(yōu)可通過(guò)測(cè)量以上非電量來(lái)監(jiān)測(cè)局部放電，有不受電氣的干擾的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)聲測(cè)法、光測(cè)法、紅外法和氣體分析法聲測(cè)法、光測(cè)法、紅外法和氣體分析法1、脈沖電流法、脈沖電流法和電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)類似，不過(guò)電流互感器監(jiān)測(cè)的是變壓器外和電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)類似，不過(guò)電流互感器監(jiān)測(cè)的是變壓器外殼對(duì)繞組的電容上流過(guò)的脈沖電流殼對(duì)繞組的電容上流過(guò)的脈沖電流條件：外殼要一點(diǎn)接地，干擾信號(hào)

7、要少條件：外殼要一點(diǎn)接地，干擾信號(hào)要少電流傳感器可裝在外殼、套管和鐵心接地線上電流傳感器可裝在外殼、套管和鐵心接地線上1、高頻電流互感器、高頻電流互感器美國(guó)西屋公司的美國(guó)西屋公司的F.T Emery等人在等人在20世紀(jì)世紀(jì)70年代提出的年代提出的任何部位的電弧放電都會(huì)在中性點(diǎn)接地線內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的射任何部位的電弧放電都會(huì)在中性點(diǎn)接地線內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的射頻電流，因此局部放電的監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常都選擇中性點(diǎn)接地線頻電流，因此局部放電的監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常都選擇中性點(diǎn)接地線上上高頻電流互感器裝設(shè)在中性點(diǎn)和接地阻抗之間高頻電流互感器裝設(shè)在中性點(diǎn)和接地阻抗之間當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，其放電電流信號(hào)通過(guò)中性點(diǎn)接地線流當(dāng)局部放電發(fā)生時(shí)，其

8、放電電流信號(hào)通過(guò)中性點(diǎn)接地線流向接地點(diǎn)，通過(guò)高頻電流互感器耦合到監(jiān)測(cè)回路，射頻監(jiān)向接地點(diǎn)，通過(guò)高頻電流互感器耦合到監(jiān)測(cè)回路，射頻監(jiān)測(cè)器就可以監(jiān)測(cè)到放電電流的強(qiáng)弱，以此來(lái)探測(cè)局部放電測(cè)器就可以監(jiān)測(cè)到放電電流的強(qiáng)弱，以此來(lái)探測(cè)局部放電的強(qiáng)弱的強(qiáng)弱2、聲測(cè)法、聲測(cè)法（1）聲波的頻譜）聲波的頻譜不同的放電狀態(tài)、傳播媒質(zhì)監(jiān)測(cè)到的聲波頻譜不一樣。不同的放電狀態(tài)、傳播媒質(zhì)監(jiān)測(cè)到的聲波頻譜不一樣。如在油紙絕緣中，不同電極和絕緣部位的放電，產(chǎn)生的聲波如在油紙絕緣中，不同電極和絕緣部位的放電，產(chǎn)生的聲波頻譜是不同的頻譜是不同的鐵心內(nèi)的磁噪聲、變壓器的機(jī)械振動(dòng)、風(fēng)扇和油泵的振動(dòng)頻鐵心內(nèi)的磁噪聲、變壓器的機(jī)械振動(dòng)、風(fēng)

9、扇和油泵的振動(dòng)頻率率大量的統(tǒng)計(jì)研究表明聲波的頻帶大約為大量的統(tǒng)計(jì)研究表明聲波的頻帶大約為70KHz180KHz之之間間（2）聲波的類型）聲波的類型不同媒質(zhì)中，聲波的形式不同。縱波和橫波不同媒質(zhì)中，聲波的形式不同?？v波和橫波高壓引線放電高壓引線放電絕緣筒表面絕緣筒表面放電放電線圈放電線圈放電（3）聲波的傳播）聲波的傳播波的擴(kuò)散、波的反射和熱傳導(dǎo)會(huì)造成聲波在傳播中的衰減波的擴(kuò)散、波的反射和熱傳導(dǎo)會(huì)造成聲波在傳播中的衰減聲波衰減大小與頻率有關(guān)，頻率越高衰減越快；與材料也有聲波衰減大小與頻率有關(guān)，頻率越高衰減越快；與材料也有關(guān)，軟的材料中衰減更快關(guān)，軟的材料中衰減更快導(dǎo)致靈敏度低導(dǎo)致靈敏度低（4）采取

10、提高靈敏度的措施）采取提高靈敏度的措施 選擇合適頻帶，還可以避開(kāi)噪聲、一些電磁干擾頻帶選擇合適頻帶，還可以避開(kāi)噪聲、一些電磁干擾頻帶氣體中選取氣體中選取20kHz40kHz，液體和固體選取，液體和固體選取60300kHz 用光纖傳輸信號(hào)用光纖傳輸信號(hào) 選擇高靈敏度的聲選擇高靈敏度的聲-電傳感器和光電元件，高增益、低噪電傳感器和光電元件，高增益、低噪聲的電子器件聲的電子器件二、放電源的定位二、放電源的定位電氣定位法：確定電氣位置電氣定位法：確定電氣位置聲波定位法：聲波定位法的原理是通過(guò)測(cè)量聲波傳播的時(shí)聲波定位法：聲波定位法的原理是通過(guò)測(cè)量聲波傳播的時(shí)延來(lái)確定局部放電源的位置，可分為電延來(lái)確定局部

11、放電源的位置，可分為電- 聲定位和聲聲定位和聲- 聲定聲定位位 利用測(cè)得電、聲信號(hào)的時(shí)差和聲傳播速度求解放電源利用測(cè)得電、聲信號(hào)的時(shí)差和聲傳播速度求解放電源位置位置聲聲- 聲定位法基于聲聲定位法基于聲- 聲觸發(fā)的定位原理，即選用一路聲信號(hào)觸聲觸發(fā)的定位原理，即選用一路聲信號(hào)觸發(fā)其余聲信號(hào)，定位時(shí)選擇某傳感器為參考傳感器，以此為基發(fā)其余聲信號(hào)，定位時(shí)選擇某傳感器為參考傳感器，以此為基準(zhǔn)，測(cè)量同一局部放電超聲信號(hào)傳播到其他傳感器時(shí)對(duì)應(yīng)于它準(zhǔn)，測(cè)量同一局部放電超聲信號(hào)傳播到其他傳感器時(shí)對(duì)應(yīng)于它的相對(duì)時(shí)差。的相對(duì)時(shí)差。通常采用雙曲面法進(jìn)行定位。通常采用雙曲面法進(jìn)行定位。放電模式識(shí)別：閾值判斷，指紋判斷

12、法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別放放電模式識(shí)別：閾值判斷，指紋判斷法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別放電指紋法電指紋法 三、干擾類型及措施三、干擾類型及措施如英國(guó)如英國(guó)Black 提出的脈沖極性鑒別系統(tǒng)提出的脈沖極性鑒別系統(tǒng)基于脈沖放電的極性效應(yīng)原理基于脈沖放電的極性效應(yīng)原理若是局部放電，輸出極性相反的脈沖電流，與非門有輸出若是局部放電，輸出極性相反的脈沖電流，與非門有輸出外部干擾，輸出極性相同的電流，與非門無(wú)輸出外部干擾，輸出極性相同的電流，與非門無(wú)輸出RC檢測(cè)阻抗檢測(cè)阻抗RLC檢測(cè)阻抗檢測(cè)阻抗四、表征局部放電參數(shù)之一視在電荷量的標(biāo)定四、表征局部放電參數(shù)之一視在電荷量的標(biāo)定視在電荷作為評(píng)定局部放電性能指標(biāo)之一，以診斷

13、其故障程視在電荷作為評(píng)定局部放電性能指標(biāo)之一，以診斷其故障程度度目前許多產(chǎn)品的局部放電的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎都是以放電量目前許多產(chǎn)品的局部放電的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎都是以放電量的大小作為評(píng)定局部放電性能的標(biāo)準(zhǔn)，各類產(chǎn)品根據(jù)運(yùn)行經(jīng)的大小作為評(píng)定局部放電性能的標(biāo)準(zhǔn)，各類產(chǎn)品根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和制造的技術(shù)水平，都相應(yīng)地規(guī)定了允許的放電量水平驗(yàn)和制造的技術(shù)水平，都相應(yīng)地規(guī)定了允許的放電量水平放電量的不同對(duì)絕緣造成的損傷程度不同放電量的不同對(duì)絕緣造成的損傷程度不同低壓脈沖校準(zhǔn)器低壓脈沖校準(zhǔn)器五、局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)五、局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般包括以下部分：一般包括以下部分：監(jiān)測(cè)放電脈沖電流信號(hào)和變壓器的超聲信號(hào)監(jiān)測(cè)放

14、電脈沖電流信號(hào)和變壓器的超聲信號(hào)采用一定的抗干擾技術(shù)采用一定的抗干擾技術(shù)監(jiān)測(cè)電信號(hào)波形，采用監(jiān)測(cè)電信號(hào)波形，采用FFT分析放電特征和干擾特征分析放電特征和干擾特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障識(shí)別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障識(shí)別放電信號(hào)的閾值報(bào)警放電信號(hào)的閾值報(bào)警變壓器放電點(diǎn)的定位變壓器放電點(diǎn)的定位五、特高頻監(jiān)測(cè)（天線）五、特高頻監(jiān)測(cè)（天線）局部放電超高頻檢測(cè)方法通過(guò)測(cè)量變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)局部放電超高頻檢測(cè)方法通過(guò)測(cè)量變壓器內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻（生的超高頻（3003 000 MHz）電信號(hào)，可以用電容傳感）電信號(hào)，可以用電容傳感器或超高頻天線加以接收器或超高頻天線加

15、以接收 ，實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)、定位，其，實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)、定位，其抗干擾性能好。抗干擾性能好。三種典型裝置：三種典型裝置：1、BGF-1便攜式局部放電監(jiān)測(cè)器便攜式局部放電監(jiān)測(cè)器2、BJ-1型變壓器局部放電監(jiān)測(cè)儀型變壓器局部放電監(jiān)測(cè)儀3、變壓器內(nèi)置天線式特高頻局部放電監(jiān)測(cè)裝置、變壓器內(nèi)置天線式特高頻局部放電監(jiān)測(cè)裝置2、放電模式識(shí)別、放電模式識(shí)別（1）根據(jù)時(shí)域上放電的相位和波形可以判斷放電的類）根據(jù)時(shí)域上放電的相位和波形可以判斷放電的類型或模式，如判斷是內(nèi)部放電還是槽放電或者端部表面型或模式，如判斷是內(nèi)部放電還是槽放電或者端部表面放電放電（3）根據(jù)幅頻特性判斷放電類型）根據(jù)幅頻特性判斷放電類型（

16、2）根據(jù)放電的）根據(jù)放電的 和和 譜圖識(shí)別放電譜圖識(shí)別放電類型類型nqnq內(nèi)部放電正放電脈沖與負(fù)放電脈沖，它們的幅值、次內(nèi)部放電正放電脈沖與負(fù)放電脈沖，它們的幅值、次數(shù)大致相同相位對(duì)稱數(shù)大致相同相位對(duì)稱內(nèi)部放電內(nèi)部放電表面放電表面放電 內(nèi)部放電正、負(fù)脈沖的內(nèi)部放電正、負(fù)脈沖的q-n曲線幾乎重合，正、負(fù)脈沖曲線幾乎重合，正、負(fù)脈沖具有大致相同的放電幅值和放電重復(fù)率具有大致相同的放電幅值和放電重復(fù)率表面放電正、負(fù)脈沖的表面放電正、負(fù)脈沖的q-n曲線相交曲線相交垂直坐標(biāo)為放電重垂直坐標(biāo)為放電重復(fù)率，放電峰值高復(fù)率，放電峰值高表示放電重復(fù)率高表示放電重復(fù)率高3.3 振動(dòng)的監(jiān)測(cè)對(duì)于各種類型和規(guī)格的電機(jī)來(lái)

17、說(shuō)，它們穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)都對(duì)于各種類型和規(guī)格的電機(jī)來(lái)說(shuō)，它們穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)都有一種典型特性和一個(gè)允許限值有一種典型特性和一個(gè)允許限值當(dāng)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障、零部件產(chǎn)生缺陷、裝配和安裝情況發(fā)當(dāng)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)故障、零部件產(chǎn)生缺陷、裝配和安裝情況發(fā)生變化時(shí)，其振動(dòng)的振幅值、振動(dòng)形式及頻譜成分均會(huì)發(fā)生生變化時(shí)，其振動(dòng)的振幅值、振動(dòng)形式及頻譜成分均會(huì)發(fā)生變化，而且不同的缺陷和故障，其引起的振動(dòng)方式也不同。變化，而且不同的缺陷和故障，其引起的振動(dòng)方式也不同。4.3 變壓器油的氣相色譜分析變壓器的主要絕緣材料是油和絕緣紙類。變壓器的主要絕緣材料是油和絕緣紙類。變壓器油主要是由碳?xì)浠衔锝M成。受熱、放電等時(shí)會(huì)分解

18、出氣變壓器油主要是由碳?xì)浠衔锝M成。受熱、放電等時(shí)會(huì)分解出氣體溶解于油中，不同的故障釋放出的氣體種類不同、氣體濃度不體溶解于油中，不同的故障釋放出的氣體種類不同、氣體濃度不同。同。絕緣紙的主要成分是纖維素，有很大的彈性和強(qiáng)度。通過(guò)分析紙絕緣紙的主要成分是纖維素，有很大的彈性和強(qiáng)度。通過(guò)分析紙的聚合度可對(duì)設(shè)備進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。的聚合度可對(duì)設(shè)備進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。如局部放電中，當(dāng)放電量低于如局部放電中，當(dāng)放電量低于1500pC時(shí)，產(chǎn)生氣體成分主要時(shí)，產(chǎn)生氣體成分主要是甲烷和氫氣，當(dāng)放電量為是甲烷和氫氣，當(dāng)放電量為5000pC時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)乙炔。時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)乙炔。如如300800 時(shí)，熱分解產(chǎn)生的氣體主要是低分

19、子烷烴和時(shí)，熱分解產(chǎn)生的氣體主要是低分子烷烴和低分子的烯烴低分子的烯烴絕緣紙?jiān)诮^緣紙?jiān)?20 150 ，會(huì)產(chǎn)生，會(huì)產(chǎn)生CO和和CO2，在，在200 800 時(shí)除了時(shí)除了CO和和CO2，還會(huì)產(chǎn)生氫烴類氣體等特征，還會(huì)產(chǎn)生氫烴類氣體等特征對(duì)氣體的監(jiān)測(cè)和分析是充油電氣設(shè)備絕緣診斷的重要手段。對(duì)氣體的監(jiān)測(cè)和分析是充油電氣設(shè)備絕緣診斷的重要手段。油中氣體分析不受各種電磁干擾的影響，數(shù)據(jù)較為可靠，有油中氣體分析不受各種電磁干擾的影響，數(shù)據(jù)較為可靠，有關(guān)技術(shù)相對(duì)比較成熟，從定性到定量分析都積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)關(guān)技術(shù)相對(duì)比較成熟，從定性到定量分析都積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。驗(yàn)。一、氣體在油中的溶解一、氣體在油中的溶解氣體不

20、僅能溶解在油中，也能以氣體形式釋放到油面上氣體不僅能溶解在油中，也能以氣體形式釋放到油面上奧斯特瓦爾德系數(shù)表示油中氣體溶解度，與溫度有關(guān)。奧斯特瓦爾德系數(shù)表示油中氣體溶解度，與溫度有關(guān)。二、氣體在油中的損失二、氣體在油中的損失固體材料會(huì)吸附氣體，導(dǎo)致油中某些氣體濃度降低。分析氣體固體材料會(huì)吸附氣體，導(dǎo)致油中某些氣體濃度降低。分析氣體濃度時(shí)應(yīng)考慮該部分濃度時(shí)應(yīng)考慮該部分變壓器一天內(nèi)含氣量會(huì)變化。變壓器一天內(nèi)含氣量會(huì)變化。三、不同狀態(tài)下油中氣體的含量三、不同狀態(tài)下油中氣體的含量1、正常運(yùn)行狀態(tài)下變壓器油中溶解的氣體主要是氧氣和氮、正常運(yùn)行狀態(tài)下變壓器油中溶解的氣體主要是氧氣和氮?dú)鈿庾儔浩鳉怏w濃度統(tǒng)

21、計(jì)分析、氣體含量注意值變壓器氣體濃度統(tǒng)計(jì)分析、氣體含量注意值2、變壓器內(nèi)部故障類型與油中氣體含量對(duì)應(yīng)關(guān)系、變壓器內(nèi)部故障類型與油中氣體含量對(duì)應(yīng)關(guān)系內(nèi)部各種故障時(shí)對(duì)應(yīng)的油中氣體含量?jī)?nèi)部各種故障時(shí)對(duì)應(yīng)的油中氣體含量四、氣相色譜分析四、氣相色譜分析檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的方法一般為檢測(cè)變壓器油中溶解氣體的方法一般為: 變壓器油經(jīng)冷卻裝置變壓器油經(jīng)冷卻裝置取樣后進(jìn)入氣體萃取與分離單元，按不同的方法分離為要求的取樣后進(jìn)入氣體萃取與分離單元，按不同的方法分離為要求的氣體成分后再進(jìn)入氣體檢測(cè)單元，氣體成分后再進(jìn)入氣體檢測(cè)單元， 由不同的檢測(cè)器變換為與氣由不同的檢測(cè)器變換為與氣體含量成比例的電信號(hào)，經(jīng)體含量成

22、比例的電信號(hào)，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后將信息存儲(chǔ)在終端計(jì)算轉(zhuǎn)換后將信息存儲(chǔ)在終端計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元內(nèi)，以備調(diào)用或上傳機(jī)的存儲(chǔ)單元內(nèi)，以備調(diào)用或上傳 可見(jiàn)油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重點(diǎn)在于解決氣體的提取、可見(jiàn)油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重點(diǎn)在于解決氣體的提取、氣體組分的分離和檢測(cè)氣體組分的分離和檢測(cè)1、氣體的萃取、氣體的萃取歷來(lái)傳統(tǒng)的方法：取樣油，用真空抽取法，將人工作業(yè)自動(dòng)化，歷來(lái)傳統(tǒng)的方法：取樣油，用真空抽取法，將人工作業(yè)自動(dòng)化，裝置復(fù)雜；裝置復(fù)雜；對(duì)此改進(jìn)的方法有直接注入法和鼓泡脫氣法對(duì)此改進(jìn)的方法有直接注入法和鼓泡脫氣法半透膜法：將半透膜與本體油接觸，僅使氣體分子透過(guò)而不讓半透膜法：將半透膜與本體油

23、接觸，僅使氣體分子透過(guò)而不讓油分子透過(guò)的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單油分子透過(guò)的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單 半透膜的選半透膜的選擇很重要擇很重要2、氣體濃度測(cè)量單元、氣體濃度測(cè)量單元?dú)怏w色譜分析法（將人做的分析工作自動(dòng)化），構(gòu)造復(fù)雜，氣體色譜分析法（將人做的分析工作自動(dòng)化），構(gòu)造復(fù)雜，可分析多種氣體可分析多種氣體利用半導(dǎo)體傳感器的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單，但不能分析多種氣體利用半導(dǎo)體傳感器的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單，但不能分析多種氣體 半導(dǎo)體傳感器有消耗抽出氣體而測(cè)量濃度的傳感器和不消耗半導(dǎo)體傳感器有消耗抽出氣體而測(cè)量濃度的傳感器和不消耗抽出氣體就能測(cè)量濃度的傳感器抽出氣體就能測(cè)量濃度的傳感器3、故障狀態(tài)判斷方法、故障狀態(tài)判斷方法（1）特

24、征氣體組分法）特征氣體組分法變壓器不同故障的特征氣體組分不同，可由表判故障類型變壓器不同故障的特征氣體組分不同，可由表判故障類型（2）成分超標(biāo)分析法）成分超標(biāo)分析法單項(xiàng)單項(xiàng)H2超標(biāo)，多為油紙絕緣受潮超標(biāo)，多為油紙絕緣受潮單項(xiàng)單項(xiàng)C2H2超標(biāo)，且增長(zhǎng)速率較快，可能是變壓器內(nèi)存在高能超標(biāo)，且增長(zhǎng)速率較快，可能是變壓器內(nèi)存在高能量放電故障量放電故障CO、CO2明顯增長(zhǎng)時(shí)，不一定是油老化故障，應(yīng)結(jié)合其他組明顯增長(zhǎng)時(shí)，不一定是油老化故障，應(yīng)結(jié)合其他組分判斷分判斷（3）比值判斷法）比值判斷法根據(jù)特征氣體體積分?jǐn)?shù)的比的不同比值按下規(guī)則編碼，再由根據(jù)特征氣體體積分?jǐn)?shù)的比的不同比值按下規(guī)則編碼，再由表中規(guī)定判斷

25、變壓器故障類型和大體部位。表中規(guī)定判斷變壓器故障類型和大體部位。6242324242221 HCHCkHCHkHCHCk4.4 變壓器油中含水量的監(jiān)測(cè)一、水分對(duì)絕緣劣化的影響一、水分對(duì)絕緣劣化的影響油或絕緣紙吸水之后絕緣強(qiáng)度下降，使放電的起始電壓降低，油或絕緣紙吸水之后絕緣強(qiáng)度下降，使放電的起始電壓降低，更易于出現(xiàn)放電現(xiàn)象更易于出現(xiàn)放電現(xiàn)象水三種狀態(tài)：溶解水，懸浮水和沉積水水三種狀態(tài)：溶解水，懸浮水和沉積水二、監(jiān)測(cè)方法二、監(jiān)測(cè)方法離線下：取油試樣離線下：取油試樣在線下：使用濕敏傳感器在線下：使用濕敏傳感器4.5 變壓器壽命的預(yù)測(cè)電力設(shè)備的壽命通常主要是指絕緣壽命，而變壓器壽命主要取電力設(shè)備的壽

26、命通常主要是指絕緣壽命，而變壓器壽命主要取決于絕緣紙板的壽命決于絕緣紙板的壽命目前的技術(shù)：通過(guò)測(cè)定紙板的平均聚合度來(lái)推測(cè)其剩余壽命。目前的技術(shù)：通過(guò)測(cè)定紙板的平均聚合度來(lái)推測(cè)其剩余壽命。建立平均聚合度與一些參數(shù)的關(guān)系模型建立平均聚合度與一些參數(shù)的關(guān)系模型電力科學(xué)研究院：建立了油中糠醛含量與絕緣紙聚合度的關(guān)系電力科學(xué)研究院：建立了油中糠醛含量與絕緣紙聚合度的關(guān)系公式公式nF0035. 051. 1lg診斷實(shí)例一n某發(fā)電廠一臺(tái)SFP7-370000/500型變壓器，2001年4月19日出廠，2001年6月22日投入運(yùn)行。1.故障發(fā)生前后的情況n2001年6月28日 油樣色譜分析，發(fā)現(xiàn) 乙炔含量為

27、0.9*10-6, 決定每8h 取一次油樣進(jìn)行分析，跟蹤監(jiān)視運(yùn)行；n2001年6月29日，變壓器油中乙炔含量超標(biāo)，且發(fā)展趨勢(shì)迅速，決定立即停機(jī)處理；n2001年6月29日17時(shí)30分，變壓器停運(yùn)，進(jìn)行高電壓下的絕緣特性試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常n停運(yùn)后檢查與處理情況：發(fā)現(xiàn)A相高壓套管均壓球至高壓線圈引出線的屏蔽引線對(duì)高壓套管的銅管放電（據(jù)了解此屏蔽引線未連接），此屏蔽小引線外包的絕緣紙有放電擊穿痕跡。B相高壓套管存在類似的問(wèn)題，經(jīng)廠家處理后進(jìn)行了全項(xiàng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常。2、故障的發(fā)生和損壞情況1.故障的發(fā)生情況 2001年7月13日9時(shí)投入運(yùn)行，7月15日2時(shí)8分電氣保護(hù)動(dòng)作跳閘，變壓器噴油，高壓套管A

28、相、B相損壞嚴(yán)重。發(fā)電機(jī)變壓器差動(dòng)、主變差動(dòng)、重瓦斯、復(fù)合電壓過(guò)流等保護(hù)動(dòng)作，發(fā)-變組故障錄波器啟動(dòng)，變壓器運(yùn)行了29h。設(shè)備的損壞情況1）高壓套管 A相下部外瓷套碎裂約為1200mm和1/3長(zhǎng)，露出絕緣紙。B相下部套約1.5m范圍內(nèi)沿四周碎裂，從上部掉小的碎瓷殘留約4-5裙，露出銅管芯棒和絕緣，C相套管未明顯碎裂。套管的三相法蘭全部變形漏油。2）變壓器鐘罩 從側(cè)面看中部出線法蘭處向外鼓出約100mm，三相法蘭全部漏油。B相上部升高座小油管拉斷，升高座固定拉筋從焊口處拉斷約100mm。A、B相上部箱殼主筋處撕開(kāi)約500mm；低壓側(cè)方油箱上部7道主筋全部撕裂10-15mm；中部散熱器支架處從側(cè)面

29、看，向外鼓出50-70mm,致使散熱器下部伸縮節(jié)向外位移約150mm傾斜；中性點(diǎn)出線套管向低壓側(cè)方向位移約20mm，但為斷裂。器身內(nèi)部的情況nA、C相完好，三相引出線基本完好，無(wú)放電痕跡；nB相高壓側(cè)的鋼夾件、肢板、拉板及散開(kāi)的線圈導(dǎo)線均有被電弧燒傷的痕跡。地屏（靜電隔屏）的引線斷開(kāi)；圍屏紙板未見(jiàn)放電痕跡，b相低壓線圈中部有兩個(gè)線段變形，墊塊凸出；nB相壓板下部?jī)蓚?cè)沿圓周方向近1/3圓周的斷面燒毀，相對(duì)應(yīng)的高壓線圈及絕緣燒成黑碳色，其上部?jī)蓚€(gè)線段變形扭曲斷開(kāi)且成散開(kāi)狀并有放電痕跡。相對(duì)應(yīng)的低壓線圈上部絕緣燒毀。nB相高低壓繞組之間的絕緣紙筒外部4層及瓦楞紙全部在中間部分?jǐn)嚅_(kāi)，且在高壓出頭處及B

30、、C相間中部有貫穿燒焦及碳化痕跡，地屏（靜電屏蔽）無(wú)明顯放電痕跡。n低壓繞組a、b相左側(cè)約有1/3圓周方向向外凸出近30mm，右側(cè)b、c相間約有1/3圓周方向向內(nèi)凹進(jìn)約30mm，且有扭曲變形現(xiàn)象，有一根導(dǎo)線已燒斷，高、低壓間相對(duì)應(yīng)部位有兩處放電痕跡，部分導(dǎo)線燒斷。變壓器故障原因分析n根據(jù)故障錄波器的數(shù)據(jù)：發(fā)電機(jī)側(cè)的B相電壓為零，主變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生零序電流，現(xiàn)場(chǎng)判斷為變壓器B相金屬性接地！n綜合分析：變壓器故障原因是B相高壓繞組首端對(duì)低壓繞組中部換位處主絕緣擊穿，強(qiáng)大的電弧導(dǎo)致了變壓器各元部件的損壞和油箱的開(kāi)裂、損壞。n直接原因：變壓器在制造過(guò)程中，絕緣損傷或絕緣材料本身存在質(zhì)量隱患，在運(yùn)行中放

31、電致使絕緣材料進(jìn)一步損壞，最終導(dǎo)致變壓器損壞。實(shí)例二：n某變電所裝設(shè)的日本東芝生產(chǎn)的3*250MVA/500單相變壓器，1997年12月出廠，2000年3月投入運(yùn)行。1、故障發(fā)生的情況n2001年1月17日在對(duì)該組變壓器進(jìn)行油的色譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，其B相變壓器的C2H2含量達(dá)10.5ppm，超過(guò)了訂貨合同及我國(guó)國(guó)標(biāo)所規(guī)定的“注意值”，在此后兩天進(jìn)行的油色譜跟蹤監(jiān)測(cè)中，其油中的C2H2及總烴含量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。經(jīng)初步判斷認(rèn)為B相變壓器內(nèi)部存在放電性故障，1月23日該變壓器退出運(yùn)行，整個(gè)投運(yùn)時(shí)間不滿1年。油中溶解氣體含量試驗(yàn)日期油中溶解氣體組分含量(ppm)分析結(jié)論H2COCO2CH4C2H4C2H6C

32、2H2C1+C22000.9429.3031.7正常2000.136.016.110.549.9乙炔超過(guò)“注意值2000.1.19727057522.59.024.016.772.92000.1.21605357920.69.927.817.675.92000.1.23667183923.111.130.819.284.22、故障的查找 2001年1月31日，日方和運(yùn)行主管在運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)召集會(huì)議，對(duì)以下三個(gè)問(wèn)題取得共識(shí)：1）B相變壓器油中色譜分析異常，且C2H2含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明該變壓器內(nèi)部確實(shí)存在放電性故障，需要進(jìn)行徹底檢查和處理；2）在進(jìn)入

33、變壓器內(nèi)部檢查之前，需首先進(jìn)行高電壓的局部放電試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓從零開(kāi)始升壓，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)（35KV）電壓升至36.3KV (250Hz)時(shí)，發(fā)電機(jī)的過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘，同時(shí)聽(tīng)到變壓器內(nèi)部有一聲異常音響。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)各方人員分析認(rèn)為在試驗(yàn)中變壓器內(nèi)部產(chǎn)生異常聲響及電源回路跳閘是由變壓器內(nèi)部放電造成。3）2月4日日方人員進(jìn)入變壓器中，即發(fā)現(xiàn)500KV均壓球及其鄰近的部位有一處縱向擊穿痕跡和一處局部放電痕跡。故障發(fā)生的過(guò)程和原因n根據(jù)檢查，廠家認(rèn)為變壓器運(yùn)行中產(chǎn)生的烴類氣體可能是局部放電引起，而引起局部放電的原因是絕緣屏蔽的邊緣接觸套管均壓球；至于在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行局部放電試驗(yàn)中的擊穿，則是發(fā)生在從500KV套管尾端均壓

34、球起，沿均壓球與絕緣屏障間的絕緣撐條向上經(jīng)絕緣屏障、油隙及升高座內(nèi)壁的絕緣屏蔽紙筒，至升高座內(nèi)壁之間放電。變壓器油中乙炔氣體的產(chǎn)生和局放擊穿的原因1）變壓器安裝過(guò)程中，廠家人員因不慎導(dǎo)致高壓套管尾部均壓球與其絕緣圍屏相接觸（絕緣圍屏的邊緣接觸了套管的均壓球，而本來(lái)絕緣圍屏與套管均壓球之間是夾著撐條形成油道的）。2）在變壓器安裝過(guò)程中，廠家人員不慎將金屬微粒帶入變壓器內(nèi)部，掉落于套管尾部均壓球與絕緣圍屏接觸的部位變壓器的修復(fù)n2001年2月14日，廠家人員對(duì)在該變壓器上所查到故障進(jìn)行了修復(fù)，更換了高壓套管尾部的均壓球和絕緣圍屏以及升高座內(nèi)壁的絕緣筒，修復(fù)工作結(jié)束后，對(duì)變壓器進(jìn)行的電氣試驗(yàn)（包括局

35、部放電試驗(yàn)），試驗(yàn)結(jié)果合格。n2002年2月22日22時(shí)，變壓器投入運(yùn)行變壓器故障診斷實(shí)例分析三n某變電所1號(hào)主變壓器組B相是日本三菱生產(chǎn)的殼式變壓器，型號(hào)為SUB-MRT-250000/500，出廠為1986年，投運(yùn)日期為1987年10月10日。故障經(jīng)過(guò)n故障前變電所運(yùn)行方式：1、2號(hào)主變壓器并聯(lián)運(yùn)行，電容器組及電抗器組SVC設(shè)備起?？刂苹芈返闹醒胩幚韱卧l(fā)生故障，1號(hào)主變壓器的15.75KV側(cè)SVC設(shè)備停運(yùn)變壓器低壓側(cè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)在分閘位置。n2001年6月25日9時(shí)53分，在對(duì)更換后的插件送上直流工作電流時(shí)，隨即SVC設(shè)備的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)自動(dòng)誤合閘，造成隔離開(kāi)關(guān)帶負(fù)載合閘，三相弧光

36、短路。1號(hào)主變壓器組低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，持續(xù)時(shí)間240ms，故障造成主變壓器組低壓側(cè)隔離開(kāi)關(guān)鋤頭電弧，燒傷，1號(hào)主變壓器B相壓力釋放閥冒油造成約150ml左右。故障后的試驗(yàn)情況nB相故障相中出現(xiàn)C2H2含量為0.4ppm，絕緣電阻和直流電阻測(cè)試結(jié)果正常，變形測(cè)試結(jié)果，三相相關(guān)系數(shù)為0.80.9，表明低壓繞組有輕度變形。n綜合試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為：故障原因是新更換的SVC設(shè)備中央處理單元誤發(fā)指令所致。變壓器可以投運(yùn)。但必須在投運(yùn)后的24h取油樣試驗(yàn)，以跟蹤變壓器是否存在故障。6月27日重投1號(hào)主變壓器，24h后取油樣進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果入表1油中溶解氣體含量測(cè)試試驗(yàn)日期油中氣體含量（ppm）CO2COH2

37、CH4C2H2C2H4C2H6A相2001.6.282747127844.801.9130.3B相2001.4.093854162745.701.7129.82001.6.253082125948.60.42.1135.12001.6.28288013716177.423.025.3123.4C相2001.6.283155118742.742.71.8130從結(jié)果看，B相變壓器在6月28日的氣體含量中H2和C2H2大量出現(xiàn)，顯示出該變壓器內(nèi)部已出現(xiàn)能量較高的電弧性放電，變壓器應(yīng)退出運(yùn)行。n6月29日廠家人員到達(dá)工地，進(jìn)行了絕緣電阻、直流電阻、短路阻抗以及低電壓空載等測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表。低電壓空載測(cè)試低壓側(cè)施加電壓空載電流低壓側(cè)施加電壓A相B相C相A相B相C相50V116121112150V236244236100V184194174200V28026270結(jié)論：試驗(yàn)結(jié)果正常用2500V兆歐表測(cè)試絕緣電阻相別GY DYTY E（兆歐）GY DYTY（兆歐）TY-GY DY E （兆歐）油溫A相23003000230029B相28004400380029C相23002700280029注：GY 高壓繞組 DY低壓繞組 TY 調(diào)壓繞組結(jié)論：試驗(yàn)結(jié)果良好。繞組直流電阻測(cè)試相別繞