電氣變壓器故障

電氣變壓器故障2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院1第1頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院2電力變壓器第2頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院3變壓器八大故障一.短路故障(電流增大)1.短路電流引起的絕緣過熱故障;2.短路電動(dòng)力引起的變形故障;第3頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院4二.放電故障(電壓作用)1.變壓器局部放電故障;小2.變壓器火花放電故障;中3.變壓器電弧放電故障。大第4頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院5二.放電故障局部火花電弧第5頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院6三.絕緣故障(絕緣沒了)1.固體紙絕緣故障;2.液體油絕緣故障;3.氣體絕緣故障;第6頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院7四.鐵芯故障1.鐵芯局部放電故障;2.鐵芯絕緣損壞故障;3.鐵芯磁路損壞故障;第7頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院8五.分接開關(guān)故障(動(dòng)作引起)1、變壓器分無載和有載二種；

2.有載分接開關(guān)故障(變壓器中唯一動(dòng)作的部分，是最容易發(fā)生故障的部分).

第8頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院9六.變壓器滲油故障(質(zhì)量)滲油(變壓器外殼很臟）-------油面下降。第9頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院10七.變壓器油流帶電故障

熱油上升、油帶電子的特點(diǎn)第10頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院11八.變壓器保護(hù)及誤動(dòng)故障1.變壓器瓦斯保護(hù)誤動(dòng);

氣體量變化大小------繼電保護(hù)中的瓦斯保護(hù)2.變壓器繼電保護(hù)故障.

電氣量變化大小-------各種類型繼電保護(hù)第11頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院12變壓器故障檢測技術(shù)1.變壓器故障的油中氣體色譜檢測;2.直流電阻檢測3.絕緣電阻及吸收比\極化指數(shù)檢測4.絕緣介質(zhì)檢測5.油質(zhì)檢測6.絕緣老化檢測7.局部放電故障檢測8.變壓器在線檢測.第12頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院13

第二部分.變壓器故障油中氣體色譜檢測;

(1).什么是油中氣體色譜?(2)油中氣體色譜與故障的對應(yīng)關(guān)系?(3)根據(jù)氣體的比例判斷故障?第13頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院14導(dǎo)致產(chǎn)生各種故障的原因有：

（1）熱故障原因。（2）電氣故障原因。（3）高能量電弧放電原因。（4）火花放電原因。（5）局部放電的原因。第14頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院15變壓器故障時(shí)油箱內(nèi)部產(chǎn)生的氣體:

變壓器油產(chǎn)生的氣體主要有：氫氣、烴類氣體（甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙稀等）、一氧化碳、二氧化碳等。第15頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院16油中氣體色譜H2,CH4,C2H4,C2H6,C2H2,CO,CO2,

氣體單位:ppm＝１０負(fù)６次方第16頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院17一.特征氣體法

產(chǎn)生的氣體與對應(yīng)的故障產(chǎn)生氣體對應(yīng)的故障產(chǎn)生氣體對應(yīng)的故障H2

放電,油和固體絕緣分解,水分CH4油和固體絕緣分解CO固體絕緣受熱及分解C2H4固體絕緣分解,放電CO2固體絕緣受熱及分解C2H6高溫下油和固體絕緣分解.放電C2H2弧光放電油和固體絕緣熱分解.第17頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院18特征氣體法注意數(shù)值第18頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院19二、三比值法

所謂的三比值法是用五種特征氣體的三對比值，用不同的編碼表示不同的三對比值和不同的比值范圍，來判斷變壓器的故障性質(zhì)。五種氣體:H2,CH4,C2H2,C2H4,C2H6;三對比值:C2H2,CH4,C2H4C2H4,H2,C2H6第19頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院20三比值法的含義二種特征氣體的比值大小W比值范圍編碼二種特征氣體的比值大小W比值范圍編碼C2H2,CH4,C2H4C2H4,H2,C2H6C2H2,CH4,C2H4C2H4,H2,C2H6小于0.10101--31210.1--3100

大于3222第20頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院21三比值法故障對照表(統(tǒng)計(jì)規(guī)則）故障性質(zhì)C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6無故障000低局部放電010高局部放電110低能量放電1-201-2高能量放電102低溫過熱001低溫過熱020中溫過熱高溫過熱002212第21頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院22例子故障性質(zhì)對應(yīng)比值輕度局部放電010比較嚴(yán)重的局部放電110低能量放電202,212,200高能量放電102低于150度的熱故障001150--300度的熱故障020,300-700度的熱故障021700以上的熱故障022,第22頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院23某變壓器取樣數(shù)據(jù)例子取樣日期H2

CH4C2H6C2H4C2H2COCO2結(jié)果?3月2日80121292971976678103月6日78128252682075877983月10日7611541276157289999高溫過熱3月14日107144312912288392723月19日11013439261237617871高溫過熱第23頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院24

某變壓器三比值法診斷例子：取樣日期H2

CH4C2H6C2H4C2H2COCO2?3月10日7611541276157289999三比值大小規(guī)定表示評判C2h2/c2h4=15/276=0.054小于0。10Ch4/h2=115/76=1.513在1-3之間2022高溫過熱C2h4/c2h6=276/41=6.731大于32第24頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院25三比值法注意幾點(diǎn)

1.正常的變壓器,三比值法沒有意義;2.確定變壓器有問題,用三比值法可行;如果不是這樣,用三比值法不可行;3.對于有多種故障的變壓器,此法不靈;4.有些比值還沒有發(fā)現(xiàn),或者正在完善;5.三比值法不適用分接開關(guān)內(nèi)的油;第25頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院26四比值法還是這五種氣體;比例方式為:CH4/H2,C2H6/CH4,C2H4/C2H6,C2H2/C2H4

判斷規(guī)則有所改變;第26頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院27三、產(chǎn)氣速率比較法絕對產(chǎn)氣速率為：

V=(C2-C1)/T×G/DC2、C1表示后、前二次測量氣體大小，T表示容器體積的大小。相對產(chǎn)氣速率為：v=(C2-C1)/C1×100%/T第27頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院28產(chǎn)氣速率

正常會壞了第28頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院29

四、COorCO2大小判斷絕緣老化程度

1。CO隨運(yùn)行年增加是減緩增加方向；

2。CO2隨運(yùn)行年增加是線性增加方向；

3。發(fā)生故障時(shí)，其它氣體沒有變化，但是CO\CO2會有很大變化；

4。對于CO\CO2,關(guān)鍵看增長速度。

第29頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院30

變壓器老化是大問題。

利用油中糠醛的含量來判斷變壓器老化程度：1。取樣方便，不停電；2。不要特別容器；3、糠醛不會損失、4、油老化不產(chǎn)生糠醛；第30頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院31

幾個(gè)結(jié)論

？？？第31頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院32

第三部分故障特征及綜合判斷

一.變壓器故障運(yùn)行時(shí)的特征

1.外觀異常

2.顏色.氣味異常

3.聲響異常

4.溫度異常

第32頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院33

5.油位異常

6.負(fù)載異常第33頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院34綜合分析診斷的程序1、故障判斷的步驟；是什么診斷方法?-----特征量？--2、有無異常的判斷；看＼聽＼聞？----初步判斷

3、故障嚴(yán)重性判斷；嚴(yán)重？----時(shí)間是來得及？4、故障類型的判斷；什么類型故障？----分析與決策

5、故障狀態(tài)的判斷。設(shè)備處于什么狀態(tài)——處理第34頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院351.故障判斷的步驟；

1、判斷變壓器是否存在故障？是隱性故障還是顯性故障？2、故障屬于什么性質(zhì)？是電還是熱故障？3、判斷故障的狀態(tài)，如：熱點(diǎn)溫度、故障功率、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢。4、提出方案，選擇特征量，作成決定。第35頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院362、有無異常的判斷；

1.將已經(jīng)得到的現(xiàn)象的幾項(xiàng)主要指標(biāo)進(jìn)行對比和分析。2.了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝、運(yùn)行和檢修。3.注意油中CO\CO2的含量變化及比例。第36頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院373、故障嚴(yán)重性判斷；

1.看產(chǎn)氣速度？2.看特征量超過程度？第37頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院384、故障類型的判斷

采用三比值法

1.采用三比值法要滿足條件；2.要注意比值以外的比值的應(yīng)用。3、注意對低溫下故障的認(rèn)識；4、注意設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況5、對于沒有錄入比值的重視。第38頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院39

5、故障狀態(tài)的判斷。

1、故障源的估計(jì)2、故障功率的估計(jì)3、估計(jì)油中氣體達(dá)到飽和的時(shí)間第39頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院40綜合分析診斷應(yīng)該注意的問題1.歷史記錄的分析；2.安全與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的平衡;3.新技術(shù)(工藝)的應(yīng)用.第40頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院41四、變壓器油故障定性分析

利用特征氣體分析法可以進(jìn)行變壓器故障原因的判斷。利用特征氣體分析法可以比較直觀、方便地分析判斷故障大致的類型，缺點(diǎn)是沒有明確量的概念。第41頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院42四、變壓器油故障定性分析

當(dāng)H2含量增大，而其他氣體組分不增加時(shí)，有可能是由于設(shè)備進(jìn)水或有氣泡引起水和鐵的化學(xué)反應(yīng)，或在高電場強(qiáng)度作用下，水或氣體分子的分解或電暈作用所致。

第42頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院43四、變壓器油故障定性分析

乙炔含量是區(qū)分過熱和放電兩種故障性質(zhì)的主要指標(biāo)。乙炔含量超過５ppm說明設(shè)備一定發(fā)生放電故障．第43頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院44故障定性分析

氣體特征隨故障類型、故障能量及其涉及的絕緣材料的不同而不同，即故障點(diǎn)產(chǎn)生烴類氣體的不飽和度與故障源的能量密度之間有密切關(guān)系。定性分析.第44頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院45故障定性分析

油中溶解的氣體可反映故障點(diǎn)引起的周圍油、紙絕緣的電、熱分解本質(zhì)。定性分析.第45頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院46提出一個(gè)設(shè)想

故障能不能定位分析?

怎樣定位?第46頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院47故障定位分析

基于油氣量與電氣量相結(jié)合的變壓器繞組匝間短路故障在線診斷系統(tǒng)第47頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院48一.背景技術(shù)

前面提出的方法,有三個(gè)明顯的不足：一是不能定位判斷故障；二是反應(yīng)慢、周期長；三是它不易捕捉到突然性故障征兆等。第48頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院49

本課題針對僅用油氣量分析存在的缺陷，提出一種油氣量與電氣量相結(jié)合的變壓器繞組匝間短路在線故障診斷技術(shù)。取電氣量與油氣量各自的優(yōu)點(diǎn)，克服各自的不足，能準(zhǔn)確快速地診斷變壓器匝間短路的早期故障，并進(jìn)一步進(jìn)行故障定位（即分析出故障繞組在哪一相）。

第49頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院50

本課題是我們在河南省新鄉(xiāng)電力公司開展

已經(jīng)取得國家發(fā)明專利第50頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院51第四部分:基于電氣量的電力變壓器故障診斷方法

我們知道，電力變壓器在運(yùn)行時(shí)，鐵心中通過的磁通會在鐵心中產(chǎn)生損耗，繞組中通過的電流在繞組中也會產(chǎn)生損耗。除此以外，繞組電流引起的漏磁通、鐵心過勵(lì)磁時(shí)在鐵心外的漏磁通，會在各個(gè)結(jié)構(gòu)件，如線圈、鐵心結(jié)構(gòu)件、鐵心片、油箱中產(chǎn)生附加損耗，冷卻裝置的油泵和風(fēng)扇也有損耗。

第51頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院52變壓器工作時(shí)，鐵心中通過和電源頻率相同的正弦變化的交變磁通，在鐵心磁性鋼片中通過正弦變化的交變磁通時(shí)，在磁性鋼片中有渦流損耗和磁滯損耗。因此，變壓器運(yùn)行時(shí)的損耗分為銅耗pCu和鐵耗pFe兩類。每一類又包括基本損耗和雜散損耗。第52頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院53基本銅耗:電流流過繞組時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。雜散銅耗主要指漏磁場引起電流集膚效應(yīng)，使繞組的有效電阻增大而增加的銅耗，以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。銅耗與負(fù)載電流的平方成正比，因而也稱為可變損耗。銅耗與繞組的溫度有關(guān)，一般都用75℃時(shí)的電阻值來計(jì)算。第53頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院54基本鐵耗:變壓器鐵心中的磁滯和渦流損耗。雜散鐵耗包括疊片之間的局部渦流損耗和主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。鐵耗可近似認(rèn)為與電壓的平方（U2）成正比。由于變壓器的一次電壓保持不變(U1＝U2N)，故鐵耗可視為不變損耗。第54頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院55變壓器的輸入有功功率減去輸出功率，可得內(nèi)部的總損耗。變壓器很多故障特別是繞組短路故障會使變壓器產(chǎn)生額外的損耗，利用這種損耗的變化可以進(jìn)行電力變壓器故障診斷。

第55頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院56基于損耗變化的故障診斷技術(shù):

當(dāng)變壓器繞組發(fā)生短路故障時(shí)，對于輕微故障，雖然引進(jìn)變壓器外部線電流沒有明顯變化，但由于繞組短路匝內(nèi)電流很大，引起有功損耗較大，因此可以根據(jù)變壓器損耗變化進(jìn)行故障診斷。第56頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院57

采樣測量變壓器各側(cè)的電壓、電流，根據(jù)采樣值計(jì)算變壓器各側(cè)的功率，再計(jì)算各側(cè)功率差異即變壓器的損耗，與變壓器損耗的歷史數(shù)據(jù)比較，根據(jù)其損耗的變化趨勢，診斷出變壓器繞組有無匝間短路故障及故障的程度。第57頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院58

通過變壓器的采樣測量值計(jì)算每相各側(cè)的功率，進(jìn)一步計(jì)算出各相的損耗增量，根據(jù)三相損耗增量變化規(guī)律的不同，診斷出故障繞組所在的相?？赡芷渲幸幌郳二相的損耗增加,表示這對應(yīng)相有問題了.第58頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院59定相診斷技術(shù)所謂定相診斷就是對診斷已發(fā)生匝間短路的變壓器進(jìn)一步確定故障繞組所在的相。問題是:1、這一研究應(yīng)用進(jìn)展不大;2、要不要定相診斷是有爭論的問題.第59頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院60對三相變壓器，在不計(jì)漏磁通的情況下，變壓器同一鐵芯柱上的功率是基本平衡的，即同一鐵芯柱上輸入的總電功率應(yīng)等于輸出的總的電功率加上該相的各種損耗。所以，如果變壓器某一相的繞組發(fā)生匝間短路，則該相的損耗將增加，而另外兩相的損耗基本不變。所以，對采樣測量值通過分相技術(shù)，計(jì)算每相各側(cè)的功率，并進(jìn)一步計(jì)算出各相的損耗增量，根據(jù)三相損耗增量變化規(guī)律的不同，診斷出故障繞組所在的相。第60頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院61綜合診斷技術(shù)油色譜監(jiān)測

電氣量監(jiān)測

綜合診斷第61頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院62比較基于電氣量的診斷和基于油氣量的診斷可以發(fā)現(xiàn)，將它們綜合起來，構(gòu)成基于電氣量與油氣量相結(jié)合的電力變壓器故障診斷系統(tǒng)，可以同時(shí)具有油氣量診斷技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)與電氣量快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，使電力變壓器在線監(jiān)測與診斷技術(shù)上一個(gè)新的臺階，真正達(dá)到準(zhǔn)確、快速、可靠的診斷目標(biāo)。第62頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院63研究或者關(guān)注的方向1.特征量的選擇?2.綜合什么?3.怎樣優(yōu)化所需的信號.第63頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院64第五部分:電力變壓器在線檢測與診斷技術(shù)一、變壓器油中溶解氣體的常規(guī)檢測技術(shù)離線的變壓器油中氣體常規(guī)色譜分析的基本做法是在現(xiàn)場從變壓器中提取試油樣，將試油樣送到化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室，由專家進(jìn)行分析和評價(jià)，試驗(yàn)環(huán)節(jié)較多，操作手續(xù)較繁，檢測周期較長，而且難以發(fā)現(xiàn)類似匝間絕緣缺陷等故障。第64頁，課件共72頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/8/29河海大學(xué)電氣工程學(xué)院65二.在線技術(shù)1、變壓器油氫氣濃度在線監(jiān)測（特征