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《基于油中溶解气体分析的变压器故障诊断方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于油中溶解气体分析的变压器故障诊断方法研究 电力设备的故障诊断一直是电力系统的重要课题。变压器是电力系统运行的枢纽,国内外对变压器的故障诊断技术一直十分重视。随着电力技术的飞速发展,出现了很多种故障诊断的方法,这些方法也各有优缺点。对于大型电力变压器,一般都是油浸式,即是用油来进行绝缘和散热的。在变压器运行时,变压器油及其中的固体绝缘材料受到电、热等多种因素的影响,会缓慢裂解生成包括H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2等在内的气体,且大部分都溶解在油中,即油中溶解气体;而当变压器发生故障时,会加速这些气体的产
2、生,这就意味着油中气体的组分和含量能够在一定程度上反映变压器故障的类型。1952年,Martin等人提出气相色谱法,1961年Pugh和Wagner等人提出把气相色谱法应用于检测变压器故障气体。我国于20世纪七十年代开始研究利用气相色谱技术来诊断变压器的故障,并取得了较大的成就。 随着技术的发展,利用油中溶解气体来诊断变压器故障的方法已经越来越成熟。目前,油中溶解气体分析法(DissolvedGasAnalysis,DGA)已经广泛运用于电力系统中变压器故障诊断领域。根据我国现行的GB/T7252-2001《变压器油中溶解气体分析
3、和判断导则》,利用测得的变压器油中溶解的各种特征气体的组分、含量及比值,判断变压器可能存在的故障。这种判断方法具有样本用量少、判断速度快、判断结果较为准确等特点,因此目前是我国电力企业变压器故障诊断的主要方法之一。 1变压器内部典型故障 大型油浸式变压器结构复杂,运行环境影响因素众多,因此涉及到的故障类型也复杂多样。有文献经过对359台故障变压器实例的统计,得到了变压器内部典型故障类型主要分为过热性故障、高能放电故障、火花放点故障以及局部放电或受潮故障。经过进一步研究分析,将变压器的内部典型故障总结为六种,其具体故障类型及可能的
4、原因如表1所示。 2基于DGA技术的变压器故障诊断原理 目前,运行中的大型变压器大部分为油浸式,即是以绝缘油作为绝缘与散热介质。在正常运行过程中,变压器内的绝缘油在电、热作用下逐渐缓慢分解出氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙炔(C2H2),乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等气体,这些气体会缓慢溶解在油中。而当发生故障时,会加速这些气体的产生与溶解,并且不同的故障类型会使得各种气体具有不同的产生速率,因此,这些气体的组分和含量与变压器故障类型、严重程度有着密切联系,由此就产生了根据油中溶解气体
5、分析判断变压器故障的方法,简称DGA法。利用DGA法,在变压器运行过程中,定期检测溶解于油中的气体组分和含量,就能尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障,并可随时掌握故障的发展情况和发展趋势,有助于对变压器的运行情况做出诊断,制定故障的处理方案。变压器发生不同故障类型时对应的气体组分及含量如表2所示。 3基于DGA技术的变压器故障诊断常用方法 3.1三比值法 三比值法主要采用CH4/H2、C2H4/C2H6、C2H2/C2H4三种比值,经过不断改良,得到了现在IEC推荐的改良三比值法(以下简称三比值法)。其基本原理是:电力变压器的
6、绝缘油在发生故障时会产生多种特征气体,而这些气体的组分关系与含量会因为故障类型的不同而不同。通过长期实践经验,选取五种特征气体并将它们的含量组成三对比值,以不同的编码表示,根据一定的编码规则来对应不同的故障类型。这就是三比值法的基本原理与思路。表3和表4是我国DL/T722-2000《导则》推荐的改良三比值法(也是IEC推荐的改良三比值法)的编码规则和故障类别判断方法。 三比值法的不足主要包括以下几个方面。 ①由于充油电气设备内部故障非常复杂,由典型事故统计分析得到的三比值法推荐的编码组合,在实际应用中常常出现不包括表4范围内编
7、码组合对应的故障。这样对故障类型一般难以做出正确无误的判断;②只有油中气体各组分含量足够高或超过注意值,并且经综合分析确定变压器内部存在故障后,才能进一步用三比值法判断其故障性质。如果不论变压器是否存在故障,一律使用三比值法,就有可能对正常的变压器造成误判断;③在实际应用中,当有多种故障联合作用时,可能在表中找不到相对应的比值组合;同时,在三比值编码边界模糊的比值区间内的故障,往往易误判;④三比值法不适用于气体继电器里收集到的气体分析诊断故障类型;⑤当故障涉及到固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解时,将引起CO和CO2含量明
8、显增长,表4中无此编码组合。此时要利用比值CO2/CO配合诊断;⑥由于故障分类存在模糊性,一种故障状态可能引起多种故障特征,而一种故障特征也可在不同程度上反映多种故障状态,因此三比值法不能全面反映故障状况。 3.2与三比值法配合的方
