电力变压仪油纸绝缘状态评估概述

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1、电力变压仪油纸绝缘状态评估概述第1章绪论1.1研究背景及意义现代社会对电力能源的需求日益增加，电力工业也因此飞速发展并逐渐成为国民经济和社会发展的基础性产业⑴。截止2009年7月，我国220kV及以上的输电线路已长达375000kM。随着我国经济的快速发展，对电的需求不断扩大。2011年，我国全社会的用电量达到了469000亿千瓦时，比2010年增长了11.7%。人均用电量3483千瓦时，比上年增加了351千瓦时，超过世界平均水平[2]。电力设备的安全稳定运行是保证电力系统供应可靠和电力传输系统的基础

2、，一旦设备发生故障，不仅会造成严重的经济损失、影响居民的正常生活，甚至会导致局部电网的瘫疫，危及地区安全并造成严重的社会影响[31。随着我国超、特高压电网输电网络的不断增加，单台高电压、大容量的变压器越来越多地投入电网运行，如表1-1所示[4]。电力变压器作为电力系统中最重要、最关键的设备之一，在电力系统中处于枢纽地位，这些变压器的健康水平和运行状况直接关系到系统的安全运行。对国内大型变压器多年来的运行、试验以及事故等数据统计表明，电力设备运行中70%左右的故障是由绝缘故障引起的，特别是油纸绝缘故障。

3、表1-2为我国变压器因绝缘故障而损坏的统计表。绝缘故障大多因为内部存在的缺陷引起，在电、热、机械应力的联合作用下发展，并最终导致绝缘失效的产生和发展，继而发生绝缘故障统计表明，当绝缘内部出现缺陷后，就会在它们的电气特性上反映出来。因此，在电力设备的长期运行过程中，需要各种技术手段进行电气性能的监测，可以通过监测设备的各种缺陷以及引起电气性能参数的改变量，对电气设备的绝缘性能做出客观的综合评价。因此，如能对电力变压器油纸绝缘老化状态进行准确评估，选择出最合理的检修策略，不仅能减少系统的故障率，还将大幅度

4、减少检修费用，对电网安全、经济的运行具有十分重要的意义。1.2油纸绝缘老化机理氧化是变压器油的主要老化过程，此过程产生的酸会加剧纤维纸老化[13]。油在水分、温度作用下加速老化，生成醇、酸、酮等氧化物及酸性化合物，并最终析出泥。氧化反应形成少量的CO和C02，随着运行中气体的积累，CO和C02往往成为油中溶解气体的主要组分，同时还伴有少量H2和低分子烃类气体。纤维素纸是变压器主绝缘材料之一，是由长链的糖和单糖构成的有机物，其分子式如图1-2所示。在真实变压器运行过程中，绝缘纸在长时间运行中由于受到电、

5、热和机械应力的作用在水分、氧气和酸的影响下会逐渐产生不可逆的劣化，纸的纤维链断裂，导致聚合度下降，电性能和机械性能也会逐渐下降，最后引起故障进而导致变压器绝缘寿命评估的终结纤维素纸的老化主要由三种主要方式构成：水解降解、氧化降解和热解降解。..第2章油纸绝缘状态评估的状态量研究2.1油纸绝缘诊断与评估的状态量图2-1为8种经常采用的变压器绝缘故障诊断与状态评估方法，其中DGA和变压器绝缘油的特性试验对油纸绝缘系统的故障诊断和状态评估中起着至关重要的作用，且两种方法的使用频率也是最高的，将在本文中用来对

6、油纸绝缘进行状态评估。DGA方法主要用来进行变压器绝缘故障诊断，而油特性试验主要用来评估油纸绝缘状态。本文采用DGA测试结果与油特性试验结果来综合评估油纸绝缘状态，以提高运行中变压器的可靠性。因此，下面将对DGA方法和油特性试验的测试原理、方法、标准进行分析。变压器绝缘油的常规取样和试验对于延长变压器寿命的预防性维修计划是十分重要的。如果试验结果表明绝缘油特性处于不理想状态，则绝缘油需要净化或更新。表2-2为油特性试验的测试项目、名称及采用的标准[41]。由表可知，油特性试验分为常规、补充、特殊试验三

7、大类型，常规试验中的水分含量、酸值、介质损耗因数、击穿电压和糠醛含量5个状态参量将在本文中用来评估油纸绝缘状态。..2.2DGA方法精度对比分析本文收集了不同等级的变压器的]20组气体数据和对应的故障状态，如表2-8所示。采用各类DGA诊断方法进行了故障诊断，并进行了精度对比分析，得到的最精确的比值法将在第三章中用来计算油纸绝缘的健康指数。本文中，包含吐、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2、O2、N2的120组气体从120台不同变压器中获得，并按照变压器等级将120台变压器分为了4类，

8、且每个电压等级的变压器均为30台。并且将对应的故障分为低温过热（T1)、高温过热（T2)、局部放电（PD)、电弧（Ar)、正常状态（OK)。表2-8为收集的用于DGA对比分析的变压器数据。由表2-10可知，关键气体法诊断局部放电故障时的正确率大概为20%，但不能诊断其他类型的故障。Doemenburg比值法诊断局部放电故障和正常状态时，比其他方法更加准确。Roger比值法诊断电弧故障和局部放电，比其他方法更加准确。IEC比值法能诊断绝大多数低温过热故障以