变压器绝缘故障在线监测技术

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1、变压器绝缘故障在线监测技术

2、第1　　摘　要：分析了变压器油中溶解气体在线监测技术原理，提出以渗透气体膜、多气体传感器检测油中多种气体为特征的变压器六种溶解气体在线监测方法。通过对内江大洲坝变电站的主变压器上实施变压器油中六种溶解气体在线监测的具体应用分析，整体装置运行稳定，数据可靠，具备在线监测的能力，并有效发现潜伏性故障，可以作为变压器状态检修的依据.　　关键词：变电站；变压器；溶解气体；在线监测技术1在线监测装置的基本结构及原理　　国内目前的一些典型油中溶解气体在线监测装置，其中大多数是针对H2或C2H2单一气体居多。对于油中多种溶解气

3、体在线监测，目前运行的装置仍主要采用色谱柱将气室中的混合气体依次分离，统一由传感器采集信号，送到中心处理单元进行数据处理和诊断。近几年来在此基础上，随着对多传感器的研究和多传感器测试技术的发展，已研制出复合分布式传感器，将多个具有不同工作温度和不同工艺的常规金属氧化物传感器组合，构成一个传感器阵列，当给出混合气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6等）后，不同传感器单元分别响应各自的特征气体，并通过一定的软件处理方法排除其余气体的干扰误差，这样就取消了色谱柱，为新一代变压器油中多种溶解气体在线监测装置开发奠定了基础。　　尽管近

4、几年来日本、美国等已开发出九种气体H2、CO2、N2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO和O2的在线监测装置或便携式的自动分析装置，但从IEC导则和中国现行DL/T722-2000导则来看，改良的三比值法仍是诊断故障性质、种类、程度的主要判据，也就是说，正确、稳定地在线监测变压器油中H2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6五种溶解气体是发展的方向，或者将反映固体绝缘故障特征的CO、CO2一并考虑在内，即监测五种至七种特征气体。这里仅介绍以高分子聚合物分离膜分离气体的在线监测装置：采用分布式传感器分辨并检测气体，其基本结构为油气分离

5、单元、气体检测单元、诊断控制单元。　　复合分布式传感器将多个具有不同工艺和不同材料组成的金属氧化物传感器构成一个传感器阵列，当给出混合气体（H2，CO，CH4、C2H4、C2H2、C2H6）后，不同传感器单元分别响应各自的特征气体，这种检测方法是充分利用了不同气体传感器分辨气体的能力。　　采用F46膜实现油气的自动分离，气体传感器平时不接触被测气体，待装置检测时由空气作为载气将定量管中的被测气体带出同时接触分布式气体传感器，具有一定速度的被测气体瞬间接触传感器，不仅大大改善了传感器的峰值，同时减少了被测气体在传感器上的滞留时间，延长了传感器

6、的使用寿命。　　这类装置监测原理简单，但对气体传感器的要求极高（采用分布式传感器），维护工作量小，检测灵敏度高，特别是对变压器故障敏感的C2H2的检测灵敏度达到1μL/L，完全满足工程实际的要求，是变压器油中六种溶解气体在线监测技术的发展方向。2在内江大洲坝变电站具体应用分析　　内江大洲坝变电站3号主变压器于2002年12月进行油色谱化验时发现C2H2浓度超标（大于5μL/L），2003年3月停电常规预防性试验期间进行了滤油处理，变压器正常运行1个月后，2003年4月12日油色谱化验C2H2为2.6μL/L，由于生产任务重难以停电检查问题

7、原因，为了进一步确定C2H2浓度的变化趋势，于2003年5月安装SPJC-5型变压器油中六种溶解气体在线监测装置，并于当月投运，每隔3天监测一组色谱数据，进行连续的跟踪监视。通过在线监测数据（如表1所示）发现，6月下旬开始，C2H2浓度有明显上升的趋势，至2003年8月上旬，C2H2浓度为5.6μL/L，大于阀值5μL/L，以后还是有缓慢的增加。为了分析问题的原因，期间加强了常规油色谱监视（检测数据如表2所示），并对在线监测数据和离线测量数据进行对比（如图1所示）。500)this.style.ouseg(this)">500)this.

8、style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　由表1、表2及图1中C2H2的变化趋势可以看出，在线监测数据与离线监测数据的趋势一致，并反映出6月下旬开始，C2H2浓度有明显上升的趋势，至2003年8月上旬，C2H2浓度已大于注意阀值5μL/L，以后还是有缓慢的增加。针对上述事实，生产技术科专责工程师采用规程的国际改良电协研究法分析：三比值编码为102码，诊断结果为高能量放电。而在线监测诊断装置采用模糊神经网络结合专家系统综合故障判别方

9、法，诊断结论为低能量局部放电兼高温过热。这表明3号主变色谱在线监测装置准确地发现了潜伏性绝缘故障和缺陷，对实施3号主变状态维修起到了关键作用。3结论　　对于变压器油中溶解气体色谱