电力机车牵引变压器潜伏性故障预报诊断系统

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1、辽宁师范大学硕士学位论文电力机车牵引变压器潜伏性故障预报诊断系统姓名：丛伟申请学位级别：硕士专业：学科教学论（物理）指导教师：孙庆梁19990101Y69066z电力机车牵引变压器潜伏性故障预报诊断系统研究生：丛伟指导教师：再j、庆梁专业：学科教学论(物理)研究方向：计算机辅助教学中文摘要：本文提出了一种预报电力机车牵引变压器潜伏性故障的理想方法，并且详细介绍了用此方法建立的诊断系统。关键词：变压器油数据库色谱仪数据处理第一章前言本世纪以来随着科学技术的进步和电力工业的发展，电能作为一种主要的能源被

2、广泛地应用在石油化工、冶金机械、交通运输等各种领域。在铁路运输中，电能作为一种新的动力形式出现，促使电力牵引逐渐取代了以往的蒸气牵引。电力牵引不仅可以节省大量的人力、物力、财力而且还具有高效节能和无污染等特点。这使得它一经问世，就在运输领域尤其是铁路运输领域得到了广泛的应用。据不完全统计，到八十年代末，我国已有85—90％的机车采用了电力牵引，预计到九十年代将全面实现铁路电气化。电力牵引的动力是电力机车，而电力机车内部的主要设备是变压器，变压器的好坏直接关系到机车能否正常运行，它也一直是我们研究机车

3、故障的焦点。电力机车变压器采用油浸式，它能够把高达几十万伏的高压转变成几千伏的低压后供机车牵引之用。变压器长时间运行，会导致其内部温度升高，升高了的温度使本身的绝缘油老化，甚至会导致火花放电。电火花使绝缘油电离出各种气体如H：，CHt，cO等，这些气体都不同程度地溶解在油中。因此，分析溶解于油中的气体含量就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障并随时掌握故障的发展情况。要想分析溶解于油中的气体含量必须先把备气体从混合气体中分离出来。色谱仪正是实现气体分离的最行之有效的仪器。因此气相色谱仪分析技术是预报变

4、压器潜伏故障的有效手段。绝缘油的色谱分析虽然为我们提供了一种气体分离的方法，但是这样的分析方法存在着一个普遍性的问题是结果数据分散性大、可比性差，当使用不同的仪器、不同的取样方法时这种问题就尤为突出，这势必给分析后数据的整理及后期的故障诊断工作带来极大的麻烦。另外机车牵引变压器与普通变压器在结构、使用情况和安装环境等方面的不同，决定了我们不能使用与普通变压器故障诊断有关的软件来解决l可题。因此，结合具体情况自行研制的电力机车潜伏性故障预报诊断系统，不仅能够解决上面的问题，而且具有一1——电力机车牵引

5、变压嚣潜伏性故障预报诊断系统针对性强、使用方便、检测的可靠性高等忱点，具有显著的经济和社会效益。第二章变压器油理论基础为方便对本系统的理解，在此对变压器油的基本理论。尤其是与编程直接相关且有指导性的原理、公式作一简单介绍。由于篇辐有限详细内容请参阅有关专著。2．1变压器的组成及作用变压器是将一定频率的某一交变电压变换成同频率的另一种或几种交变电压的电气设备。它是电力系统中最重要的电气设备之一，人们称之为电力系统的心脏。它的作用就是升高或降低电压以适应不同电压用电器的使用和降低电能输送中的功率损耗。变

6、压器一般为油浸式的，主要由铁芯、线圈、油箱、冷却装置和保护装置等部分组成。变压器运行时，电流通过线圈及铁芯中的涡流和磁滞引起的损耗都要产生热量．这些热量依靠变压器油不间断的循环而散发出去。所以变压器油在变压器内部的主要作用是冷却和绝缘。它一方面使变压器和线端间、线圈间以及线圈与箱壁闻有良好的绝缘而不至发生短路和电弧，同时要将变压器在运行中产生的热量传导出去。这是利用变压器油在变压器中由于内外温度不同产生对流，将热从线圈和铁芯带至油箱壁、油管使其散放在空气中得到冷却。另外还起到防止固体绝缘受潮等作用。

7、2．2气体在变压器油中的溶解在气液两相的密闭体系中，绝缘油与气体接触时，气体会溶解于油中。这种溶解达到平衡状态时，溶解气体的浓度与油面气体的分压间存在着亨利定律，即：Ci—K．XPj⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-(式2--1)其中Ki(溶解度系数)：指在特定温度和气压分压为latm(标准大气压)时，单位体积油中溶解的气体换算成标准状态(1atin，o℃)下的体积，称为亨利常数或本生系数。气体在绝缘油中的溶解度太小与气体的特性、油的化学组成以及溶解时的温度等因素有密切关系。各种气体对绝缘

8、油的饱和溶解度与温度的关系如图2一l所示：L／100：m1103j俨圉2—1760mmHg时各种气体对绝缘油的饱和溶解度与沮度的关系690662电力机车牵引变压器潜伏性故障预报诊断系统由图可知，烃类气体的溶解度随分子量的增加而增加，同时亦可看出，气体溶解度与温度的关系是：溶瓣度低的气体如H：，N：，CO，O：等气俸的溶解度有随温度上升而增加的特性，低分子烃类气体及CO：在油中溶解度则随温度升高而下降。如果变压器油与空气接触，空气中的氮气和氧气就会溶解于油中最终将达到饱