电力变压器状态监测.docx

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电力变压器状态监测

电力变压器状态监测

PowerTransformerOnlineMonitoring

电力变压器在电力系统中的作用

电力变压器的工作原理

电力变压器结构

主绝缘

•箱体

绕组

绝缘座

•支座

■套管

散热器

&围屏

分接开关

电力变压器内部结构

电力变压器外观

为了使设备的外形尺寸保持在可以接受的水平，现代变压器相对于以往的设计采用了更为紧凑的绝缘方式.

因此在运行中其内部各组件间的绝缘所需承受的热和电应力水平显著提高。

同时由于电网规模的增大，变压器故障所带来的影响也越来越大。

电力变压器事故现场

（1）

电力变压器事故现场

（2）

变压器故障统计

|j]故障类型（根据164台次故障数据统计）

•1ECGuide?

f«rReportingFailureDutaforPowerIransfonncrs,1996

电力变压器“吊芯”检修

变压器故障统计

§1%的主要故障均涉及绝缘

（11十23+17根本原因）

11屏蔽体绝缘3%

12铁心绝综5%

13铁心夹件1%

14绕组夹件6%

15油循环系统1%

16油箱2%

17换热器1%

1«分接开关3%

19有裁分接开关«%

20除湿器0%

21附件1%

22未知部位5%

23其他6%

♦IECGuideforReportingFailureDataforPowerTransformers<1996

统计结论

■有相当数量的故障原因不明。

■绝大多数故障与绝缘有关。

这一方面反映了调査不充分,

或者缺乏决定性证据，或缺乏足够的知识对故障进行判断。

主要故障原因

■受潮；

■短路应力造成的绕组变形；

■由于检修造成的绕组接头接触不良；

・铁心多点接地.

变压器主要故障类型

Ma

X

屏树枝状放电

变压器的重要试验项目

测駅绕组的绝缘电肌、吸收比及极化指数;

测量绕组连同套管的泄漏电流及tg&

测量非纯瓷套管的tgi5及C;

测虽绕组连冋套管的导电部分的直流电阻;测量铁芯对地的绝缘电阻：

油箱及套管中的绝缘油试验；

油中溶解气体的色谱分析：

绕组连同套管的交流耐圧；

油中微量水分测量；

变压器油及其对故障分析的作用

目前110kV及以上等级的大型电力变压務仍主要采用油纸绝缘结构.

绝塚油同时承担着绝缘介质和冷却媒质两方面的作用。

同人类的血液，除自身的设计功能外，还能够通过其性能的变化，和内涵物的改变艮映设备内部绝缘的状况•

变压器油中的颗粒

绝缘油试验

♦油击穿强度；

♦微水含ft:

♦痕量金属测量

♦绝缘体电阻

♦介质损耗（tg8）

♦

绝缘的分解与劣化

在热和电的作用下.绝缘油会逐渐老化、分解而产生各种低分子炷、氢气以及有机酸和石蜡等；

而以纤维素为基础的固体绝缘材料（纸和纸板》发生劣化分解时，除释放出水、醛类、酮类和有机酸外.还会产生相当数量的一氧化碳和二氧化碳。

绝缘纸的分解

典型绝缘油的分解

~rC.

《》qg>cqhmi

\Az

烷幕碳（42-65%）烷基碳

蔡氣甚庆（15-53%）

芳香基球原子（5・20篦）

局部放电导致的绝缘油分解

过热导致的绝缘油分解

H-H

H-C-H

HHHHHIIIIIR-C-C-C-C-C-IIIIIII

HHHHH

电弧导致的绝缘油分

An

油浸变压器绝缘材料热分解产生的可燃性和非可燃性气

体包括（）2、h2>ch4>c2h6^c2h4>c2h2>co、CC）r

GHx和等多达2（）余种.目前国内外各种分析方法所选用的特征气体的种类很不统一，通常认为选用的种类过多是不经济的•

IEC和我国《导则》均推荐以等7种气体作为基本分析对象。

所有运行中的变压器，包括一直运行良好的轻负载设

备，都会产生一定数量的II?

和CH〈等.但数量通常较少。

在正常老化过程及故障初期，油纸绝缘劣化所形成的气体绝大部分溶解于油中，仅在某些特殊情况下，才会出现较多的游离气体.

变压器油中溶解的各种气体成分的相对数量和形成速度主要取决于故障点能量的释放形式以及故障的严重程度,所以根据色谱分析结果可以进一步判断设备内部是否存在异常，推断故障类型及故障能量等。

1973年Halstead对油中分解的碳氢气态化合物的产生过程进行了热动力学理论分析，认为对应于不同温度下的平衡压力.一种碳氢气体相对于另一种碳氢气体的比例取决于热点的温度.不同裂解能量作用下，油中短类裂解产物出现的顺序为，烷炷一烯轻一块炷一焦炭，

这一结论被后来进行的大量模拟试验所证实.

Halsteud假说是应用油中溶解气体比值法诊断设备故障类型并估计热点温度的理论基础。

根据这一假设，随温度的变化，故障点产生的各气体组分间的相对比例是不同的.

不同故障产气条件下油中涪解气体的郴对含届示总图

Rogers由此引伸出选择5种特征气体的4个相对比例进行故障诊断的方法。

它们分别是CH4/H^C2H/CH4、C2H4/C2H6和CzHJCzH"研究表明，乙烷与甲烷的比值只能反映油纸分解的极有限的温度范围，对进一步的故障识别帮助不大，所以在后来的IEC标准中已将此比值删去，而改用的三比值法被认为是最为简明的解释，这些比值将已知故障按从早期故障到重大故障的顺序作了合理的排列•

IEC三比值法一直是利用DGA结果对充油电力设备进行故障诊断的最基本的方法.

油中溶解气体含量的“注意值”

运行设备的油中虬与总烧含董超过下列任何一项值时应引起注意，

［注］总轻包括^€HVC2H6.C2H4«C21I2四种气体。

油中溶解气体含量增量的“注意值”

溶解气体组份含量有增长趋势时，可结合产气速率判断，必要时缩短周期进疔跟踪分析。

当产气速率超过下列任何一项值时.则认为仪备存在昇常2

DGA可反映的故障类型

局部放电

高温分解

电弧

判断变压器故障类型的IEC三比值法

三比值法的编码规则

特征气体的比值

比值范围编码

编码说明

c^h2C冋

ch4

C2H4

C2He

<0.1

0

1

0

如得7〜3时，

编码为1

0.1—1

1

0

0

1〜3

1

2

1

>3

2

2

2

故障类型判断

序号

故障性质

«码

真型钥子

匸

旦

H,

C4G

0

无故即

0

0

0

正常老化

1

低能■密度局那放电

0

1

0

绝隊材料气顒未死全浸演，存祀r泡.含气空睨戒离涅度作用.

2

高能■密度局事放电

1

1

0

原因同上.但程度己导致圃体變ut产生放电痕进或穿孔.

3

低施放电

卜2

0

1・2

不良接点何威忌浮电也体的連续火花放电.is体材料何的袖击sl

4

高能放电

1

0

2

存在工频续济.相间、匝间威耀炮对地电张击穿.有載分接开关切斷电潦等.

S

<1的弋低泡过拆故障

0

•

I

一般为过贺荷或油造成的绕俎或铁茗过热.

6

低温过

A4U*

n

2

卄

確环流引超的帙芯局跑过為潟穗集中:

満潦引理的铜过flh搀头不良：

铁芯多点抉地。

7

MM4700C中沮过

0

2

1

8

>700X2高温过

0

2

2

Duval三角形法

XO60402〉

变压器DGA离线检测仪

1抽气储更走:

架④養测试抽气茵

2取徉接头⑤遠接专管

Cft抽气筒巧*#

为什么要对变压器油进行在线监测?

有关变压器油的状态监测能够通过对油的诊断及时地发现变压器内部的潜伏性故障.以便在变压器出现事故危险，导致严重损失之前进行处理.

油中溶解气体的现场脱气方法

对DGA进行在线监测的关键问题是在现场如何简便有效地实现从油中脱出气体。

1・薄膜法

利用薄膜材料的透气性，使油中所溶解的气体由油室

经薄膜透析到气室中•

当渗透时间足够长时，濛透到气室的气体浓度C将达到

稳定，并与油中溶解气体的浓度u成正比.

2•鼓泡法

利用气泵向油中鼓气，以将油中的溶解气体置换出来。

油中溶解气体的现场检测方法

1.色谱柱法

色谱柱将不同特征气体按析出的时间分离后，经传感器检出各代体组分的含量.

的气体

电逊西

）I气体f（ga

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