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1、2 变压器故障诊断-油色谱分析法,1 变压器绝缘试验,1,PART ONE,变压器绝缘试验,01,变压器变比的测量,目的,保证绕组各个分接头的电压比在标准电压比范围内；检查各线圈匝数比的正确性，变压器故障时可用来判断是否存在匝间短路；获得准确变比，以判断变压器是否可以并列运行。,01,变压器变比的测量,标准要求,检查所有分接头的电压比，与铭牌数据相比应无明显差别，且应符合电压比的规律。 1）电压等级在35kV以下，电压比小于3的变压器电压比允许偏差不超过1% 。 2）其他所有变压器额定分接下电压比允许偏差不超过0.5% 当变比误差超过标准时，在排除测量接线和仪器原因，根据线圈匝数和误差百分数，
2、判断其线圈是多匝或少匝，必要时可以正串或反串临时匝来确定错匝数。,02,绕组直流电阻的测量,目的,1）检查绕组焊接质量；2）检查分接开关各个位置接触是否良好；3）检查并联支路的正确性，是否存在由几条并联导线绕成的绕组发生一处或几处断线的情况；4）检查层间、匝间有无短路情况。,试验方法,有两种测量方法，电桥法和伏安法。,02,绕组直流电阻的测量,判断标准,1）1.6MVA以上的电力变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%。2）1.6MVA及以下的电力变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。
3、3）与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。4）单相变压器在相同温度下与历次测量结果相比应无显著变化。不同温度下的电阻值按下式进行换算式中 R1、 R2在温度t1、t2时的电阻值； T计算用常数，铜导线取 235，铝导线取 2250,03,绕组绝缘电阻测量,目的,绝缘电阻指加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比。测量绝缘电阻是检查变压器绝缘状态最简便而通用的方法，一般对绝缘受潮及局部缺陷较为有效。,测量设备,按设备电压等级选择兆欧表,03,绕组绝缘电阻测量,测量绕组绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地及绕组间的绝缘电阻值。 其中被测绕组各引线端应短接，非被测绕组都短路接地。,03,绕组
4、绝缘电阻测量,判断标准,主要依靠各绕组历次测量结果相互比较进行判断。 1）交接时，不低于出厂试验值的70%（相同温度下）。 2）予试时，不低于交接或大修后试验值的50%（相同温度下）。 3）当无资料可查时，可参考下表数据：,03,绕组绝缘电阻测量,判断标准： 1）35kV及以上变压器应测量吸收比，吸收比在常温下不低于1.3，吸收比偏低时可测量极化指数，应不低于1.5 2）绝缘电阻大于10000M时，吸收比应不低于1.1或极化指数不低于1.3,吸收比是60s与15s时绝缘电阻之比。,01,吸收比,02,极化指数,极化指数600s与60s时绝缘电阻之比。,04,介质损耗因数的测量,定义及目的,在交
5、变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角称为介损角，其正切值即为介质损耗因数。其用来检查变压器整体受潮、油质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷等。,测量设备,采用QS1电桥及各种自动电桥，被测绕组引线端短接，非被测绕组引线端均短路接地。,04,介质损耗因数的测量,判断标准,1）20时大修及运行中tg值不应大于表中所列的数值,2）tg值与历年数值比较，不应有显著变化 (一般不大于30%)。,05,泄漏电流的测量,目的,测量泄漏电流的作用和测量绝缘电阻相似，但因其施加的电压较高，能发现某些绝缘电阻试验不能发现的绝缘缺陷，如部分穿透性缺陷和引线套管缺陷等。,测量设备及接线方式,使用
6、直流电压发生器，一般选用100kV电压等级的直流电压发生器即可。 测量泄漏电流时，依次将各绕组对地及绕组间施加直流电压。 其中被测绕组各引线端应短接，其余非被测绕组均短路接地。,05,泄漏电流的测量,加压标准,测量时，加压至试验电压，待lmin后读取的电流值即为所测得的泄漏电流值。,判断标准,1）20时变压器泄漏电流不大于50A。 2）每次的测量结果与历年比不应有显著变化。一般情况下，当年测量值不应大于上一年测量值的150%。,06,空载试验,目的,测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁芯的设计、工艺制造是否满足标准；检查变压器铁芯是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。,试验方法,变
7、压器的空载试验，是从变压器的任一侧绕组（通常是低压侧）施加额定电压，其他绕组开路，测量变压器的空载损耗和空载电流。,06,空载试验,试验接线,07,短路试验,目的,1 ）测量短路损耗和阻抗电压以确定变压器能否并列运行。 2 ）计算变压器的效率、热稳定和动稳定。 3）可以发现变压器各结构件(屏蔽、压环、轭铁梁等)或油箱壁由于漏磁所导致的附加损耗过大和局部过热。,试验方法,将变压器任一侧绕组（通常为低压绕组）短路，从另一侧施加额定频率的交流电压，使变压器绕组内的电流为额定值，测量所加的电压和功率。,07,短路试验,试验接线,07,短路试验,判断标准,1）短路试验结果应满足标准规定，与出厂值比较不应
8、有较大偏差。短路试验期间的测量和吊心检查应没有发现缺陷(如绕组、连接线和支撑件结构等无明显位移、变形或放电痕迹）； 2）短路试验前后测量的电抗差应满足标准要求。,08,交流耐压试验,目的,交流耐压试验是鉴定绝缘强度最有效的方法，特别是对考核主绝缘的局部缺陷，如绕组主绝缘受潮、开裂或者在运输过程中引起的绕组松动、引线距离不够以及绕组绝缘上附着污物等。,08,交流耐压试验,接线方式,应依次对各绕组对地及各绕组间进行交流耐压试验。试验时被测绕组应短接并接高压，非被试绕组也要短接并可靠接地 。,08,交流耐压试验,试验电压标准,在交流耐压试验过程中，主要根据仪表的指示和监听变压器内部的放电声等异常情况
9、进行分析判断。,2,PART TWO,变压器故障诊断-油色谱分析法,01,变压器油色谱分析意义,变压器内的绝缘油及绝缘材料在热和电的作用下，会逐渐老化分解，产生少量的各种低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳等。这些气体大部分溶解在油中。当存在潜伏性过热或放电故障时，就会加快这些气体的产生速度。随着故障发展，分解出的气体形成的气泡在油里经对流、扩散，不断溶解在油中。 故障气体的组成和含量与故障类型和故障严重程度有密切关系。因此，在设备运行过程中应定期分析溶解于油中的气体，以尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障并随时掌握故障的发展情况。,02,变压器故障分类,变压器故障大致可以分成三类：过热、放电和受潮。
10、 随着变压器制造工艺的进步，变压器的密封性越来越好，受潮的现象较为少见。 过热依据温度可以划分为低、中、高三种过热故障，温度的高低不同，油中溶解气体的特征气体不同。 放电故障依据能量的大小可以分为高能量、低能量和局部放电。高能量放电又称为电弧放电；低能量放电一般都表现为火花放电；局部放电是指液体和固体绝缘材料内部形成桥路的一种放电现象。,02,变压器故障分类,变压器故障大致可以分成三类：过热、放电和受潮。 随着变压器制造工艺的进步，变压器的密封性越来越好，受潮的现象较为少见。 过热依据温度可以划分为低、中、高三种过热故障，温度的高低不同，油中溶解气体的特征气体不同。 放电故障依据能量的大小可以
11、分为高能量、低能量和局部放电。高能量放电又称为电弧放电；低能量放电一般都表现为火花放电；局部放电是指液体和固体绝缘材料内部形成桥路的一种放电现象。,02,变压器故障分类,变压器故障类型统计,03,故障诊断流程,1、根据色谱分析的数据，看总烃、乙炔、氢气是否有任一种超过国家标准规定的注意值。,判断有无故障,1,对新投运设备的气体含量要求 L/L,03,故障诊断流程,设备油中溶解气体含量注意值 L/L,03,故障诊断流程,2、若注意值有任一个超标，则进行跟踪分析，考查产气速率。若产气速率超标，且有增长趋势，应该判断有故障。 1）绝对产气速率：指变压器每运行日产生某种气体的平均值。式中： 为绝对产气
12、速率，mL/d; 为第一次取样油中某气体体积分数，L/L； 为第二次取样油中某气体的体积分数，L/L；t为两次取样时间间隔中实际运行时间，d；G为实际总油量，t；为油密度，t/m3。 2）相对产气速率：指变压器每运行月的某种气体含量增加值与原有值比值的平均值。式中，为相对产气速率，%；为两次取样时间间隔中实际运行时间，月。,03,故障诊断流程,利用相对产气速率可以判断变压器内部状况，当绝对产气速率达到注意值时，需加强对变压器的监测并进行追踪分析，应监测器相对产气速率，总烃的相对产气速率注意值为10%/月。,变压器绝对产气速率注意值 mL/d,03,故障诊断流程,故障判断方法-特征气体法,2,绝
13、缘油的分解： 变压器油主要是由碳氢化合物组成（烷烃CnH2n+2，环烷烃CnH2n或CnH2n-2 ，芳香烃CnH2n-6）。由电和热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等。绝缘纸的分解： 绝缘纸的成分主要是碳水化合物（C6H10O6）n。纸、层压板或木块等固体绝缘材料分解时，主要产生一氧化碳和二氧化碳。,03,故障诊断流程,各气体含量变化分析： 1）氢气变化：由于碳氢键键能低、生成热小，在绝缘的分解过程中，一般总是先生成H2，因此H
14、2是各种故障特征气体的主要组成成分之一。 2）乙炔变化：乙炔的产生与放电性故障有关。当变压器内部发生电弧放电时，C2H2一般占总烃的20%-70%；当C2H2含量占主要成分且超标时，则很可能是设备绕组短路或分接开关切换产生弧光放电所致。如果其他成分未超标，而C2H2超标且增长速率较快，则可能是设备内部存在高能量放电故障。,03,故障诊断流程,3）甲烷和乙烯变化：在过热性故障中，当只有热源处的绝缘油分解时，甲烷和乙烯两者之和一般可占总烃的80以上，且随着故障点温度的升高，C2H4所占比例也增加。 4）一氧化碳和二氧化碳变化：无论何种放电形式，除了产生氢烃类气体外，与过热故障一样，只要有固体绝缘介
15、入，都会产生CO和CO2。,03,故障诊断流程,在油纸绝缘系统中，不同故障类型产生的主要和次要特征气体可归纳为下表：,不同故障类型产生的气体,03,故障诊断流程,故障判断方法-三比值法,2,导则推荐改良的三比值法（五种气体的三对比值）作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。改良三比值法是用三对比值以不同的编码表示。,编码规则,03,故障诊断流程,03,故障诊断流程,三比值法缺点： 1）三比值法的推荐编码组合由典型事故统计分析得到，但由于变压器内部故障非常复杂，在实际应用中常常出现未包括在表内编码组合对应的故障。 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。 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，往往容易误判。,03,故障诊断流程,故障判断方法-智能算法,2,数据归一化特征量提取故障诊断,THANKS,
