浅谈三比值法在变压器故障判断中的应用.doc

浅谈三比值法在变压器故障诊断中的应用
张育华
(国网福建省电力有限公司物资分公司,福建福州350003)
摘要:变压器在电力系统中具有很重要的作用,同时因为变压器结构繁杂、长时间运行,变压器故障频发,所以电力变压器的故障诊断显得非常重要。本文分析了变压器不同故障类型产生的不同类型气体,运用基于溶于油中气体的三比值法来初步判断变压器的故障,便于电力运检人员有针对性的进行故障排查和检修,缩短变压器故障处理时间,提高维护检修的效率和系统供电可靠性。
关键词:变压器;故障诊断;油中溶解气体;三比值法
0 引言
电力变压器内部发生热或电的故障时,变压器故障的类型及其变化趋势和伴随故障产生的特征故障气体的含量及组分之间有着紧密关系,故障时产生的相应特征故障气体绝大部分会溶解到变压器绝缘油中,所以采集故障变压器中的油样品进行色谱分析,就可以了解变压器的工况,反映出变压器故障的异常特征量,对变压器所发生的故障类型、故障程度等特性做出定性的判断。三比值法是通过计算变压器故障后油中五种常见气体的比值,对照三比值诊断表,就可以初步找出可能的故障及类型。其计算简单、判断明确、尤其对局部过热和局部放电故障比较灵敏等优点,而成为目前使用最广泛的变压器故障诊断方法。
1 变压器故障气体
变压器故障气体产生
变压器是一种非常重要的电气设备,经过长时间运行后,变压器内部油和纸等绝缘材料会老化,导致变压器可能会出现问题。目前我国35kV及以上等级的电力变压器主要是油浸式电力变压器,绝缘材料主要是绝缘油和绝缘纸。绝缘油是多种碳氢化合物组成的混合体,含脂肪族饱和环烃、环烷烃和芳香烃等组分,长期运行过程中,由于水份,氧气以及电压和高温的影响,绝缘油发生裂解以及碳化和氧化,会产生少量的氢、低分子烃类和碳氧化合物等气体。绝缘纸主要用于变压器线圈匝间、层间、线段间的绝缘,由多种纤维组成,温度要105℃以上才能裂解,300℃以上才能彻底裂解和碳化,在其裂解的过程中,会生成一定量的水,同时产成大量的一氧化碳和二氧化碳气体和少量的烃类气体。
根据调查,变压器故障主要集中在变压器的本体、套管、绝缘、铁心、绕组、引线以及分接调压开关等。从国内变压器故障类型的统计结果可看出,运行中的变压器故障主要为过热性故障和放电性故障,占全部故障类型的70%以上。过热性故障按温度可分为低温过热故障、中温过热故障和高温过热故障。放电故障一般有局部、火花、电弧等放电故障。
(1)过热性故障
当过热故障在变压器油中产生,而与固体绝缘无关时,主要产生甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)等烃类低分子气体。当过热故障发生时,故障点四周的绝缘油温度抬高,裂解而产生多种特征气体,绝缘油裂解产生气体时,其某种气体产生的速度因温度的变化而变化,在某一温度下产气最多,溶于绝缘油中的气体也最多。随着温度的上升,依次产生甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等特征故障气体。当温度较低时,甲烷(CH4)为故障气体的主要成份;当故障点温度高于500℃时,产生大量的乙烯(C2H4)和氢气(H2),当故障点严重过热,温度高于800℃时,则会产生乙炔(C2H2)气体,并伴随着二氧化碳CO2)和一氧化碳(CO)气体的产生;但随着温度的进一步提高,二氧化碳CO2)和一氧化碳(CO)在特征故障气体中的含量反