变压器油故障及油中溶解气体分析.ppt
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1、变压器油故障及油中溶解气体分析变压器故障变压器故障油色谱分析油色谱分析o 第一节:三比值法的基本第一节:三比值法的基本 原理及方法原理及方法 引言引言 大量的大量的实践证明实践证明,采用特征气体法,采用特征气体法结合可燃气体含量法,可做出对故结合可燃气体含量法,可做出对故障性质的判断,但还必须找出故障障性质的判断,但还必须找出故障产气组分含量的相对比值与故障点产气组分含量的相对比值与故障点温度或电场力的依赖关系及其变化温度或电场力的依赖关系及其变化规律。规律。为此,人们在用特征气体法等进行充为此,人们在用特征气体法等进行充油电气设备故障诊断的过程中,经不油电气设备故障诊断的过程中,经不断的总结
2、和改良,国际电工委员会断的总结和改良,国际电工委员会(IECIEC)在热力动力学原理和实践的)在热力动力学原理和实践的基础上,相继推荐了三比值法和改良基础上,相继推荐了三比值法和改良的三比值法。我国现行的的三比值法。我国现行的DL/T722-DL/T722-20002000导则导则推荐的也是改良的三比推荐的也是改良的三比值法。值法。引言引言 一、三比值法的原理一、三比值法的原理三比值法的原理三比值法的原理是:根据充是:根据充油电气设备内油、绝缘在故障油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系,对浓度与温度的相互依赖关系,从从5 5种
3、特征气体中选取两种溶种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体解度和扩散系数相近的气体 一、三比值法的原理一、三比值法的原理o组成三对比值,以不同的编码表示;组成三对比值,以不同的编码表示;根据表根据表2 21111的编码规则和表的编码规则和表2 21212的的故障类型判断方法作为诊断故障性质故障类型判断方法作为诊断故障性质的依据。这种方法消除了油的体积效的依据。这种方法消除了油的体积效应的影响,使判断充油电气设备故障应的影响,使判断充油电气设备故障类型的主要方法,并可以得出对故障类型的主要方法,并可以得出对故障状态较可靠的诊断。状态较可靠的诊断。一、三比值法的原理一、三比值法的原理o表表
4、2 21111和表和表2 21212是我国是我国DL/T722-2000DL/T722-2000导则导则推荐的改推荐的改良的三比值法(类似于良的三比值法(类似于IECIEC推荐推荐的改良的三比值法)的编码规则的改良的三比值法)的编码规则和故障类型的判断方法和故障类型的判断方法。表211 编码规则表212 故障类型判断方法o 同时,同时,DL/T722-2000DL/T722-2000导则导则还提示还提示利用三对比值的另一种判断故障类型的方利用三对比值的另一种判断故障类型的方法,即溶解气体分析解释表(表法,即溶解气体分析解释表(表2 21313)和解释简表(表和解释简表(表2 21414)。)。
5、o 表表2 21313是将所有故障类型分为是将所有故障类型分为6 6种情种情况,这况,这6 6种情况适合于所有类型的充油电种情况适合于所有类型的充油电气设备,气体比值的极限依赖于设备的具气设备,气体比值的极限依赖于设备的具体类型,可稍有不同;体类型,可稍有不同;一、三比值法的原理一、三比值法的原理o表表2 21313显示显示D1D1和和D2D2两种故障类型之两种故障类型之间既有重叠又有区别,这说明放电的间既有重叠又有区别,这说明放电的能量有所不同,必须对设备采取不同能量有所不同,必须对设备采取不同的措施。表的措施。表2 21414给出了粗略的解释,给出了粗略的解释,对于局部放电,低能量或高能量
6、放电对于局部放电,低能量或高能量放电以及热故障可有一个简便粗略的区别。以及热故障可有一个简便粗略的区别。一、三比值法的原理一、三比值法的原理 一、三比值法的原理一、三比值法的原理表表2 213 13 溶解气体分析解释表溶解气体分析解释表注:注:1 1上述比值在不同地区可稍有不上述比值在不同地区可稍有不同;同;2 2以上比值在至少上述气体之一以上比值在至少上述气体之一超过正常值并超过正常值增长速率时超过正常值并超过正常值增长速率时才增长有效;才增长有效;3 3在互感器中在互感器中CH4/H2CH4/H20.20.2时为局时为局部放电。在套管中部放电。在套管中CH4/H2CH4/H20.70.7为
7、局为局部放电;部放电;一、三比值法的原理一、三比值法的原理o 4 4气体比值落在极限范围之外,而不对应于气体比值落在极限范围之外,而不对应于本表中的某个故障特征时,可认为是混合故障本表中的某个故障特征时,可认为是混合故障或一种新的故障。这个新的故障包含了高含量或一种新的故障。这个新的故障包含了高含量的背景气体水平。在这种情况下,本表不能提的背景气体水平。在这种情况下,本表不能提供诊断。但可以使用图示法给出直观的、在本供诊断。但可以使用图示法给出直观的、在本表中最接近的故障特征。表中最接近的故障特征。o NSNS表示无论什么数值均无意义;表示无论什么数值均无意义;o C2H2C2H2的总量增加,
8、表明热点温度增加,的总量增加,表明热点温度增加,高于高于10001000。一、三比值法的原理一、三比值法的原理表表214 溶解气体分析解释简表溶解气体分析解释简表 一、三比值法的原理一、三比值法的原理 二、三比值法的应用原则二、三比值法的应用原则 (1 1)只有根据气体各组分含量的)只有根据气体各组分含量的注意值或气体增长率的注意值有注意值或气体增长率的注意值有理由判断设备可能存在故障时,理由判断设备可能存在故障时,气体比值才是最有效的,并应予气体比值才是最有效的,并应予以计算。对以计算。对气体含量正常,且无气体含量正常,且无增长趋势的设备,比值没有意义增长趋势的设备,比值没有意义。(2 2)
9、假如气体的比值与以前的不同,可能)假如气体的比值与以前的不同,可能有新的有新的故障重叠或正常老化故障重叠或正常老化上。为了得到上。为了得到仅仅相对于新故障的气体比值,要从仅仅相对于新故障的气体比值,要从最后最后一次分析结果中减去上一次的分析数据一次分析结果中减去上一次的分析数据,并重新计算比值并重新计算比值(尤其在(尤其在COCO和和CO2CO2含量较含量较大的情况下)。在进行比较时,要注意在大的情况下)。在进行比较时,要注意在相同的负荷和温度等情况下在相同的位置相同的负荷和温度等情况下在相同的位置取样。取样。二、三比值法的应用原则二、三比值法的应用原则 (3 3)由于溶解气体分析本身存在的)
10、由于溶解气体分析本身存在的试验误差,导致气体比值也存在某些试验误差,导致气体比值也存在某些不确定性不确定性。因此在使用比值法判断设。因此在使用比值法判断设备故障性质时,应注意各种可能降低备故障性质时,应注意各种可能降低精确度的因素。尤其是对精确度的因素。尤其是对正常值较低正常值较低的电压互感器、电流互感器和套管的电压互感器、电流互感器和套管,更要注意这种情况。更要注意这种情况。二、三比值法的应用原则二、三比值法的应用原则 通过大量的时间,发现三比值法存在以下通过大量的时间,发现三比值法存在以下不足:不足:(1 1)由于充油电气设备内部故障非常)由于充油电气设备内部故障非常复杂,有典型事故统计分
11、析得到的三复杂,有典型事故统计分析得到的三比值法推荐的编码组合,在实际应用比值法推荐的编码组合,在实际应用中常常出现不包括表中常常出现不包括表2 21212范围内的范围内的编码组合对应的故障。编码组合对应的故障。三、三比值法的不足三、三比值法的不足 (2 2)只有油中气体各组分含量足够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,才能进一定变压器内部存在故障后,才能进一步用三比值法判断故障性质。步用三比值法判断故障性质。如果不如果不论变压器是否存在故障,一律使用三论变压器是否存在故障,一律使用三比值法,就有可能对正常的变压器造
12、比值法,就有可能对正常的变压器造成误判断。成误判断。三、三比值法的不足三、三比值法的不足 (3 3)在实际应用中,当有多种故)在实际应用中,当有多种故障联合作用时,可能在表中找不障联合作用时,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三比值编码边界模糊的比值区间内的故障,往往易误判。内的故障,往往易误判。三、三比值法的不足三、三比值法的不足o(4 4)在实际中可能出现的故障没有包括)在实际中可能出现的故障没有包括在表在表2 21212比值组合对应的故障类型中,比值组合对应的故障类型中,例如,编码组合例如,编码组合202202或或20120
13、1在表中为低能放在表中为低能放电故障,但对于有载调压变压器,应考虑电故障,但对于有载调压变压器,应考虑切换开关油室的油可能向变压器本体油箱切换开关油室的油可能向变压器本体油箱渗漏的情况。此时要用比值渗漏的情况。此时要用比值C2H2/H2C2H2/H2配合配合诊断。诊断。三、三比值法的不足三、三比值法的不足o(5 5)三比值法不适用于)三比值法不适用于气体继电器气体继电器里收里收集到的气体分析诊断故障类型。集到的气体分析诊断故障类型。o(6 6)当故障涉及固体绝缘的正常老化过)当故障涉及固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解时,将引起程与故障情况下的劣化分解时,将引起COCO和和CO2CO
14、2含量明显增长,表含量明显增长,表2 21212中无此编码中无此编码组合。此时要利用下述的比值组合。此时要利用下述的比值CO2/COCO2/CO配合配合诊断。诊断。三、三比值法的不足三、三比值法的不足o(7 7)由于故障分类)由于故障分类存在模糊性,存在模糊性,一一种故障状态可能引起多种故障特征,种故障状态可能引起多种故障特征,而一种故障特征也可在不同程度上反而一种故障特征也可在不同程度上反映多种故障状态,因此三比值法不能映多种故障状态,因此三比值法不能全面反映故障状况。同时,对油中各全面反映故障状况。同时,对油中各种气体组分含量正常的变压器,其比种气体组分含量正常的变压器,其比值没有意义。值
15、没有意义。三、三比值法的不足三、三比值法的不足o总之,由于故障分类本身存在模糊性,每总之,由于故障分类本身存在模糊性,每一组编码与故障类型之间也具有模糊性,一组编码与故障类型之间也具有模糊性,三比值还未能包括和反映变压器内部故障三比值还未能包括和反映变压器内部故障的所有形态,所以,它还在不断的发展的的所有形态,所以,它还在不断的发展的积累经验,并继续进行改良,其发展方向积累经验,并继续进行改良,其发展方向之一是通过把之一是通过把比值法与故障稳定的关系变比值法与故障稳定的关系变为模糊关系矩阵来判断为模糊关系矩阵来判断,以便更全面的反,以便更全面的反映故障信息。映故障信息。三、三比值法的不足三、三
16、比值法的不足 我国我国DL/T711-2000DL/T711-2000导则导则指指出,对出厂的设备,按出,对出厂的设备,按导则导则规定的注意值进行比较,并注意规定的注意值进行比较,并注意积累数据;当根据试验结果怀疑积累数据;当根据试验结果怀疑有故障时,应结合其他检查性试有故障时,应结合其他检查性试验进行综合诊断。对运行中的变验进行综合诊断。对运行中的变压器,按下述步骤进行故障诊断:压器,按下述步骤进行故障诊断:四、以三比值法诊断故障的步骤四、以三比值法诊断故障的步骤 1 1将试验结果的几项主要指标(将试验结果的几项主要指标(总总烃、甲烷、乙炔、氢)烃、甲烷、乙炔、氢)与充油电气设与充油电气设备
17、备产气速率注意值产气速率注意值作比较。短期内各作比较。短期内各种气体含量迅速增加,但尚未超标的种气体含量迅速增加,但尚未超标的数据,也可诊断为内部有异常状况;数据,也可诊断为内部有异常状况;有的设备因某种原因使气体含量基值有的设备因某种原因使气体含量基值较高,但增长速率低于产气率注意值较高,但增长速率低于产气率注意值的,仍可认为是正常设备。的,仍可认为是正常设备。四、以三比值法诊断故障的步骤四、以三比值法诊断故障的步骤 2 2当认为设备内部存在故障时,当认为设备内部存在故障时,可用可用特征气体法、三比值法和其特征气体法、三比值法和其他方法他方法并参考溶解气体分析并参考溶解气体分析解释解释表表和
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