变压器油中溶解气体分析与诊断

变压器油中溶解气体分析与诊断

摘要

变压器在线监测及故障诊断技术，对提高电力系统的安全稳定性具有十分重要的意义。其中基于油中溶解气体分析的在线监测技术是变压器在线监测中最普遍，也是最重要的技术。目前己投入使用的油中溶解气体在线监测系统普遍存在一些不足，如检测气体种类少、准确度及精确度不高、体积大、成本高等。

本文对变压器油色谱在线监测及故障诊断系统进行了研究，分析了其它色谱在线监测方法的种种不足，对其进行了改进，设计了一套变压器油在线监测系统，能够及时、准确地监测变压器油中溶解的各种特征气体，实时地反映设备的运行状态，并对故障诊断算法进行了仿真。在获得真实可靠的监测数据的基础上，建立了一个诊断模型，并对该模型进行了仿真，仿真结果表明三比值法、四比值法等故障诊断方法有一定的优越性，能够比较准确地定性和定量地对故障做出判断，为电力运营部门提供有用的决策依据。

分析了变压器油中溶解气体的发展变化规律，研究了变压器油中溶解气体和故障类型之间的关系。对常用的三比值模型进行深入研究，总结了各种模型的特点和适用范围。论述了用三比值进行变压器油中溶解气体分析，诊断和预测变压器故障的有效性和可行性。

关键词：变压器油中溶解气体在线监测故障诊断

目录

第一章绪论 (4)

1.1变压器 (4)

1.1.1变压器的分类 (4)

1.1.2电力变压器的选型原则 (6)

1.1.3变压器的作用及其意义 (13)

1.2变压器油 (14)

1.2.1变压器油简介 (14)

1.2.2变压器油国内外发展现状 (15)

第二章.变压器油中溶解气体分析与诊断 (17)

2.1.利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化 (17)

2.2.利用mL(CO2+CO)/g(纸)诊断变压器绝缘寿命 (19)

2.3利用油中糠醛分析诊断变压器绝缘老化 (20)

2.3.1概述 (20)

2.3.2.油中糠醛含量测试方法 (21)

2.3.4利用油中糠醛诊断变压器绝缘寿命 (23)

2.4固体绝缘老化的综合诊断 (29)

3 变压器油的运行维护 (30)

3.1变压器油的选择 (30)

3.1.1变压器油的质量标准 (30)

3.1.2变压器油在低温下的特性 (31)

3.2 混油、补油和换油 (33)

3.2.1 混油和补油 (33)

3.2.2换油 (34)

3.3 运行变压器油的防劣措施 (36)

3.3.1 隔膜密封装置 (36)

3.3.2 净油器 (37)

3.4 变压器油的金属减活（钝化）剂 (42)

4变压器故障原因分析与处理 (45)

4.1变压器内部故障 (45)

4.1.1内部故障诊断 (45)

4.2 变压器油渗漏油的危害和原因分析 (48)

4.2.1变压器渗漏油的危害 (48)

5变压器油中溶解气体分析与诊断 (51)

5.1利用气象色谱分析检测变压器内部故障的原理 (51)

5.1.1 油中溶解气体与变压器内部故障的关系 (51)

5.1.2气相色谱分析原理 (52)

5.2 变压器内部故障诊断 (53)

5.2.1 诊断程序 (53)

5.2.2有效故障判定 (54)

5.2.3 故障类型诊断 (56)

5.2.4 故障状态诊断 (57)

5.3变压器油中气体总含量测定 (61)

5.3.1概述 (61)

5.3.2 油中含气量测定方法 (62)

5.3.3 判断标准 (63)

5.4.1 油中氢气在线监测装置 (64)

5.4.2 油中溶解气体在线监测装置 (65)

英文文献 (67)

中文文献 (82)

结论 (88)

变压器油中溶解气体分析与诊断

第一章绪论

电力变压器可以：1、传输和分配电能。如果是升压变压器，可以把电能送出去。如果是降压变压器或者配电变压器，可以将电能分别输送或分配出去；2、可以改变一、二次侧的额定电压；3、可以改变一、二次侧的相位角；4、主要是以上几条，当然还可以有：改善或保护电网的作用，减少或增加相数等等。对变压器油有十分重要的作用。

1.1变压器

通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流的电力设备。由铁心和套于其上的两个或多个绕组组成。

1.1.1变压器的分类

电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，

额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以Kva或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。

变压器的分类可根据用途、绕组电压等级和结构、输入及输出地相数、冷却方式、铁芯结构、防潮结构、调压结构以及星形连接的绕组中性点绝缘等分类原则进行分类，如表1-1所示。

表1-1 变压器分类表

注符号“—”表示无代号

1.1.2电力变压器的选型原则

众所周知，电力变压器的安全经济运行已涉及到各行各业的营运的安全性、经济性、合理性、稳定性、可靠性。电力变压器在全过程管理的主流程中，选型是首要环节。

电力变压器的选型原则可参照GB/T 17468-1998《电力变压器选用导则》，结合实际使用条件、环境、要求，投资可行性，相关的技术标准、导则等规范着手。但是，该导则仅仅只是一个技术规范，条件的局限性使之不可能包罗其他方面的综合性因素，例如，投资经济指标、维护运行经济效益、新管理环境下的适应性等。本节仅针对该导则以技术经济指标形势为要求予以简述，并结合现代新的管理理念，阐述合理选型的原则。

一．使用条件

根据变压器使用所在地的环境条件海拔高度、年最高和最低温度、最湿月平均最大相对湿度，参照国家标准GB 1094-1985相关条件及要求，予以比较对照后，再确定选型的基本要求。

（1）海拔高度。该条件与油浸变压器的外绝缘有关，亦与干式变压器器身耐受绝缘水平有关。一般使用地点在海拔高度1000m以下属于正常使用范围；当超过1000m时，则变压器的外绝缘应该进行校正，以提高外绝缘水平，必须按要求进行绝缘距离设计并采用比内绝缘水平高的外绝缘件，即采用高原型绝缘组件产品。对于干式变压器相对正常海拔高度的额定工频耐压值，以每500m为一级增加6.5%的水平进行设计。同时，随着海拔高度的升高，最高日平均、年平均温度有所降低。在正常海拔高度试验的空气冷却的变压器，当在1000m以上地点使用时，应以每500m为一级递减（油浸自冷变压器是2.0%；油浸风冷及强油风冷变压器是3.0%；自冷干式变压器是2.5%；风冷干式变压器是5.0%）进行温升值的校正设计。在正常海拔高度试验的变压器没有必要给予海拔校正。

（2）环境温度。变压器的温升与环境温度有关，若变压器冷却空气温度高于最高允许气温（40℃），则变压器的设计应将其绕组、铁芯及温升限制降低，以保证绝缘材料温度在耐热等级的允许温度以下。

（3）温度及环境污秽等级。变压器外绝缘性能与环境湿度及其污秽等级相关。对油浸变压器，湿度影响并不严重，但对于干式变压器多少有些影响，因为这类变压器的主绝缘和铁芯完全裸露在空气中，凝露对变压器绝缘有影响，同时对变压器的辅助电气设备也有影响。实际上，仅仅是湿度的影响并不大，但考虑环境污秽因素的影响，则对变压器的绝缘威胁程度是很大的。所亦必须提供湿度及环境污秽等级值，以便在设计变压器时适当地调整绝缘的爬距。