變壓器套管故障診斷的研究

摘 要：本文對(duì)變壓器套管的故障診斷給出了常見(jiàn)的五種方法：分別是直接觀察法、氣體試驗(yàn)分析法、局部放電分析法、三比值判斷法以及油色譜分析法，對(duì)各自的故障診斷原理進(jìn)行論述，并舉例說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：變壓器;故障診斷;機(jī)理

1直接觀察法

在整個(gè)變壓器電能輸入輸出過(guò)程中，大多數(shù)故障都是緩慢發(fā)生的，一些癥狀會(huì)提前出現(xiàn)，從觀察中很容易發(fā)現(xiàn)這些跡象。通常可以用直接觀測(cè)方法（如聽(tīng)力和視力）作用于變壓器套管處，然后通過(guò)有效診斷方法用于診斷故障問(wèn)題，分析原因，尋找故障點(diǎn)位置并及時(shí)采取適當(dāng)措施消除故障。根據(jù)直接觀察方法檢測(cè)人員可以發(fā)現(xiàn)主要入口處的變壓器故障，包括磁通量進(jìn)出不平衡或襯套瓷瓶磁通量泄漏。

2電氣試驗(yàn)分析法

對(duì)于變壓器的輸入，電氣試驗(yàn)的主要技術(shù)指標(biāo)是電介質(zhì)損耗，這使得通過(guò)絕緣體的缺陷可以被有效地檢測(cè)出來(lái)。

對(duì)于低容量設(shè)備，介質(zhì)損耗系數(shù)可以迅速而精確地反映設(shè)備整體和局部退化和濕度，這是評(píng)估電容設(shè)備絕緣狀況的重要指標(biāo)。

在交變電壓的影響下，等效原理圖和電容輸入絕緣的相位圖顯示在圖1中。R等于通過(guò)絕緣體的電阻，Cx是通過(guò)絕緣體本身的電容。

通過(guò)絕緣體的電容絕緣體主要由電介質(zhì)組成， Ig與看似電介質(zhì)損失成正比。套管圓柱容量的變化可能反映出圓柱電容罩之間是否有油短缺或局部放電，這是評(píng)估套管絕緣性良好的主要參數(shù)之一。例如，當(dāng)電容收縮時(shí)，這表明外殼中沒(méi)有油;當(dāng)電容增大時(shí)，這表明電容輸入之間的隔熱層破裂。

3比值判斷法

DL / T-722-2001文件《分析和評(píng)估變壓器油中溶解氣體的手冊(cè)》明確指出，改進(jìn)的三比值方法是確定變壓器油箱、輸入輸出端套管處和變壓器的油容量電氣設(shè)備類型的主要方法。

變壓器套管是變壓器的重要組成部分，由故障引起的氣體成分與變壓器本體內(nèi)部氣體基本相同。因此，在分析油色譜數(shù)據(jù)時(shí)，仍然使用最先進(jìn)的三比值方法，這是最成熟且使用最廣泛的技術(shù)。

4局部放電分析法

局部部分放電指的是電擊只發(fā)生在絕緣體的一部分，這通常不會(huì)導(dǎo)致絕緣體的損傷，但會(huì)導(dǎo)致電介質(zhì)的部分損傷。局部放電類型可分為下列類別：

（1）發(fā)生在介質(zhì)中的氣隙放電

電擊發(fā)生在間隙或環(huán)境中，圖2顯示了相應(yīng)的放電模式，波形的一個(gè)特征是放電脈沖以正峰值和負(fù)峰值重疊，兩側(cè)的頻率和對(duì)稱脈沖振幅基本上是相同的，但有時(shí)由于氣泡的不同位置而不對(duì)稱。在第一次放電之后，放電量隨著電壓的增加而增加，但在某種程度上，放電量并沒(méi)有增加。

（2）發(fā)生在油中的氣隙放電

這種放電是由于空氣進(jìn)入油中以及在油空隙之間發(fā)生的排放所致，油紙絕緣介質(zhì)中的氣泡放電的形狀特性基本相同，但是這種放電的放電值將隨著電壓的升高而繼續(xù)增加。

（3）沿面放電

該放電現(xiàn)象是由于電場(chǎng)強(qiáng)度大于電擊穿場(chǎng)強(qiáng)度，圖3顯示了相應(yīng)的放電模式。脈沖兩邊的振幅非常不同，滅火電壓基本上等于主電壓，隨著電壓的增加，放電容量將繼續(xù)增加。

（4）尖端放電

在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，當(dāng)金屬部分有倒鉤或末端太鋒利時(shí)就會(huì)有可能發(fā)生電暈放電。波形是由兩組對(duì)稱脈沖組成的，它們?cè)谡搴拓?fù)峰位置上的振幅不同，這兩個(gè)脈沖的起動(dòng)電壓也不一樣，低起動(dòng)電壓——大脈沖，高起動(dòng)電壓——小脈沖，放電容量隨著電壓的增加而增加，而后者的放電容量不會(huì)隨著電壓的變化而變化。

5油色譜分析法

油中溶解氣體的色譜分析稱為油性色譜分析，在診斷充滿油的電力設(shè)備故障時(shí)特別有效，并廣泛使用，它最大的優(yōu)勢(shì)是可以在充滿油的電力設(shè)備出現(xiàn)故障后運(yùn)行，同時(shí)還能檢測(cè)出早期故障，對(duì)過(guò)熱和放電故障特別敏感。

油色譜分析原理如下：新油填充設(shè)備絕緣油中的原始?xì)怏w為71% N2和28% O2，我們通常稱之為空氣，當(dāng)內(nèi)部絕緣油和絕緣紙的成分老化時(shí)，絕緣油中會(huì)出現(xiàn)少量的H2和CO、 CO2、烴量氣體，放電過(guò)熱或出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，其濃度將超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，隨著時(shí)間的推移，微量氣體濃度大大增加。由于絕緣材料不同，分解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體成分和濃度不同，可以通過(guò)分析這些氣體的濃度和時(shí)間的推移來(lái)判斷其性質(zhì)及故障位置，這種方法被納入了絕緣試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)DL / T 722-2001《變壓器油溶液氣體分析和評(píng)估手冊(cè)》，適用于變壓器本體、套管和油開(kāi)關(guān)等油性填充設(shè)備。

變壓器油色譜分析的過(guò)程如下：首先，從石油和天然氣設(shè)備中提取的絕緣油被分解為石油和天然氣，然后將單獨(dú)的氣體引入氣相色譜儀，然后根據(jù)不同氣體的親和力分離、量化。其次，隨著時(shí)間的推移，特性氣體的組成、溶度和生長(zhǎng)速度可以用來(lái)預(yù)先確定設(shè)備故障是否存在。如果存在故障，就可以基本確定故障性質(zhì)及故障位置。比如用氣體方法的特征，基于氣體的含量和各種故障的組成來(lái)確定故障，見(jiàn)表1，雖然方法很簡(jiǎn)單，但結(jié)果很直觀，但它只是一個(gè)相對(duì)的描述，沒(méi)有明確的定量分析。

實(shí)踐表明，變電站工作人員通過(guò)油色譜在線分析裝置檢查數(shù)值及誤差，然后用氣相色譜法確定故障的類型和性質(zhì)，并及時(shí)檢測(cè)和消除故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李朕玥.基于SVM的電力變壓器故障診斷方法與分析[J].電工材料，2020（03）：58-60.

作者簡(jiǎn)介：

李陽(yáng)（ 1991）男，漢族，云南省昭通市永善縣，本科，助理工程師，研究方向：制冷空調(diào)系統(tǒng)安裝維修。