大型电力变压器故障诊断毕业设计

在充油电力变压器中，有载调压操作产生的气体与低能量放电的情况相符。假如某些油或气体在有载调压油箱与主油箱之间相通，或各自的储油罐之间相通，这些气体可能污染主油箱的油，并导致误判断。

主油箱中C2H2 /H2>2，认为是有载调压污染的迹象，这种情况可利用比较主油箱和储油罐的油中溶解气体浓度来确定。气体比值和乙炔浓度值依赖于有载调压的操作次数和产生污染的方式(通过油或气)。 (4)气体比值的图示法

利用气体的三对比值，在立体坐标图上建立图4.1所示的立体图示法，可方便地直观不同类型故障的发展趋势。利用CH4, C2H2和C2H4。的相对含量，在图4.2所示的三角形坐标图上判断故障类型的方法也可辅助这种判断。

图示法对在三比值法或溶解气体解释表中给不出诊断的情况下是很有用的，因为它们在气体比值的极限之外。使用图4.1的最接近未诊断情况的区域，容易直观地注意这种情况的变化趋势。在这种情况下。图4.2总能提供一种诊断。为了显示清楚，图4.1中轴以10为极限，但实际上是无限的，这更适合利用计算机软件显示。

5） 以三比值法诊断故障的步骤

我国DL/T722-2000《导则》指出:对出厂的设备，按《导则》规定的注意值，并注意积累数据;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：

表4.4变压器电抗器和套管油中溶解气体含量的注意值(u L/L) 设备 变压器和 电抗器 套管 电流互感器 电压互感器 气体组分 总烃 乙炔 氢 一氧化碳 二氧化碳 甲烷 乙炔 氢 总烃 乙炔 氢 总烃 乙炔 氢 含量 330kV及以上 150 1 150 100 1 500 100 1 150 100 2 150 220kV及以下 150 5 150 100 2 500 100 2 150 100 3 150 注:该表4.4所列数值不适用于从气体继电器放气嘴取出的气样。

①将试验结果的几项主要指标(总烃、甲烷、乙炔、氢)与表4.4列出的油中溶解气体含量注意值作比较，同时注意产气速率，与表4.5列出的产气速率注意

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值作比较。短期内各种气体含量迅速增加，但尚未超过表4.4中的数据，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较高，超过表4.4的注意值，但增长速率低于表4.5产气速率的注意值，仍可认为是正常设备。

②当认为设备内部存在故障时，可用特征气体法、三比值法和其他方法并参考溶解气体分析解释表和气体比值的图示法，对故障的类型进行诊断。

③按本节所述方法对CO和CO2进行诊断。 ④在气体继电器内出现气体的情况下，应将继电器内气样的分析结果按本节所述的方法进行诊断。

⑤根据上述结果以及其他检查性试验(如测量绕组直流电阻、空载特性试验、绝缘试验、局部放电试验和测量微量水分等)的结果，并结合该设备的结构、运行、检修等情况进行综合分析，诊断故障的性质及部位。根据具体情况对设备采取不同的处理措施(如缩短试验周期，加强监视，限制负荷，近期安排内部检查，立即停止运行等)。

表4.5绝对产气速率的注意值(mL/d)

气体成分 总烃 乙炔 氢 一氧化碳 二氧化碳 开放式 6 0.1 5 50 100 隔膜式 12 0.2 10 100 200

注:当产气速率达到注意值时，应缩短检测周期，进行追踪分析。

4.3.2 四比值法

由于运行中的充油变压器的故障多种多样，国内外在三比值法的基础上，结合对故障变压器油中溶解气体色谱分析数据的统计分布研究，提出或推荐了多种比值诊断方法，这些方向对判断变压器内部故障性质有各自的特色。我们在对运行中的变压器用三比值法诊断时，如果对某些故障与三比值法诊断结果相矛盾或者有质疑时，可以用这些辅助方法讲行诊断。 大量的统计资料表明，三比值法对充油电力变压器导电回路和磁回路的铁芯多点接地等过热性故障的诊断准确度不是很高，因此，提出了四比值法。 1） 四比值法的基本原理

英国中央电力局1970年提出并在1972年国际大电网会议上介绍了应用4个

溶气浓度的比值来确定故障性质，即得能堡比值(Doennenburg ratios)法(表4.6)，这也是第一个解释油中溶懈分析结果的方法。英国中央电力局还提出与得能堡比值法相似的方法，即应用溶解气体浓度的四组比值来构成一组代码以确定故障的

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性质，即劳杰士（Rogers)比值法(表4.7)。

故障类型 表4.6得能堡四比值诊断法 特征气体比值 编码组合 油 热分解 CH4/H2 C2H2/C2H4 C2H2/CH4 C2H6/C2H2 电晕 CH4/H2 C2H2/C2H4 C2H2/CH4 C2H6/C2H2 击穿 CH4/H2 C2H2/C2H4 C2H2/CH4 C2H6/C2H2

表4.7劳杰士比值法编码规则

气体比 CH4/H2 比值范围 ≤0.1 >0.1,<1 ≥1,<3 ≥3 C2H6/CH4 C2H4/C2H6 C2H2/C2H4 <1 ≥1 <1 ≥1,<3 ≥3 <0.5 ≥0.5,<3 ≥3

表4.8劳杰士比值法故障判断表

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气 >0.1 <1 <0.1 <0.2 <0.01 不用 <0.1 >0.2 0.01~1 >1 >0.1 <0.2 >1 <0.75 <0.3 >0.4 <0.1 不用 <0.3 >0.4 0.1~1 >0.75 >0.3 <0.4 编码 5 0 1 2 0 1 0 1 2 0 1 2 CH4/H2 0 CH4/H2 5 1/2 1/2 0 0 1 1 0 0 0 5 C2H6/CH4 0 C2H6/CH4 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 C2H4/C2H6 C2H2/C2H4 判断 正常劣化 0 0 C2H4/C2H6 C2H2/C2H4 判断 局部放电 0 0 0 0 0 1 1 2 0 1/2 2 0 0 0 0 0 0 0 1 1/2 2 1/2 轻度过热(150℃) 轻度过热(150~200℃) 轻度过热(200~300℃) 一般导线过热 绕组环流 铁芯和箱壳环、接头过热 无工频续流的闪络 有工频续流的闪络局部放电 悬浮电位引起的连续火花 留有痕迹的局部放电（注意CO） 德国对劳杰士法的四比值范围作了更细的划分，保留了劳杰士法消除油量影响的优点，简化了使用者的选择范围，其诊断方法如表4.9。

我国经大量的故障数据分析统计，在使用中对上述四比值法进行了修正，使该方法对导电回路和磁回路的过热性故障诊断具有比三比值法更高的准确性。总结国内外对四比值法的研究和应用经验，四比值法的基本原理可归纳为，四比值法是在三比值C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6基础上增加一个比值C2H6/CH4，即利用5种气体组成四对比值。比值法的表示方法是:两组分浓度比值如大于1，用1表示;如小于1，则用0表示:在1左右，表示故障性质的中间变化过程，即故障性质暴露不太明显。比值越大，则故障性质的显示越明显。如同时有两种性质的故障存在，例如1011，则可解释为连续电火花与过热。 诊断故障性质的四比值法可归纳为表4.10。

表4.9德国的四比值法

故障类型 一般损坏 局部放电 轻过热(150~200℃) 过热(150~200℃) 过热(150~200℃) 导线过热 线圈中不平衡电流或结线过热 铁件或油箱出现不平衡电流 小能量击穿 电弧短路 长时间刷形放电 局部闪络放电(注意CO) CH4/H2 0.1~1 ≤0.1 1~3/≥3 1~3/≥3 0.1~1 0.1~1 1~3 1~3 0.1~1 0.1~1 0.1~1 ≤0.1 C2H6/CH4 <1 <1 <1 ≥1 ≥1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 C2H4/C2H6 <1 <1 <1 <1 <1 1~3 1~3 ≥3 <1 1~3/≥3 ≥3 <1 C2H2/C2H4 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 0.5~3 0.5~3/≥3 ≥3 0.5~3/≥3 2） 四比值法诊断过热性故障的方法

①诊断磁回路过热故障。在四比值法中，当CH4/H2 =1~3，C2H6/CH4<1，

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