（电力系统及其自动化专业论文）电力变压器过热故障综合诊断技术研究.pdf

a b s t r a c t p o w e rt r a n s f o r m e ri st h em a i ne q u i p m e n to f p o w e rs y s t e m ，i t sa p p l i c a t i o ni sw i d e ，a n di t s r e l i a b l eo p e r a t i o ni st h ef o u n d a t i o no f s y s t e ms t a b i l i t y b e c a u s eo fm u l t i p l er e a s o n s ，t r a n s f o r m e r f a u l ts o m e t i m e so c c u r , t h em a i nt a s ko f p o w e rt r a n s f o r m e rf a u l td i a g n o s i si st oc o r r e c t l yd i a g n o s e i t si n c i p i e n tf a u l t s t h ei n c i p i e n tf a u l t so fp o w e rt r a n s f o r m e rm a i n l yc o n s i s to f o v e r h e a t i n ga n d d i s c h a r g e i nt h e m ，o v e r h e a t i n gf a u l t s o c c u p y a l a r g ep r o p o r t i o n ，i fn o th a n d l e d i n t i m e ， t r a n s f o r m e rw i l lb ed a m a g e d t h i sp a p e r s y s t e m a t i c a l l ys t u d i e st h eg e n e r a ld i a g n o s i sm e t h o d s f o r o v e r h e a tf a u l t s t h r o u g hs y s t e m a t i c a l l ya n a l y z i n gt h ed g am e t h o du s e dt od e t e r m i n ew h e t h e r t h e r ei sa no v e r h e a t i n gf a u l ta n de l e c t r i c a le x p e r i m e n t s ，i n f r a r e dt e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gm r t h o d s u s e d t o j u d g et h er e a s o na n dp o s i t i o no f t h ef a u l t s ，t h i sp a p e rp r e s e n t sm a t h e m a t i c a ld g a a s s i s t e d b y a ne x p e r ts y s t e mt om o r e e f f e c t i v e l yd i a g n o s eo v e r h e a t i n g f a u l t s d i s s o l v e d g a s - i n - o i la n a l y s i s ( d g a ) i so n eo f t h ev e r yu s e f u lm e t h o d st od e t e c tt r a n s f o r m e r i n c i p i e n tf a u l t sa m o n g t h ed i v e r s ec o n v e n t i o n a ld g a m e t h o d s ，i e ct h r e er a t i om e t h o di sw i d e l y u s e d ，b u ti nm a n yc a s e st h i sm e t h o dc a nn o ta c c u r a t e l yd i a g n o s e ，s oi th a sl i m i t a t i o n s t h i sp a p e r p u tf o r w a r dt w om a t h e m a t i c a ld g am e t h o d s ：f u z z yt h r e er a t i om e t h o da n de x t e n s i o ns e tm e t h o d t h ef u z z yt h r e er a t i om e t h o df u z z i f i e dt h eb o u n d a r i e so fr a t i oc o d e s i ne x t e n s i o ns e tm e t h o d ： f i r s t l ym a t t e r - e l e m e n tm o d e l sa r ee s t a b l i s h e df o rt h r e er a t i om e t h o d ；s e c o n d l yt h ep a p e rd i v i d e s t h ei n t e r v a l si nt h em a t t e r - e l e m e n tm o d e l si n t ot h r e ek i n d s ，r e s p e c t i v e l yo f f e rt h et h r e ek i n d so f e x t e n d e dr e l a t i o nf u n c t i o n so fa p o i n t t oa ni n t e r v a lb a s e do nt h e p r i n c i p l e o fs e c t i o n a l l i n e a r i z a t i o n ，t h i si su s e dt os o l v et h el i m i t a t i o no fe x t e n d e dr e l a t i o nf u n c t i o no fap o i n tt oa n i n f i n i t ei n t e r v a le x i t si nt h er e f e r e n c ed o c u m e n t a t i o n s ；f i n a l l yt h e s ef u n c t i o n sa r eu s e dt od i a g n o s e t r a n s f o r m e rf a u l t s ，s i m u l a t i o np r o v e st h a tt h e s et w om e t h o d sc a no v e r c o m et h ed r a w b a c k so ft h e c o n v e n t i o n a lt h r e er a t i om e t h o d ( n om a t c h i n g ，m u l t i p l ef a u l t s ) ，t h u sg r e a t l ye n h a n c e dd i a g n o s i n g a c c u r a c y t h ec o m b i n a t i o n o ft h e s et w om e t h o d sc a n e f f e c t i v e l y d e t e r m i n e dw h e t h e rt h e d i a g n o s i n g r e s u l t sa r ec r e d i b l eo rd o u b t f u lw i t h o u tk n o w i n gt h ea c t u a lf a u l tt y p ei na d v a n c e a sd g ac a nn o td e t e r m i n et h ec a u s ea n dp o s i t i o no ft h ef a u l t s ，t h i s p a p e rp r e s e n t sa n o v e r h e a t i n ge x p e r ts y s t e mb a s e do nt h ee x p e r tk n o w l e d g e o fe l e c t r i c a le x p e r i m e n t sa n di n f r a r e d t e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t i nt h i se x p e r ts y s t e m ：k n o w l e d g ei sm o d u l a r i z e d ，r u l ei sb a s e d o nb a s i c a n dc o m p o u n df a c t s ，p o s i t i v ea n dn e g a t i v ed i r e c t i o nm i x e di n f e r e n c es t r a t e g yi su s e d ，f u z z y m a t h e m a t i c si sa p p l i e dt or e a l i z ei n a c c u r a t ek n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o na n di n f e r e n c e ，a i lt h e s ea r e u s e dt oo p t i m i z e dt h es y s t e mf u n c t i o n f i n a l l ys i m u l a t i o ne x a m p l e ss h o wt h i ss y s t e mh a sg o o d d i a g n o s i n ge f f e c tf o rt y p i c a lo v e r h e a t i n g f a u l t s k e y w o r d s ：t r a n s f o r m e r s ；o v e r h e a tf a u l t s ；d g a ；f u z z yl o g i c ；e x t e n s i o ns e t ；e x p e r t s y s t e m s 独创性声明 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 学位论文作者签名：苍山； 签字日期：埘r 年3 月妒日 学位论文版权使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 电 子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河 海大学研究生院办理。 学位论文作者签名： 苍a j 签字日期：2 r 年s 月，i p 日 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 电力变压器故障诊断概述 随着国民经济的持续快速发展，我国的电力工业已进入一个新的发展阶段。 在电力系统向超高压、大电网、大容量、自动化方向发展的同时，提高电力设 备的运行可靠性则显得尤为重要。电力设备是组成电力系统的基本元件，电力设 备的投资一般要占企业投资的6 0 7 0 ，设备安全可靠运行是保证电力系统可 靠性的基础，是安全生产的最大保证。无论是大型关键设备如发电机、变压器， 还是小型设备如电力电容器、绝缘子等，一旦发生失效必将引起局部以致全部地 区的停电，会给国民经济和社会生活带来巨大的损失和不便。 电力变压器是电力系统中的主要设备，且用量相当大，例如：每千瓦发电 设备往往需要5 - 8 k v a 的升压变压器和降压变压器与其配套使用。并且随着电 力工业的发展，电力变压器的安装容量和单台容量都在迅速增长，电压等级也相 应提高。目前国内变压器最大单台容量已超过1 0 0 0 m v a 三相，最高电压等级为 5 0 0 k v 。大型电力变压器是电力系统中最重要和最昂贵的设各之一。目前，提高 变压器运行、维护和管理水平，特别是推广和发展故障诊断技术己成为保障供电 可靠性的重要手段之一。 “诊断”一词自古就有“观察”和“判断”双重涵义。诊断对象种类繁多， 包括世界上各类事物。近年来诊断技术已被应用于更多，更广阔的领域，并得 到了多方面的重视，生产设备诊断技术是为设备健康所进行的“诊病”、“防病”、 “治病”等活动，所以设备诊断也可称为“设备医学”，它是近年来才逐渐形成 的一门多学科的新兴综合技术。 设各诊断具有如下特点：一是设备不能用语言和动作直接表达自身疾患的 部位，必须采用先进的检测技术来测量设备状态量；二是设备有了缺陷以后，没 有自我调整和再生的能力，必须经过检修处理才能使之恢复健康。所以设备诊断 技术总是和检修工程相结合的。 设备诊断技术是一门在实践中不断充实、不断完善的新兴学科【1 一，对它的定 义也有一个不断完善和深化的过程。直到现在各种定义的说法也不尽相同，较 多的人认为：设备诊断技术是在运行中或停机而不大拆卸的情况下，对设备的功 河海大学硬士论文 能性能、强度、劣化等进行定性评价和定量分析的一种方法。也就是说，设备 诊断技术是通过对设备状态量的测量，查出异常或缺陷的部位、原因和程度，提 出可靠性评估和寿命预测，或对故障和缺陷治理提出应急对策和永久对策的建议 等一系列活动。 随着诊断技术的不断发展和应用范围的推广，设备的维修体制也发生了变 化。从原来的事后维修和预防性维修发展到现在的状态维修。下面对这三种维修 体制进行如下的简单介绍。 事后维修体制就是在设备发生故障乃至事故之后才进行维修。通常，这种 维修体制只适用于造价较低，事故带来的直接或间接损失不大的设备( 如电力用 户或配电线路中的熔断器等) ，或者在关键部位具有备份装置的贵重设备。但是 这种方式往往会引起损害，例如1 9 7 5 年华东电网谏泰大跨越长江线路2 号导线 在运行中突然断线坠江，虽然经过紧急抢修并启用备用的4 号导线代替2 号导 线供电，但仍使苏北地区大面积停电长达1 5 小时之久，使工业生产和日常生活 遭受巨大损失，造成国民经济损失达数亿元以上。 预防性维修体制是针对某些无备份装置的重要设备或因意外停机会造成巨 大损失的设备实行的维修体制。我国电力行业长期以来执行的是这种预防性维修 体制，并制订了相应的部颁标准电力设备预防性试验规程等。尽管定期迸行 预防性试验和维修对于排除某些事故隐患和降低故障率发挥了一定的积极作用， 但是定期进行的预防性试验和维修，在经济、技术方面都存在一系列难以克服的 缺点。 状态维修体制是在2 0 世纪7 0 年代发展起来的一种较先进的设备维修体制， 是设备诊断技术的产物。这种维修体制不再以时间为依据进行常规的定期检测试 验与维修，而是着眼于密切追踪监测每台设备具体运行状态的发展，变化情况， 并根据规范化的状态监测结果，掌握设备运行状态( 或设备故障) 演变情形和 恶化程度，对设备的维修做到一t l , 中有数，实现“无病不修，有病才修，修必修 好”。因此，有人也把设备的状态维修称作视情维修或预知性维修。状态维修这 种全新的维修体制具很多优点，主要表现如下： ( 1 ) 通过降低维修次数，延长大修时间间隔，缩短维修时间，可以减少停运 损失，提高设备可靠性和运行有效度，提高设备利用率和生产率，节约设备维 2 第1 章绪论 护费用，降低设备全寿命周期成本。 ( 2 ) 由于状态维修体制是以设备运行状态下的在线监测结果为依据进行维 修，所以能够预报故障发生的时间和起因，可以有效地防止突发事故的发生。 ( 3 ) 状态维修能够预测已有故障隐患对设备其他零部件的影响与作用，可 以消除设备已有故障所诱发的二次性损失。 ( 4 ) 适用面广，效益，投资比高。 将设备诊断技术与状态维修体制相结合而应用于电力设备就形成了电力设 备故障诊断与监测技术，当电力设备为变压器时，就形成了变压器故障诊断。 随着传感器技术、电子技术、计算机等高新技术和应用数学控制理论的发展， 变压器故障诊断技术也得到了迅猛的发展。 国内外许多资料表明，开展故障诊断的经济效益是明显的。踞日本统计，在 采用诊断技术后，事故率减少7 5 ，维修费降低2 5 ；英国对2 0 0 0 个国营工 程的调查表明，采用诊断技术后每年节省维修费3 亿英镑，用于诊断技术的费 用仅为o 5 亿英镑，净获利2 5 亿英镑。如果在我国全面推广故障诊断技术， 每年预计可减少事故5 0 - - 7 0 ，节约维修费用l o 3 0 ，效益将相当可观。 1 2 变压器过热故障及其研究意义 变压器过热故障【孓6 通常为变压器内部局部过热、温度升高，根据其严重程 度，热性故障通常分为轻度过热( 一般低于1 5 0 ) 、低温过热( 1 5 0 - 3 0 0 ) 、 中温过热( 3 0 0 - 7 0 0 ) 和高温过热( 一般高于7 0 0 。c ) 。 电力变压器的内部故障主要有过热性故障、放电性故障及绝缘受潮等。统计 表明在全部故障中过热性故障占6 3 ；高能放电性故障占1 8 1 ：过热兼高能放 电性故障占1 0 ；火花放电占7 ，受潮或局部放电占1 9 。综合来看，基于过 热性故障所占的比例最大，占到约7 3 ；又由于温度每增加6 度，变压器绝缘有 效寿命降低的速度会增加一倍，而变压器的寿命取决于绝缘寿命，同时考虑到发 生过热后若不即时处理会引起变压器损坏，因此研究变压器的过热故障具有很大 实用价值，本论文以变压器的过热故障为研究对象。 河海大学硕士论文 1 3 研究现状 电力变压器过热故障是普发性故障，大量工程科技人员对此作了大量研究 工作，写出了大量的论文，取得了丰硕的成果，但目前这些工作和论文大多是针 对过热故障的某一方面，具有一定的局限性。这些工作的成果主要在于用d g a 检测过热故障，再用其他方法作故障定位。 1 3 1d g a 研究现状 d g a ( 变压器油中溶解气体法) 是变压器故障诊断的最常用方法 7 1 引，当变 压器内部发生热或电的故障时，电气绝缘系统( 如：油和纸) 将裂解产生相应的 特征气体并溶于油中，d g a 通过分析油中溶解气体的浓度，它们的产气速率， 某些气体的比值和总烃含量来确定变压器的故障类型。 在d g a 中，长期以来采用特征气体法和i e c 三比值法。经过广大电力人员 不断积累经验和改进，这二种方法对变压器的安全运行发挥了重要作用，但这些 方法一般只是实践经验的总结，并不能对所有故障提供完全客观、准确的诊断。 例如对于i e c 三比值法，当发生多重故障时，故障气体的比值编码可能找不到相 对应的比值组合。 同时，在实际诊断过程中，还必须考虑其他的一些信息如：特征气体数据的 历史变化、负载影响、环境因素等。 实际诊断数据表明，只采用d g a 的一些传统底层方法，诊断正确率只有6 0 左右，因此目前有很多文献提出以d g a 为底层，结合人工智能或其他一些特殊 数学处理方式来综合诊断变压器故障，可以取得更好的效果。 近来人工智能被广泛研究并应用到模式识别方面包括故障诊断中。人工智 能技术包括：模糊逻辑、专家系统( e s ) 、人工神经网络( a n n ) 、进化算法( e a ) 等，简述如下： 模糊逻辑 1 9 。2 5 】可以将用于故障诊断的特征气体属性的门槛( 如i e c - - l l 值法 中编码0 、l 、2 之间的分界) 被模糊化，基与此模糊逻辑可班诊断多重故障。( 在 本论文中，模糊逻辑作为数学d g a 的一个组成部分) 。 专家系统1 2 6 刀墚用d g a 标准和专家实际经验构成知识库。它的优点在于它 可以方便的包容一些其他方法无法考虑的因素如：变压器尺寸、制造商、油体积、 产气速率、历史诊断结果。然而它的有效性则要取决于专家积累知识的准确性和 4 第1 章绪论 完备性，它只能反映对于专家已知的知识，而不能反映大量数据间无法用知识规 则反映的隐藏关系。同时知识库的建立和维护较困难。另外的弱点是，其诊断规 则由专家实际经验决定，它不能从新的诊断结果中进行自学习，大量极有价值的 数据被浪费。 a n n 2 8 - 3 6 】不仅可以通过训练样本来自学习，并且训练后可以反映输入输出 的高度非线性关系( 无须数学模型) ，它所获得的知识不仅包括人类专家知识， 还包括那些专家未知的隐含的复杂知识。a n n 对学习到的知识可以内插和外推， 这样在某些不确定情况下，至少能提供“最佳”推测。目前用于变压器诊断的 a n n 多采用误差反向传播( b p ) 算法的b p 网，但是b p 网存在局部最小、收敛 速度、训练参数选择等问题。 文献 3 6 1 提出一种基于进化算法的人工神经网络法( e n n ) 对变压器故障进 行诊断。该方法通过综合进化算法的全局搜索能力和神经网络输入和输出的高度 非线性映射关系，可以准确诊断变压器故障。它可以自动调整神经网络的连接权 和节点偏置值，以获得最佳网络模型。实际证明，相对于普通b p 而言，该法具 有更块的学习速率和优良的诊断精度。 无论对于b p 还是e n n 都存在同样的缺陷即训练样本问题，同时要求包含 各种可能的模式，若应用时的模式超出训练范围，则会出现大的误差。 尽管没有人工智能那样时髦，某些特殊数学方法的应用却同样可以大大提高 d g a 的诊断精度，这些方法包括：模糊逻辑、可拓集方法、相关系数法、灰色 理论法等。 对于电力变压器故障诊断这样大型的复杂系统，故障的存在具有模糊性， 模糊数学方法便显示出其优越性，在d g a 中，模糊逻辑通过将三比值法的不确 定因素模糊化，可以诊断般三比值法中无法准确诊断的多重故障，从而大大提 高d g a 诊断精度，但在已有的文献中，一般未提隶属函数如何获得，有些所提 隶属函数仿真计算结果很不理想，有些则未提具体诊断步骤。本论文对此进行了 研究改进，系统提出了模糊三比值法的隶属函数和诊断步骤，取德较好的效果。 文献 4 0 提出一种新型的应用可拓理论口7 训】诊断变压器故障，基于物质一元 素模型和可拓集理论，以i e c 三比值法为底层，该方法无须训练，无须任何人工 参数，其诊断算法简单、实用。本论文对该方法作了重点分析研究，通过理论推 导认为该文献所提出的点对无限区间的可拓相关函数的处理方式上值得商榷，并 河海大学硕士论文 对此进行了理论改进。改进后的方法不仅对典型故障油色谱的诊断精度高，而且 可以诊断多重故障，同时能提供趋势分析，并具有良好的容错性。 文献【4 2 】【4 3 】提出了以相关系数，和灰色关联度来诊断变压器故障，它们首 先确定标准故障样本，然后将故障样本与标准故障样本相比较，通过相关系数和 灰色关联度的计算取最大值，以诊断故障。由于这些方法要确立标准故障样本， 这一点较困难，应此在本文中没有讨论。 1 3 2 过热故障部位判定的研究现状 对于过热故障的部位判定目前没有非常系统的研究结果，有的论文l 提出 用直流电阻等电气试验来判定，有的论文 4 5 1 致力于红外测温检测故障部位，它们 都有实际应用但也有一定局限性。 1 4 本论文研究内容及所作的工作 针对以上研究现状，本论文在通过深入分析电力变压器各种过热性故障产 生机理基础上，较系统地提出以油色谱为主结合有关电气检测和红外检测来准确 分析故障性质、原因和部位的综合诊断方法。为了提高油色谱诊断精度，本文提 出了基于特殊数学方法的d g a ( 数学d g a ) ；同时，为了利用专家知识，本文 还进一步提出了以数学d g a 为主线结合有关电气试验和红外检测的变压器过 热专家系统。 针对变压器过热故障性质、原因、部位及其诊断，本论文分析研究下面四 种过热故障的底层特征及其诊断： ( 1 ) 切换开关电接触性热故障 ( 2 ) 绕组连接处故障 ( 3 ) 铁心故障 ( 4 ) 高低压绕组故障 前三种故障占所有过热故障的9 0 以上，之所以研究第四种过热故障，因为 前三种故障大多为裸金属过热( 过热不涉及固体绝缘) ，而第四种过热故障涉及 固体绝缘。 由于过热故障的判定主要依靠d g a ，针对传统d g a 的缺点和不足，论文采 用基于模糊三比值、可拓理论法的d g a 。模糊三比值法通过对传统三比值边界 的模糊化提高诊断精度，本论文中的可拓理论法通过将区间分为三种，并将点到 6 第1 章绪论 区间隶属函数分段线性化来克服文献中的不足，同样大大提高诊断精度。仿真计 算说明将这两种方法结合，可以在故障类型未知的情况下，确定故障诊断的正确 与否。 本论文引入的过热专家系统在数学d g a 成功检测到过热故障以后，通过 应用直流电阻等电气试验与红外测温相结合的专家知识来检测过热故障的部位 和原因。 综上，本论文主要从事针对电力变压器过热故障诊断的三方面的研究，即1 ) 过热底层机理：2 ) 数学d g a ；3 ) 过热诊断专家系统。 1 5 本章小结 本章首先对电力变压器故障诊断作了概述，介绍并分析了国内外电力变压器 故障诊断的现状、效益和技术发展：提出了本论文的研究对象：过热故障；分析 了过热故障的研究现状及研究意义；论述了本论文研究课题内容，即采用数学 d g a 结合专家系统实现对电力变压器过热故障诊断；交代了本论文具体研究工 作。 7 河海大学硕士论文 第2 章变压器过热故障分析与诊断 本章系统分析阐述了变压器过热故障的机理和基本诊断方法，即产生的原因、 部位及d o a 等诊断，本章的内容是本论文进一步研究的基础。 2 1 变压器过热故障的原因及部位 在变压器故障中，过热故障占很大的比重，及时发现并监测出变压器的过 热性故障，准确分析故障的原因及部位，对变压器安全运行非常重要。 过热故障按故障回路分，可分为导电回路过热故障和磁回路过热故障。导 电回路的具体故障部位主要分为分接开关故障、引线连接部分故障和高低压绕组 故障，其中占最大比重的是分接开关和引线接头故障。磁回路过热故障按原因和 部位可分为：铁心故障，零序磁通和漏磁通形成的局部过热，其中主要是铁心故 障。以下详细论述各种过热故障，着重于分接开关、引线接头、铁心三大过热故 障。 2 1 1 分接开关电接触性故障 这类故障约占过热故障的5 0 以上，主要出现在有载调压变压器中，特别是 调压频繁，负荷电流大的变压器。在频繁的调节中造成触头之间的机械磨损、电 腐蚀。电流的热效应会使弹簧弹性下降，从而使动、静触头间的接触压力下降。 这一切都会使触头之间的接触电阻增大。接触电阻增大，使触头之间的发热量增 大，而发热加速了触头表面的氧化腐蚀和机械变形并形成恶性循环，如不及时处 理会发生变压器损坏事故。如某电厂2 0 m v a 有载变压器，由于疏忽了分接开关 的电接触性问题，接触电阻不断增大、发热，造成动、静触头之间的金属熔化， 最后在调压过程中因起弧而引起相间短路，变压器爆炸起火，造成变压器损坏。 无励磁调压变压器的分接开关也会由于触头表面腐蚀，氧化，触头之间接触 压力减少使接触电阻增大，从而形成变压器过热故障。如某地3 5 k v 、1 8 m v a 变 压器曾因分接开关接触不良而发热，最后导致分接开关烧毁，气体继电器动作， 迫使变压器停运。此外，当分接开关不到位，将减小触头之间的接触面，使接触 电阻增大、发热；分接开关不到位同时缩短了相间绝缘距离。这样就能在很短时 间内发展为相间短路，使变压器烧毁。在中，小型变压器中发生过这类故障。 这类故障的检出主要靠直流电阻试验和油色谱分析，如直流电阻相间，线间 8 第2 章变压器过热故障分析与诊断 不平衡率超过规程规定，或与历史数据有大的变化。油色谱分析，特征气体主要 是氢烃类，属于裸金属过热，总烃高，c 2 h 2 5 p p m ，c o 和c 0 2 含量不高。用三 比值法，编码为：0 2 2 、0 2 1 、0 0 2 。一般此类故障可采用直流电阻试验和油色谱 来综合判断。 针对此类故障所采取的措施如下： ( 1 ) 对有载分接开关，切换4 0 0 0 次或运行3 个月要做油色谱分析，每年要 做直流电阻试验，如有异常要抽出分接开关进行检查。 ( 2 ) 对无励磁调压变压器投运前要测绕组直流电阻试验，试验正常后方可 投入运行。 ( 3 ) 对经常过负荷运行的变压器或发生严重出口短路的变压器要及时测直 流电阻和进行油色谱分析。 2 1 2 引线接头故障 这类故障约占过热故障的1 3 1 5 ，主要出现在变压器低压绕组与套管的 连接处。这种接触为固定接触，一般是由于安装或检修后，套管连接螺丝没拧紧 或变压器运行在大电流下，接触面氧化、腐蚀和污染，逐渐形成较大的接触电阻， 最终形成过热性故障，严重时会使接头烧毁、有机绝缘炭化而导致变压器烧毁。 例如：某地区多起变压器过热故障的原因都属于变压器低压绕组与套管的电接触 性问题。有的使气体继电器动作，有的使变压器冒烟，有的使变压器被迫停运， 特别当变压器长期过负荷运行时，更容易发生这类故障并损坏。在中、小型用户 配电变压器中，这类故障占故障率的5 0 。 这类故障的检出也主要靠直流电阻测试和油色谱，但油色谱特征气体中c o 、 c 0 2 含量相对较高。近来红外测湿技术也可以较准确诊断此类故障。 针对此类故障所采取的措施如下 ( 1 ) 对大型电力变压器，安装或检修后要做直流电阻试验并进行油色谱分析。 ( 2 ) 对运行中的变压器，用红外测温仪进行在线检测，若发现局部过热应立 即做油色谱分析，直流电阻试验，停电检查。 2 1 3 铁心故障 这类故障约占过热故障的3 3 ，铁心故障最主要的是铁心多点接地故障，其 次还需注意铁心内部片间短路。 电力变压器正常运行时其铁芯只允许有一点接地，因为铁芯多点接地可能使 9 河海大学硕士论文 不同接地点在磁场中感应出不同电位，形成环流，该电流会引起局部过热，导致绝 缘油分解，还可能烧损铁芯，使变压器不能正常运行。 2 1 3 1 变压器铁芯多点接地故障的原因有以下6 种： ( 1 ) 铁芯装配及引线焊接过程中遗留的金属异物 2 ) 铁轭的压钉碰住铁轭。 ( 3 ) 在运输或运行过程中，由于振动造成夹件绝缘移位，造成铁芯与夹件接 触。 ( 4 ) 基建安装工作疏忽，未将变压器油箱上酌定位钉卸掉。 ( 5 ) 变压器油箱内留有安装遗留的诸如螺母、螺钉等异物。 ( 6 ) 上、下夹件与铁轭间的垫块受潮或表面附着油泥，使其绝缘降低。 2 1 3 | 2 变压器铁芯多点接鲍故障的诊断； ( 1 ) 油色谱法：主要采用四比值法， 即当罢：1 3 晋 1 ，蹉兆器 c 2 i - 1 4 ，c 2 h 2 占总烃的2 1 一般过热性故障 以下 河海大学硕士论文 总烃，c h 4 1 0 0 p p m 并占烃氢总量的 3局部放电 9 0 以上，c h 4 占总烃7 5 以上 总烃不高，c 2 h 2 1 0 p p m ，并且一般占总烃 4 火花放电的2 5 以上，h 2 一般占烃氢总量的2 7 以上c 2 h 4 占总烃1 8 以下 总烃高，c 2 h 2 占总烃的1 8 6 5 ，h 2 占 5电弧放电 烃氢总量的2 7 以上 总烃高，c 2 h 2 占总烃的5 5 1 8 ，h 2 占 6 过热兼电弧放电 烃氢总量的2 7 以下 ( 2 ) i e c 三比值法 三比值法是i e c 推荐的一种方法，它实际上是罗杰斯比值法的一种改进。 该方法是通过计算c 2 h 2 c e h 4 、c h 4 h 2 、c 2 h 4 c 2 h 6 三种比值。根据已知的 编码规则和分类方法，查表确定故障性质。三比值法在变压器故障诊断中发挥了 重要作用，但是该方法在应用中存在以下几个问题：1 只有根据各组分含量的注 意值或产气速率的注意值有理由判断可能存在故障时，才能进步用三比值法判 断故障性质，换言之，当油中特征气体含量或产气速率未达到注意值时，不宜应 用三比值法进行判断；2 在实际诊断过程中，有时会出现编码缺损的情况，即根 据编码规则和分类方法得到的编码超出了已知的编码列表，因而无法确定故障性 质；3 当多种故障同时发生时，三比值法难以区分。 三比值法编码规则和分类方法相关列表及相应故障性质分别如表2 5 、表 2 6 所示。 表2 5三比值法编码规则 比值范围的编码 气体的比值范围 c 2 h e c 2 h 4c h 4 h 2c 2 h 4 c 2 i - 1 6 32 22 表2 6i e c 三比值法判断故障性质列表 比值范围编码 序号故障性质 c 2 h 2 c 2 t lc i - 1 4 h 2c 2 h 4 c 2 h 6 1无故障 0oo 2低能局部放电 0l o 3高能局部放电 1l0 4低能量的放电1 ，2 0l ，2 5高能量的放电 102 6低温过热 7 0 0 o22 2 2 2 t 3 过热故障严重程度及发展趋势的判断 当用特征气体法、三比值法判定变压器有过热故障后，可进一步用以下方法 判断过热故障严重程度。 绝对产气速率能较好地反映出故障性质和发展程度，无论纵比( 与历史数据 比) 、横比( 与同类产品比) ，均有较好的可比性。当设备经过真空滤油脱气后，宣及 时做好绝对产气速率的测量。建议用如下判断标准： n ) 总烃的绝对值小于注意值、总烃产气速率小于注意值，则变压器正常。 ( 2 ) 总烃大于注意值、但不超过注意值的3 倍，总烃产气速率小于注意值，则变 压器有故障，但发展缓慢，可继续运彳亍。 ( 3 ) 总烃大于注意值、但不超过注意值的3 倍，总烃产气速率为注意值的1 2 倍，则变压器有故障，应缩短周期，密切注意故障发展a ( 4 ) 总烃大于注意值的3 倍，总烃产气速率大于注意值的3 倍，则设备有严重故 1 7 河海大学硕士论文 障，发展迅速，应立即采取必要的措施，有条件时可进行吊罩检修。 对于故障的发展趋势，可用下法判断： 对大量过热性故障变压器的油色谱试验分析结果表明 9 】，变压器内部存在 潜伏性故障时，c1 + c 2 在随时间的变化曲线上主要有两种表现形式：一种是c1 + c 2 与时间大致上成比例增长关系；另一种是ci + c 2 随时间变化没有明显的递增 关系，而是出现时增时减的现象。对于第一种曲线，过热常常会从低温逐步发展成 为高温，甚至有的迅速发展为电弧放电而造成变压器损坏事故，因此对