外文翻译----电弧对变压器油中溶解气体成分的影响

毕业设计 (论文 )外文资料翻译 题 目 : 电弧对变压器油中溶解气体成分的影响 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 起止日期： 地 点 : 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年 月 日 附件 1：外文资料翻译译文 电弧 对 变压器油中溶解气体成分的 影响 SUWARNO 万隆 科技 学院 电气工程和信息 学院 摘要 ： 在电力系统 中 ，变压器转换电压 等级的 方面发挥了重要作用。电力变压器的一个重要组成部分 是绝缘 。一般来说，固体和液体绝缘被广泛使用。在以高电场 为特征 的电 力变压器操作过程中 ， 电弧可能发生的一个薄弱点。电弧可能会降低 变压器 油以及固体绝缘材料 的绝缘性 。它可以提高的 变压器 油中溶解气体 量 。最近， 变压器油中溶解的气体的分析成为检测变压器状态的一个重要方法 。本文报道的 是 实验 状态下 电弧 对 变压器油 中溶解气体的影响 。 样品中包括不同系列的变压器油。在试验中使用多针平面电极产生电弧。在交流电的作用下，样品接受电弧的冲击。电弧受到分离的电极和电弧限制器的控制。实验结果表明，电弧的作用使得变压器油中可燃气体的浓度增加了，如氢气，乙烷，乙烯和乙炔。我们 使用 关键 气体，罗杰的比率和杜瓦尔三 角 等 方法 对相关气体进行分析 。 实验结果表明，上述方法都得到了相似的结论。同时， 油中溶解气体分析还表明， 过热是由于严重的电弧作用引起的 。 关键字 ： 油中溶解气体分析 ； 变压器油 ； 电弧 ； 可燃气体分析法 ； 主要气体 分析法；罗杰 比例法； 杜瓦尔三角 。 1 引言 在电力系统中，最为重要的装置是变压器。一般来说，以绝缘纸形式为特点的固体绝缘用来包裹变压器的线圈。同时，也经常使用变压器油作为液体绝缘。在变压器的运行过程中，可能会有气体溶解在液体介质中。油中溶解气体产生的原因在于变压器的故障运行状态，例如电弧放电，电晕放电（低能量 电弧），变压器油过热，绝缘纸的过热导致的纤维素分解等等。分析变压器油中溶解的气体可以对变压器处于何种故障状态进行判断。同时，这些处于溶解状态的可燃气体同样也十分危险， 因为它们会导致变压器的燃烧甚至爆炸。这些可燃气体中最经常出现的有氢气，乙烷，乙烯和乙炔。变压器油受热分解是这些气体产生的原因。 电弧放电是变压器中经常出现的故障，同时也是油中气体产生的一个重要的原因。本文探讨基于电弧作用下对变压器油中溶解气体的影响。 在这篇文章中，将讨论几种分析有中溶解气体的方法。这些方法包括总可燃气体法，关键气体法，罗杰比 例法，大卫三角形法。其中的任何一种方法都是用来验证通过对变压器油中溶解气体的分析来判断变压器故障运行状态的有效性。 2 试验 2.1 样品 用于试验的变压器油样品主要来源于两种商业用油 M,C。变压器油被广泛的使用在在印度尼西亚的电力系统中。上述的两种样品各处在 10 中不同的试验状态下。因此，在试验中一共有 20 个样品。样品及其试验状态见表 1. 表 1 样品及其处理方式 油品 样品 处理方式 电弧产生电压（ KV） 电弧作用时间 (min) M M0 0 0 M1 12 5 M2 12 10 M3 12 15 M4 20 5 M5 20 10 M6 20 15 M7 24 5 M8 24 10 M9 24 15 C C0 0 0 C1 12 5 C2 12 10 C3 12 15 C4 20 5 C5 20 10 C6 20 15 C7 24 5 C8 24 10 C9 24 15 2.2 电极布置 本实验使用钢制六平行针头作为电弧产生的电极。针状电极的针头曲率半径为3um。 针状电 极与平板电极间的距离分别为 1， 2， 3mm，用来检测不同状况下电弧的能量变化。每一个样品都由交流电作用，在针状电极产生的电弧下进行测试。一系列的电阻用来限制电路中通过的电流。电极设置与实验电路如图 1 所示。 图 1 试验中电弧产生电路 外加电压为 12， 20， 24 千伏。每个样品上面的电弧作用时间都为 5， 10， 15 分钟。 2.3 溶解气体分析 本实验使用惠普 6890 与 7649 自动液体监测仪作为可燃气体的色谱分析仪。变压器油溶解气体分析采用总可燃气体分析法，罗杰比例法，大卫三角形法及关键气体法。 3 试验结果及其分 析 3.1 基于电弧电压的气体产生量 单位： ppm 图 2 电压与可燃气体产生量之间的关系 （ a）样品 M（ b）样品 C 图 2 显示了油样品中所产生的可燃气体量与外加电压的关系。高电压能够产生大的电弧。相关数据指出，乙炔是所有变压器油样品中受电弧影响而产生的最多的可燃性气体。相关数据也指出，可燃气体的产生量几乎与电压增加成正比（确切说是与电压的二次方成正比）。从此可知，油中可燃气体的产生来源于电弧能量。而电弧的产生来源于电压中的能量。 图 3 显示了总可燃气体的产生量与电弧电压的关系。与单种气体相类似，总可燃气体量与电压同样不成线形关系。 图 3 总可燃气体量与电弧电压的关系 3.2 基于电弧作用而产生可燃气体的影响 图 4 20KV 电弧作用时间与可燃气体产生量的关系 （ a） M 样品（ b） C 样品 图 4 显示了样品 M 与样品 C 中的溶解的可燃气体量与电弧作用时间的关系。图中显示了可燃气体的增长量与电弧的作用时间基本上呈线性的关系。相似的趋势同同样显示了总可燃气体量与电弧作用时间的关系，并如图 5 所示。 图 5 20KV 时总可燃气体量与电弧作用 时间的关系 3.3 使用总可燃气体法分析溶解气体 总可燃气体分析法是一种用来预测变压器运行状态的方法。这种方法是基于IEEE C57 一 104-1991 和 ASTM D-3612 标准。每种样品的分析结果如表 2 所示。 表 2 使用总可燃气体分析的结果 样品 条件 样品 条件 M0 1 C0 1 M1 3 C1 3 M2 3 C2 3 M3 3 C3 3 M4 4 C4 4 M5 4 C5 4 M6 4 C6 4 M7 4 C7 4 M8 4 C8 4 M9 4 C9 4 表 2 中显示在本实验中电 弧产生的大量气体。各油样品的条件从条件 1 转换到条件 3 与 4，中间不包含条件 2。 3.4 用关键气体法来解释 这种用来分析变压器油中溶解的气体的的成份，并用其对相应的关键气体进行比较，从而来预测变压器的运行状态，这已成为 IEEE C57.104 的方法。 M 与 C 样本中的溶解气体如图 6 所示。表 3 显示了使用变压器油溶解气体分析法分析过的结果。从表 3 中可知， M0 组和 C0 组处于正常状态。样品 M1-6 中显示了电弧与关键气体 C2H2 的关系。然而，在样品 M7-M9 上加的电压增长到 24KV 时，主要的关键气体成为 C2H4。这一结果表明 ，高压电弧释放了大量的能量，使得附近的油温大幅升高。这一结果同样适用于样品 C 系列。 图 6 样品中 M 与 C 气体的组成成分 表 3 使用关键气体分析法的分析结果 样品 关键气体 分析结果 M0 - 正常 M1-M6 C2H2 电弧放电 M7-M9 C2H4 变压器油过热 C0 - 正常 C1-C6 C2H2 电弧放电 C7-C9 C2H4 变压器油过热 3.5 用罗杰比例进行分析溶解气体 罗杰比例法是对这些油样品进行分析的主要方法。使用这个方法对油品进行分析的工作已经完成。分析诊断结果如表 4 所示 。表中的 C0 和 M0 处于正常状态。M1-6 被诊断为持续电弧放电， M7-M9 被诊断为过热。 C 样品有类似的结果。上述结果表明，持续的大电弧放电是导致变压器油过热的主要原因。 表 4 使用罗杰比例法的分析结果 样品 罗杰比例 分析结果 R1 R4 R5 R2 M0 0 - - - 正常 M1-M6 0 - 1 1 电弧或低能量放电 M7-M9 0 - 1 0 变压器油过热 C0 0 - - - 正常 C1-C6 0 - 1 1 电弧或低能量放电 C7-C9 0 - 1 0 变压器油过热 3.6 使用 大卫三角形来分析溶解气体 大卫三角形法主要使用三种关键气体来分析变压器油的状态。它们分别是甲烷，乙烯及乙炔。通过使用这三种气体的组成的变化，可以对变压器油进行分析。具体的分析过程见图 7 如果坐标定位在 PD 区，则说明存在局部放电的故障。 T1 去表明了在 300 与 700之间的过热故障，同时， T3 区表明了超过 700 度的过热故障。 D1 区 显示出低能量放电（火花） 而 D2 是高能量放电（电弧） 。 DT 区是 一个混合区 ， 里面同时包含着放电与过热的故障。 图 7 大卫三角形 表 5 使用大卫三角形法分析的结果 样品 区域 分析结 果 M0 - 正常 M1-M6 D1 低能量放电（电火花） M7-M9 T3 高温过热（大于 700） N0 - 正常 C0 - 正常 C7-C8 D1 低能量放电（电火花） C9 T3 高温过热（大于 700） 表 5显示。 M0C0处于正常状态， M1-6被诊断为持续低能量电火花放电， M7-M9被诊断为过热。 M9 被诊断为超过 700 的严重过热。样品 C 也能得到类似的结果。上述结论表明，大卫三角