外文翻譯----電弧對變壓器油中溶解氣體成分的影響

畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 題 目 : 電弧對變壓器油中溶解氣體成分的影響 院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止日期： 地 點(diǎn) : 附 件： 1.外文資料翻譯譯文； 2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日 附件 1：外文資料翻譯譯文 電弧 對 變壓器油中溶解氣體成分的 影響 SUWARNO 萬隆 科技 學(xué)院 電氣工程和信息 學(xué)院 摘要 ： 在電力系統(tǒng) 中 ，變壓器轉(zhuǎn)換電壓 等級的 方面發(fā)揮了重要作用。電力變壓器的一個重要組成部分 是絕緣 。一般來說，固體和液體絕緣被廣泛使用。在以高電場 為特征 的電 力變壓器操作過程中 ， 電弧可能發(fā)生的一個薄弱點(diǎn)。電弧可能會降低 變壓器 油以及固體絕緣材料 的絕緣性 。它可以提高的 變壓器 油中溶解氣體 量 。最近， 變壓器油中溶解的氣體的分析成為檢測變壓器狀態(tài)的一個重要方法 。本文報(bào)道的 是 實(shí)驗(yàn) 狀態(tài)下 電弧 對 變壓器油 中溶解氣體的影響 。 樣品中包括不同系列的變壓器油。在試驗(yàn)中使用多針平面電極產(chǎn)生電弧。在交流電的作用下，樣品接受電弧的沖擊。電弧受到分離的電極和電弧限制器的控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電弧的作用使得變壓器油中可燃?xì)怏w的濃度增加了，如氫氣，乙烷，乙烯和乙炔。我們 使用 關(guān)鍵 氣體，羅杰的比率和杜瓦爾三 角 等 方法 對相關(guān)氣體進(jìn)行分析 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述方法都得到了相似的結(jié)論。同時， 油中溶解氣體分析還表明， 過熱是由于嚴(yán)重的電弧作用引起的 。 關(guān)鍵字 ： 油中溶解氣體分析 ； 變壓器油 ； 電弧 ； 可燃?xì)怏w分析法 ； 主要?dú)怏w 分析法；羅杰 比例法； 杜瓦爾三角 。 1 引言 在電力系統(tǒng)中，最為重要的裝置是變壓器。一般來說，以絕緣紙形式為特點(diǎn)的固體絕緣用來包裹變壓器的線圈。同時，也經(jīng)常使用變壓器油作為液體絕緣。在變壓器的運(yùn)行過程中，可能會有氣體溶解在液體介質(zhì)中。油中溶解氣體產(chǎn)生的原因在于變壓器的故障運(yùn)行狀態(tài)，例如電弧放電，電暈放電（低能量 電?。?，變壓器油過熱，絕緣紙的過熱導(dǎo)致的纖維素分解等等。分析變壓器油中溶解的氣體可以對變壓器處于何種故障狀態(tài)進(jìn)行判斷。同時，這些處于溶解狀態(tài)的可燃?xì)怏w同樣也十分危險(xiǎn)， 因?yàn)樗鼈儠?dǎo)致變壓器的燃燒甚至爆炸。這些可燃?xì)怏w中最經(jīng)常出現(xiàn)的有氫氣，乙烷，乙烯和乙炔。變壓器油受熱分解是這些氣體產(chǎn)生的原因。 電弧放電是變壓器中經(jīng)常出現(xiàn)的故障，同時也是油中氣體產(chǎn)生的一個重要的原因。本文探討基于電弧作用下對變壓器油中溶解氣體的影響。 在這篇文章中，將討論幾種分析有中溶解氣體的方法。這些方法包括總可燃?xì)怏w法，關(guān)鍵氣體法，羅杰比 例法，大衛(wèi)三角形法。其中的任何一種方法都是用來驗(yàn)證通過對變壓器油中溶解氣體的分析來判斷變壓器故障運(yùn)行狀態(tài)的有效性。 2 試驗(yàn) 2.1 樣品 用于試驗(yàn)的變壓器油樣品主要來源于兩種商業(yè)用油 M,C。變壓器油被廣泛的使用在在印度尼西亞的電力系統(tǒng)中。上述的兩種樣品各處在 10 中不同的試驗(yàn)狀態(tài)下。因此，在試驗(yàn)中一共有 20 個樣品。樣品及其試驗(yàn)狀態(tài)見表 1. 表 1 樣品及其處理方式 油品 樣品 處理方式 電弧產(chǎn)生電壓（ KV） 電弧作用時間 (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 電極布置 本實(shí)驗(yàn)使用鋼制六平行針頭作為電弧產(chǎn)生的電極。針狀電極的針頭曲率半徑為3um。 針狀電 極與平板電極間的距離分別為 1， 2， 3mm，用來檢測不同狀況下電弧的能量變化。每一個樣品都由交流電作用，在針狀電極產(chǎn)生的電弧下進(jìn)行測試。一系列的電阻用來限制電路中通過的電流。電極設(shè)置與實(shí)驗(yàn)電路如圖 1 所示。 圖 1 試驗(yàn)中電弧產(chǎn)生電路 外加電壓為 12， 20， 24 千伏。每個樣品上面的電弧作用時間都為 5， 10， 15 分鐘。 2.3 溶解氣體分析 本實(shí)驗(yàn)使用惠普 6890 與 7649 自動液體監(jiān)測儀作為可燃?xì)怏w的色譜分析儀。變壓器油溶解氣體分析采用總可燃?xì)怏w分析法，羅杰比例法，大衛(wèi)三角形法及關(guān)鍵氣體法。 3 試驗(yàn)結(jié)果及其分 析 3.1 基于電弧電壓的氣體產(chǎn)生量 單位： ppm 圖 2 電壓與可燃?xì)怏w產(chǎn)生量之間的關(guān)系 （ a）樣品 M（ b）樣品 C 圖 2 顯示了油樣品中所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w量與外加電壓的關(guān)系。高電壓能夠產(chǎn)生大的電弧。相關(guān)數(shù)據(jù)指出，乙炔是所有變壓器油樣品中受電弧影響而產(chǎn)生的最多的可燃性氣體。相關(guān)數(shù)據(jù)也指出，可燃?xì)怏w的產(chǎn)生量幾乎與電壓增加成正比（確切說是與電壓的二次方成正比）。從此可知，油中可燃?xì)怏w的產(chǎn)生來源于電弧能量。而電弧的產(chǎn)生來源于電壓中的能量。 圖 3 顯示了總可燃?xì)怏w的產(chǎn)生量與電弧電壓的關(guān)系。與單種氣體相類似，總可燃?xì)怏w量與電壓同樣不成線形關(guān)系。 圖 3 總可燃?xì)怏w量與電弧電壓的關(guān)系 3.2 基于電弧作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w的影響 圖 4 20KV 電弧作用時間與可燃?xì)怏w產(chǎn)生量的關(guān)系 （ a） M 樣品（ b） C 樣品 圖 4 顯示了樣品 M 與樣品 C 中的溶解的可燃?xì)怏w量與電弧作用時間的關(guān)系。圖中顯示了可燃?xì)怏w的增長量與電弧的作用時間基本上呈線性的關(guān)系。相似的趨勢同同樣顯示了總可燃?xì)怏w量與電弧作用時間的關(guān)系，并如圖 5 所示。 圖 5 20KV 時總可燃?xì)怏w量與電弧作用 時間的關(guān)系 3.3 使用總可燃?xì)怏w法分析溶解氣體 總可燃?xì)怏w分析法是一種用來預(yù)測變壓器運(yùn)行狀態(tài)的方法。這種方法是基于IEEE C57 一 104-1991 和 ASTM D-3612 標(biāo)準(zhǔn)。每種樣品的分析結(jié)果如表 2 所示。 表 2 使用總可燃?xì)怏w分析的結(jié)果 樣品 條件 樣品 條件 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 中顯示在本實(shí)驗(yàn)中電 弧產(chǎn)生的大量氣體。各油樣品的條件從條件 1 轉(zhuǎn)換到條件 3 與 4，中間不包含條件 2。 3.4 用關(guān)鍵氣體法來解釋 這種用來分析變壓器油中溶解的氣體的的成份，并用其對相應(yīng)的關(guān)鍵氣體進(jìn)行比較，從而來預(yù)測變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，這已成為 IEEE C57.104 的方法。 M 與 C 樣本中的溶解氣體如圖 6 所示。表 3 顯示了使用變壓器油溶解氣體分析法分析過的結(jié)果。從表 3 中可知， M0 組和 C0 組處于正常狀態(tài)。樣品 M1-6 中顯示了電弧與關(guān)鍵氣體 C2H2 的關(guān)系。然而，在樣品 M7-M9 上加的電壓增長到 24KV 時，主要的關(guān)鍵氣體成為 C2H4。這一結(jié)果表明 ，高壓電弧釋放了大量的能量，使得附近的油溫大幅升高。這一結(jié)果同樣適用于樣品 C 系列。 圖 6 樣品中 M 與 C 氣體的組成成分 表 3 使用關(guān)鍵氣體分析法的分析結(jié)果 樣品 關(guān)鍵氣體 分析結(jié)果 M0 - 正常 M1-M6 C2H2 電弧放電 M7-M9 C2H4 變壓器油過熱 C0 - 正常 C1-C6 C2H2 電弧放電 C7-C9 C2H4 變壓器油過熱 3.5 用羅杰比例進(jìn)行分析溶解氣體 羅杰比例法是對這些油樣品進(jìn)行分析的主要方法。使用這個方法對油品進(jìn)行分析的工作已經(jīng)完成。分析診斷結(jié)果如表 4 所示 。表中的 C0 和 M0 處于正常狀態(tài)。M1-6 被診斷為持續(xù)電弧放電， M7-M9 被診斷為過熱。 C 樣品有類似的結(jié)果。上述結(jié)果表明，持續(xù)的大電弧放電是導(dǎo)致變壓器油過熱的主要原因。 表 4 使用羅杰比例法的分析結(jié)果 樣品 羅杰比例 分析結(jié)果 R1 R4 R5 R2 M0 0 - - - 正常 M1-M6 0 - 1 1 電弧或低能量放電 M7-M9 0 - 1 0 變壓器油過熱 C0 0 - - - 正常 C1-C6 0 - 1 1 電弧或低能量放電 C7-C9 0 - 1 0 變壓器油過熱 3.6 使用 大衛(wèi)三角形來分析溶解氣體 大衛(wèi)三角形法主要使用三種關(guān)鍵氣體來分析變壓器油的狀態(tài)。它們分別是甲烷，乙烯及乙炔。通過使用這三種氣體的組成的變化，可以對變壓器油進(jìn)行分析。具體的分析過程見圖 7 如果坐標(biāo)定位在 PD 區(qū)，則說明存在局部放電的故障。 T1 去表明了在 300 與 700之間的過熱故障，同時， T3 區(qū)表明了超過 700 度的過熱故障。 D1 區(qū) 顯示出低能量放電（火花） 而 D2 是高能量放電（電?。?。 DT 區(qū)是 一個混合區(qū) ， 里面同時包含著放電與過熱的故障。 圖 7 大衛(wèi)三角形 表 5 使用大衛(wèi)三角形法分析的結(jié)果 樣品 區(qū)域 分析結(jié) 果 M0 - 正常 M1-M6 D1 低能量放電（電火花） M7-M9 T3 高溫過熱（大于 700） N0 - 正常 C0 - 正常 C7-C8 D1 低能量放電（電火花） C9 T3 高溫過熱（大于 700） 表 5顯示。 M0C0處于正常狀態(tài)， M1-6被診斷為持續(xù)低能量電火花放電， M7-M9被診斷為過熱。 M9 被診斷為超過 700 的嚴(yán)重過熱。樣品 C 也能得到類似的結(jié)果。上述結(jié)論表明，大衛(wèi)三角