電力變壓器固體絕緣故障分析論文

1、電力變壓器固體絕緣故障分析論文 引言 為了使設(shè)備的外形尺寸保持在可以接受的水平，現(xiàn)代變壓器的設(shè)計采用了更為緊湊的絕緣方式，在運行中其內(nèi)部各組件間的絕緣所需承受的熱和電應力水平顯著升高。110kv及以上等級的大型電力變壓器主要采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)，主要的絕緣材料是絕緣油和絕緣紙、紙板。 當變壓器內(nèi)部故障涉及固體絕緣時，無論故障的性質(zhì)如何，通常認為是相當嚴重的。因為一旦固體材料的絕緣性能受到破壞，很可能進一步發(fā)展成主絕緣或縱絕緣的擊穿事故。所以纖維材料劣化引起的影響在故障診斷中格外受到重視。而且，如能確定變壓器發(fā)生異常或故障時是否涉及固體絕緣，也就初步確定了故障的部位，對設(shè)備檢修工作很有幫助。 本文通

2、過研究在故障涉及固體絕緣時，其它特征氣體組分與co、co2間的伴生增長情況，提出了一種動態(tài)分析變壓器絕緣故障的方法。并著手建立故障氣體的增長模式，為預測故障的發(fā)展提供了新的判據(jù)。 1、判斷固體絕緣故障的常規(guī)方法 co、co2是纖維材料的老化產(chǎn)物，一般在非故障情況下也有大量積累，往往很難判斷經(jīng)分析所得的co、co2含量是因纖維材料正常老化產(chǎn)生的，還是故障的分解產(chǎn)物。 月崗淑郎1研究了使用變壓器單位紙重分解并溶于油中的碳的氧化物總量，即（co+co2）mlg（紙）來診斷固體絕緣故障。但是，已投運的變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、選用材料和油紙比例隨電壓等級、容量、型號及生產(chǎn)工藝的不同而差別很大，不可能逐一計算每

3、臺變壓器中絕緣紙的合計質(zhì)量，該方法因?qū)嶋H操作困難，難以應用；并且，考慮全部紙重在分析整體老化時是比較合理的，如故障點僅涉及固體絕緣很小的一部分時，使用這種方法也很難比單獨考慮co、co2含量更有效。 iec5992推薦以co/co2的比值作為判據(jù)，來確定故障與固體絕緣間的關(guān)系。認為co/co20.33或0.09時表示可能有纖維絕緣分解故障，在實踐中這種方法也有相當大的局限性3。本文對59例過熱性故障和69例放電性故障進行了統(tǒng)計。結(jié)果表明，應用co/co2比例的方法正判率僅為49.2%，這種方法對懸浮放電故障的識別正確率較高，可達74.5%；但對圍屏放電的正判率僅為23.1%. 2、固體絕緣故障

4、的動態(tài)分析方法 新的預防性試驗規(guī)程規(guī)定，運行中330kv及以上等級變壓器每隔3個月進行一次油中溶解氣體分析，但目前很多電業(yè)局為保證這些重要設(shè)備的安全，有的已將該時間間隔縮短為1個月。也有部分電業(yè)局已開展了油色譜在線監(jiān)測的嘗試，這為實現(xiàn)故障的連續(xù)追蹤，提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。 電力變壓器內(nèi)部涉及固體絕緣的故障包括：圍屏放電、匝間短路、過負荷或冷卻不良引起的繞組過熱、絕緣浸漬不良等引起的局部放電等。無論是電性故障或過熱故障，當故障點涉及固體絕緣時，在故障點釋放能量的作用下，油紙絕緣將發(fā)生裂解，釋放出co和co2.但它們的產(chǎn)生不是孤立的，必然因絕緣油的分解產(chǎn)生各種低分子烴和氫氣，并能通過分析各特征氣體

5、與co和co2間的伴生增長情況，來判斷故障原因。 判斷故障的各特征氣體與co和co2含量間是否是伴隨增長的，需要一個定量的標準。本文通過對變壓器連續(xù)色譜監(jiān)測的結(jié)果進行相關(guān)性分析，來獲得對這一標準的統(tǒng)計性描述。這樣可以克服溶解氣體累積效應的影響，消除測量的隨機誤差干擾。 本文采用pearson積矩相關(guān)來衡量變量間的關(guān)聯(lián)程度，被測變量序列對（xi，yi），i1，相關(guān)系數(shù)的顯著性選擇兩種檢驗水平：以1%作為變量是否顯著相關(guān)的標準，而以5%作為變量間是否具有相關(guān)性的標準。即：當相關(guān)系數(shù)0.01時，認為變量間是顯著相關(guān)的；0.05時，二者沒有明確的關(guān)聯(lián)。0.01、0.05的取值與抽樣個數(shù)n有關(guān)，可通過查

6、相關(guān)系數(shù)檢驗表獲得。 由于co為纖維素劣化的中間產(chǎn)物，更能反映故障的發(fā)展過程，故通過對故障的主要特征氣體與co的連續(xù)監(jiān)測值進行相關(guān)性分析可進一步判斷故障是否涉及固體絕緣。當通過其它分析方法確定設(shè)備內(nèi)部存在放電性故障時，可以co與h2的相關(guān)程度作為判斷電性故障是否與固體絕緣有關(guān)的標準；而過熱性故障則以co與ch4的相關(guān)性作為判斷標準。通過對59例過熱性故障和69例放電性故障實例的分析。 這種方法在一定程度上可以反映故障的嚴重程度，在過熱性故障的情況下，如果co不僅與ch4有較強的相關(guān)性，還與c2h4相關(guān)，表明故障點的溫度較高；而在發(fā)生放電性故障時，如果co與h2和c2h2都有較強的相關(guān)性，說明故

7、障的性質(zhì)可能是火花放電或電弧放電。 3故障的發(fā)展趨勢 確認故障類型后，如能進一步了解故障的發(fā)展趨勢，將有助于維修計劃的合理安排。而產(chǎn)氣速率作為判斷充油設(shè)備中產(chǎn)氣性故障危害程度的重要參數(shù)，對分析故障性質(zhì)和發(fā)展程度（包括故障源的功率、溫度和面積等）都很有價值4。 通過回歸分析，可將這3種典型模式歸納為： （a）正二次型：總烴隨時間的變化規(guī)律大致為cia.t2b.tc（a0），即產(chǎn)氣速率=a.t+b不斷增大，與時間成正比。這常與突發(fā)性故障相對應，故障功率及所涉及的面積不斷變大，這種故障增長模式往往非常危險。 （b）負二次型：總烴和產(chǎn)氣速率的變化規(guī)律與（a）相同，只是a0.即總烴ci增高到一定程度后，

8、在該值附近波動而不再發(fā)生顯著變化。多與逐漸減弱的或暫時性的故障形式相對應，如在系統(tǒng)短路情況下的繞組過熱及系統(tǒng)過電壓情況下發(fā)生的局部放電等。 （c）一次型：即線性增長模型，是一種與穩(wěn)定存在的故障點相對應的產(chǎn)氣形式。總烴的變化規(guī)律為cik.tj，產(chǎn)氣速率為固定的常數(shù)k，通常只有當故障產(chǎn)氣率k或總烴ci大于注意值時才認為故障嚴重。 本文對59例過熱性故障和69例放電性故障變壓器總烴含量的增長模式與故障嚴重程度的對應關(guān)系進行了統(tǒng)計，結(jié)果如表2所示。 4、實例分析 故障產(chǎn)氣的增長模型為正二次型，在較短的時間里產(chǎn)氣速率呈明顯的增長趨勢，是一種發(fā)展迅速的故障，反映出故障功率及故障所涉及的面積在不斷變大。 1985年3月14日進行吊芯檢查發(fā)現(xiàn)，高壓線圈與低壓線圈間圍屏有7層存在不同程度的燒傷、穿孔、爬電等明顯的樹枝狀放電痕跡，屬圍屏放電故障，與分析結(jié)果相符。 5、結(jié)論 a.電力變壓器油中溶解氣體的產(chǎn)生總有其內(nèi)在的原因，根據(jù)故障的主要特征氣體與co的伴生增長情況，即可判斷故障點是否涉及固體絕緣。這種方法基本上不受累積效應的影響，不存在注意值的限制，可以隨時分析溶解氣體的變化規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的潛伏性故障