變壓器絕緣故障在線監(jiān)測技術(shù)解讀

1、H2、CO2、N2、CH4、C2H2、C2歡迎訪問 Freekaoyan 論文站變壓器絕緣故障在線監(jiān) 測技術(shù)歡迎訪問 Freekaoyan 論文站摘 要：分析了變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測技術(shù)原理，提出以滲透氣體 膜、多氣體傳感器檢測油中多種氣體為特征的變壓器六種溶解氣體在線監(jiān)測方 法。通過對(duì)內(nèi)江大洲壩變電站的主變壓器上實(shí)施變壓器油中六種溶解氣體在線 監(jiān)測的具體應(yīng)用分析，整體裝置運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，具備在線監(jiān)測的能力， 并有效發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，可以作為變壓器狀態(tài)檢修的依據(jù) .關(guān)鍵詞： 變電站；變壓器；溶解氣體；在線監(jiān)測技術(shù)1 在線監(jiān)測裝置的基本結(jié)構(gòu)及原理 國內(nèi)目前的一些典型油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置

2、，其中大多數(shù)是針對(duì)H2 或C2H2 單一氣體居多 。對(duì)于油中多種溶解氣體在線監(jiān)測，目前運(yùn)行的裝置仍主要 采用色譜柱將氣室中的混合氣體依次分離，統(tǒng)一由傳感器采集信號(hào)，送到中心 處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和診斷。近幾年來在此基礎(chǔ)上，隨著對(duì)多傳感器的研究 和多傳感器測試技術(shù)的發(fā)展，已研制出復(fù)合分布式傳感器，將多個(gè)具有不同工 作溫度和不同工藝的常規(guī)金屬氧化物傳感器組合，構(gòu)成一個(gè)傳感器陣列，當(dāng)給 出混合氣體（ H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6 等）后，不同傳感器單元分別響應(yīng) 各自的特征氣體，并通過一定的軟件處理方法排除其余氣體的干擾誤差，這樣 就取消了色譜柱，為新一代變壓器油中多種溶解氣體在線

3、監(jiān)測裝置開發(fā)奠定了 基礎(chǔ)。盡管近幾年來日本、美國等已開發(fā)出九種氣體H4、GHb、CO和 C2的在線監(jiān)測裝置或便攜式的自動(dòng)分析裝置，但從IEC導(dǎo)則和H2、CH4、中國現(xiàn)行 DL/T 722-2000 導(dǎo)則來看，改良的三比值法仍是診斷故障性質(zhì)、種 類、程度的主要判據(jù)，也就是說，正確、穩(wěn)定地在線監(jiān)測變壓器油中CH4、C2H2、CH6五種溶解氣體是發(fā)展的方向，或者將反映固體絕緣故障特征的 CC CC一并考慮在內(nèi)，即監(jiān)測五種至七種特征氣體。這里僅介紹以高分子聚合 物分離膜分離氣體的在線監(jiān)測裝置：采用分布式傳感器分辨并檢測氣體，其基 本結(jié)構(gòu)為油氣分離單元、氣體檢測單元、診斷控制單元。復(fù)合分布式傳感器將多個(gè)

4、具有不同工藝和不同材料組成的金屬氧化物傳感 器構(gòu)成一個(gè)傳感器陣列，當(dāng)給出混合氣體（H2, CC CH、GH4、GH2、C2H6）后， 不同傳感器單元分別響應(yīng)各自的特征氣體，這種檢測方法是充分利用了不同氣 體傳感器分辨氣體的能力。器）具有一定速度的被測氣體瞬間接觸傳感器，不僅大大改善了傳感器的峰 同時(shí)減少了被測氣體在傳感器上的滯留時(shí)間，延長了傳感器的使用壽命。 這類裝置監(jiān)測原理簡單，但對(duì)氣體傳感器的要求極高（采用分布式傳感 ，維護(hù)工作量小，檢測靈敏度高，特別是對(duì)變壓器故障敏感的 C2H2 的檢測采用F46膜實(shí)現(xiàn)油氣的自動(dòng)分離，氣體傳感器平時(shí)不接觸被測氣體，待裝置 檢測時(shí)由空氣作為載氣將定量管中的

5、被測氣體帶出同時(shí)接觸分布式氣體傳感 器， 值，靈敏度達(dá)到1卩L/L,完全滿足工程實(shí)際的要求，是變壓器油中六種溶解氣體在 線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向。2在內(nèi)江大洲壩變電站具體應(yīng)用分析C2H濃度內(nèi)江大洲壩變電站3號(hào)主變壓器于2002年12月進(jìn)行油色譜化驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn) GH濃度超標(biāo)（大于5卩L/L ）, 2003年3月停電常規(guī)預(yù)防性試驗(yàn)期間進(jìn)行了濾 油處理，變壓器正常運(yùn)行1個(gè)月后，2003年4月12日油色譜化驗(yàn)C2H為 2.6卩L/L ,由于生產(chǎn)任務(wù)重難以停電檢查問題原因，為了進(jìn)一步確定 的變化趨勢(shì)，于2003年5月安裝SPJC-5型變壓器油中六種溶解氣體在線監(jiān)測 裝置，并于當(dāng)月投運(yùn)，每隔3天監(jiān)測一組色譜數(shù)據(jù)，

6、進(jìn)行連續(xù)的跟蹤監(jiān)視。通 過在線監(jiān)測數(shù)據(jù)（如表1所示）發(fā)現(xiàn)，6月下旬開始，QH濃度有明顯上升的趨 勢(shì)，至2003年8月上旬，CH濃度為5.6卩L/L ,大于閥值5卩L/L ,以后還是 有緩慢的增加。為了分析問題的原因，期間加強(qiáng)了常規(guī)油色譜監(jiān)視（檢測數(shù)據(jù) 如表2所示），并對(duì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和離線測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比（如圖 1所示）。由表1、表2及圖1中CH的變化趨勢(shì)可以看出，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與離線監(jiān)測數(shù)據(jù)的趨勢(shì)一致，并反映出6月下旬開始，Gf濃度有明顯上升的趨勢(shì)，至 2003年8月上旬，Gh2濃度已大于注意閥值5卩L/L ,以后還是有緩慢的增加。 針對(duì)上述事實(shí)，生產(chǎn)技術(shù)科專責(zé)工程師采用規(guī)程的 國際改良電協(xié)研究

7、法分析： 三比值編碼為 102碼，診斷結(jié)果為高能量放電。而在線監(jiān)測診斷裝置采用模糊 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合專家系統(tǒng)綜合故障判別方法，診斷結(jié)論為低能量局部放電兼高溫 過熱。這表明 3 號(hào)主變色譜在線監(jiān)測裝置準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)了潛伏性絕緣故障和缺 陷，對(duì)實(shí)施 3 號(hào)主變狀態(tài)維修起到了關(guān)鍵作用。3 結(jié)論 對(duì)于變壓器油中溶解氣體色譜分析的在線監(jiān)測方法，雖然仍以油中溶解氣 體為反映故障的特征量，但它是直接在變壓器現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)油色譜的定時(shí)在線智能 化監(jiān)測與故障診斷。這樣，不僅可以及時(shí)掌握變壓器的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)和跟蹤 存在的潛伏性故障，并且可以及時(shí)根據(jù)專家系統(tǒng)對(duì)故障自動(dòng)進(jìn)行診斷，以便運(yùn) 行人員迅速作出處理。同時(shí)，可以降低常規(guī)油色

8、譜分析法的誤差，提高故障診 斷的可靠性?？梢栽谥骺厥覍?duì)變電站每臺(tái)主變的油色譜分析進(jìn)行巡回在線監(jiān) 測。根據(jù)需要，還可以實(shí)現(xiàn)反映變壓器電氣異常的多特征量（色譜、局放、介 損等）的在線智能化監(jiān)測和對(duì)故障綜合評(píng)判診斷以及與變電站其它在線監(jiān)測與 診斷裝置聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站運(yùn)行工況的在線智能化監(jiān)測與診斷。除此以 外，從變壓器運(yùn)行可靠性的重要性和變壓器與油色譜在線監(jiān)測裝置的價(jià)格比來 看，采用在線監(jiān)測裝置在技術(shù) >' target='_blank' class='infotextkey'> 經(jīng)濟(jì)上都有顯著的優(yōu)勢(shì)，既提高了變電站運(yùn)行 的 >' targ