電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)課程論

1、 電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)課程論文 變壓器絕緣設(shè)計變壓器預(yù)防性試驗變壓器在線監(jiān)測變壓器在線監(jiān)測相關(guān)研究變壓器在線監(jiān)測的前沿與展望變壓器絕緣設(shè)計摘要：變壓器是電力系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備，變壓器絕緣是電力變壓器，特別是超高壓電力變壓器的重要組成部分。電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)及所用絕緣材料的可靠性，直接影響到電力變壓器運(yùn)行性能的可靠性。絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計是電力變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項重要且復(fù)雜的技術(shù)問題。本文將以其他變壓器絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)變壓器的絕緣設(shè)計。關(guān)鍵詞：變壓器；絕緣設(shè)計；主絕緣；縱絕緣0 引言變壓器自其誕生以來，絕緣問題就是它不可避免的技術(shù)問題。變壓器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其質(zhì)量高低直接影響著這

2、個電力系統(tǒng)的可靠性。電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)及所用絕緣材料的可靠性，直接影響到電力變壓器運(yùn)行性能的可靠性。電力變壓器向高電壓、大容量方向發(fā)展的同。各種產(chǎn)品都向高可靠性、節(jié)能型、環(huán)保型、緊湊型、個性化方向發(fā)展。各變壓器生產(chǎn)廠商，在研發(fā)高電壓、大容量產(chǎn)品的同時也在對現(xiàn)有產(chǎn)品性能進(jìn)行提高。如何設(shè)計、制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。已經(jīng)成為廣大電力系統(tǒng)的客戶和各大制造廠家共同關(guān)注的問題。1 變壓器絕緣的分類 變壓器的絕緣分為內(nèi)部絕緣與外部絕緣。外部絕緣指套管本身的外部絕緣和套管間及套管對地的絕緣。內(nèi)部絕緣包括主絕緣和縱絕緣。主絕緣是指繞組（或引線）對地對另一相或?qū)ν幌嗟钠渌@組（或引線）之間的絕緣，而縱絕緣是指同一

3、繞組上各點(diǎn)之間或其相應(yīng)引線之間的絕緣1。2 主絕緣的設(shè)計 2.1 變壓器主絕緣結(jié)構(gòu)的選擇原則繞組之間、繞組對油箱、繞組對鐵心柱和異相繞組之間的絕緣結(jié)構(gòu)基本上屬于比較均勻的電場，因此，采用把大油距分割成小油距的油隔板結(jié)構(gòu)。分割有兩種類型：一種類型是大油道厚紙筒結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是在工頻和沖擊試驗電壓下，允許油道有放電現(xiàn)象，全部電壓由厚紙筒所承受，且不被擊穿。但這種配合不能保證在試驗電壓下固體絕緣不受損傷。因此，在較高電壓等級的變壓器上已不再采用。由于其制造上比較簡單，所以在電壓等級不高或者距離很大的狀況下選擇使用。另一種類型是薄紙筒小油道結(jié)構(gòu)，它的基本特點(diǎn)是根據(jù)油體積減小時，油的耐電壓強(qiáng)度提高。因此

4、，一般在電壓等級比較高的變壓器上采用。因不同材料具有不同的介電常數(shù)s，故需要進(jìn)行合理的配置。其設(shè)計的原則是使油間隙在局部放電試驗電壓下，其電場強(qiáng)度不超過油間隙起始局部放電電場強(qiáng)度。 2.2 變壓器主絕緣設(shè)計基本問題 2.2.1.繞組間絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計厚紙筒大油隙結(jié)構(gòu)型式，在此種結(jié)構(gòu)型式中紙筒厚度為6毫米，汕隙寬度大于20毫米。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)，是使在所有油隙全部擊穿的情況下，紙筒也能承受全部試驗電壓的作用。此種結(jié)構(gòu)的工頻、沖擊電壓下，其最小擊穿電壓與絕緣距離的關(guān)系可用特定公式計算，而這一特定公式適用于中部出線，電場比較均勻的結(jié)構(gòu)。當(dāng)線圈端部出線時，則距離須放大30以上；絕緣必須進(jìn)行真空處理和真

5、空注油；作為油一隔板的紙筒總厚度占整個油隙的l/4，即總油隙距離與紙筒總厚度之比為3:1,線圈與相鄰紙筒間的油隙不大于25毫米，紙筒之間油隙一般為20毫米左右。薄紙筒小油隙結(jié)構(gòu)型式,在此種結(jié)構(gòu)型式中紙筒厚度小于4毫米，油道寬度小于12毫米。對于這種結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為主絕緣的擊穿主要是油隙的擊穿，而油隙一旦擊穿，紙筒也就喪失絕緣能力，因此要求紙筒能耐受住試驗電壓是沒有必要的。此外，在電場比較均勻的情況下，根據(jù)變壓器油的距離效應(yīng)，油隙耐電強(qiáng)度隨油隙的減小而增大，因此，在同一主絕緣距離、同一紙筒的百分?jǐn)?shù)的情況下，油隙分隔越小則耐電強(qiáng)度越高。由于紙筒只起分隔油隙作用，所以不宜過厚。同時認(rèn)為線圈的覆蓋，對油隙

6、的絕緣強(qiáng)度有很大影響。設(shè)置線圈間隔板時還應(yīng)該注意：將出現(xiàn)最低擊穿場強(qiáng)的油隙放在中間，即使靠近線圈的油隙尺寸小，而絕緣筒之間的油隙尺寸稍大。這是由于考慮到線圈制造中出現(xiàn)的不可避免的缺陷，使靠近線圈的油隙中電場均勻程度較差的緣故。目前，上述兩種結(jié)構(gòu)形式均被應(yīng)用。大油隙結(jié)構(gòu)一般被采用于60千伏以下的電壓等級中，因為它在高壓大容量變壓器中，巳暴露出許多缺點(diǎn)。在110千伏及以上的油浸式電力變壓器中，目前均采用薄紙筒小油隙結(jié)構(gòu)。 2.2.1繞組間的電場強(qiáng)度由于絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓不僅與絕緣間隙的結(jié)構(gòu)及其尺寸有關(guān)，而且還與其中電場分布，即與帶電及接地部分的形狀及其相互之間位置和距離有關(guān)，因此，為了正確地選用絕

7、緣結(jié)構(gòu)，了解其中出現(xiàn)最大場強(qiáng)部位，并求得這些部位的電場強(qiáng)度值是非常重要的。采用分析法計算線圈間電場強(qiáng)度時，由于電極形狀及其間隙中油和固體介質(zhì)組合的多樣性，勢必以電場為已知的具有簡單幾何形狀的電極來代替形狀復(fù)雜的電極并引入一修正系數(shù)。 必須指出，實際計算的線圈表面并非是連續(xù)的圓柱體，而是具有軸向的段間或匝間油隙，這種不連續(xù)性對電場分布有影響，即段間油隙引起電場呈波紋狀的畸變，特別是線餅圓角附近處?？衫貌y系數(shù)表示此種附加電場集中。所謂波紋系數(shù)，即距線圈表面某點(diǎn)處的電場強(qiáng)度與相同結(jié)構(gòu)尺寸的同軸圓筒形電極(即無軸向油隙）該處電場強(qiáng)度之比。在設(shè)計線圈間主絕緣時，還應(yīng)注意到線圈軸向場強(qiáng)對主絕緣的影響。

8、線圈在工頻電壓作用下，電壓分布是均勻的，故軸向電場的合成電場與輻向電場相差不大，一般不超過10。在沖擊電壓作用下，線圈進(jìn)線端的軸向電場強(qiáng)度較高，故對線圈主絕緣的合成電場具有影響，而且輻向場強(qiáng)和軸向場強(qiáng)是不同的兩個時間函數(shù)，從而造成了線圈間電場計算的復(fù)雜性。在設(shè)計線圈間主絕緣時，若不考慮軸向電場的影響，勢必影響設(shè)計的可靠性。 2.2.3線圈端部絕緣設(shè)計。高壓變壓器端部絕緣設(shè)計是主絕緣設(shè)計的重要組成部分。由于該處的電場極不均勻，而且由于鐵軛是輻向不對稱的，所以電場也是不對稱的。因此，過去對于線圈端部的電場計算是很困難的，甚至是不可能的。自從電子計算機(jī)在變壓器設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用以來，目前巳能對線圈端

9、部電場進(jìn)行計算，并得到了較為滿意的結(jié)果。由于短路機(jī)械強(qiáng)度的要求，線圈必須支撐于鐵軛(壓板)上，對35千伏及以下的變壓器采用墊塊，對60千伏及以上的變壓器采用墊塊與隔板(角環(huán))分隔油隙。由于該處電場不均勻，電力線經(jīng)過兩種介質(zhì)(變壓器油和絕緣紙板)，并且斜入固體介質(zhì)，即存在著沿固體絕緣表面的電場切線分量，因而屬于滑閃型結(jié)構(gòu)，如果線圈端部出現(xiàn)局部放電，在電場作用下就可能導(dǎo)致沿面放電。近年來，從大量模型試驗中發(fā)現(xiàn)，變壓器線圈端部由油一隔板組成的絕緣結(jié)構(gòu)的破壞，主要是由于電極附近的最大場強(qiáng)達(dá)到了油間隙起始放電場，開始出現(xiàn)局部放電，并由此而引起電場畸變，進(jìn)而形成沿面放電所致。試驗表明：端部絕緣放電主要決定

10、于端部最大場強(qiáng)值，而與沿面放電距離沒有直接關(guān)系，加長放電距離只能使貫穿性擊穿更加困難2。3 縱絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計 變壓器運(yùn)行過程中會遇到各種過電壓，過電壓分內(nèi)部過電壓與外部過電壓。內(nèi)部過電壓發(fā)生在電力系統(tǒng)本身，是當(dāng)變壓器或線路在分、合閘時由于系統(tǒng)中能量發(fā)生劇烈變化而產(chǎn)生的一種具有周期性波的操作過電壓;而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路和間歇電弧時將產(chǎn)生故障過電壓。外部過電壓也稱大氣過電壓，是由于雷電直接落在輸電線上或者由于帶電荷的云層彼此間發(fā)生放電或?qū)Φ胤烹姸鴮旊娋€產(chǎn)生電磁感應(yīng)或者由于帶電云層移過輸電線上空時產(chǎn)生靜電感應(yīng)所引起的非周期性過電壓波。 變壓器在過電壓作用下，起始階段在繞組的線端引起了很大的電壓梯度

11、，隨后將在繞組其他部位引起電壓振蕩，并使繞組的對地電壓大大增高，這對繞組絕緣非常不利。變壓器的過電壓保護(hù)，一方面是采取各種措施降低進(jìn)入變壓器的過電壓波的幅值:例如在輸電線上部設(shè)架空地線;采用合理的絕緣配合 (在接近變電所的輸電線路上裝設(shè)避雷器)。另一方面是加強(qiáng)變壓器本身的電氣強(qiáng)度，使起始電壓分布和整個過渡過程的電壓分布可得以改善。 變壓器的縱絕緣3，包括繞組的匝間、層間、線段間的絕緣結(jié)構(gòu)與尺寸，由沖擊試驗電壓(全波和截波)與繞組的起始分布電壓 (電壓梯度)確定。下面列出了不同電壓等級的油浸式電力變壓器的縱絕緣結(jié)構(gòu)尺寸。(1)35KV及其以下變壓器的縱絕緣 圓筒式繞組 圓筒式繞組匝間絕緣按導(dǎo)線規(guī)

12、格選擇。紙包圓線的兩邊絕緣厚為0.3垃垃，紙包扁線的兩邊絕緣厚為0.45(0.5)垃垃，括號內(nèi)數(shù)值為計算值。層間絕緣:一般用0.12垃垃電纜紙，其張數(shù)由繞組兩層間最大工作電壓選取。油浸電纜紙的電場強(qiáng)度取30004000V/垃垃，層間絕緣電纜紙最少為2張。在層間電壓較高而要求電纜紙張數(shù)很多 (一般超過4張)時，可采用圖3-1所示的分級絕緣結(jié)構(gòu)，以減小繞組的輻向尺寸。圖3-1 層間分級絕緣層間油道:為使變壓器運(yùn)行時繞組溫升不超過規(guī)定值，有時在層間設(shè)置油道以增加繞組的散熱面積。油道的寬度應(yīng)隨繞組的高度增加而增加，否則收不到應(yīng)有的冷卻效果。一般取油道尺寸為繞組高度的1/100，但不小于4mm。油道個數(shù)

13、對35KV級容量在100KV.A及其以上時取一個，油道設(shè)在總層數(shù)的1/32/5處 (從內(nèi)層算起)，而當(dāng)繞組內(nèi)外兩側(cè)都散熱時，油道應(yīng)設(shè)在總層數(shù)的一半處。層間油道是由1015垃垃寬的層壓紙板撐條構(gòu)成的，兩撐條之間的周向間距為120150mm (弧長)。油道也可用瓦楞紙板構(gòu)成。 連續(xù)式繞組 連續(xù)式繞組的匝間絕緣及段間絕緣見表3-1。段間紙圈伸出繞組外徑每邊至少8mm。三相容量為2500KV.A及其以下、電壓為35KV時，繞組首末端各4段的匝數(shù)應(yīng)為正常段匝數(shù)的70%左右。此時，匝間應(yīng)均勻墊以絕緣紙條，使線段外徑與正常段的一致。 表3-1 連續(xù)式繞組的匝間絕緣及段間絕緣(2)110KV變壓器的縱絕緣 對

14、于中性點(diǎn)直接接地、高壓繞組接法為YN、調(diào)壓范圍10%、三相容量為10000KV.A及其以下時，采用端部出線結(jié)構(gòu)，見圖3-2(a);1250020000KV.A時，采用端部出線結(jié)構(gòu)，見圖3-2(b)；20000KV.A以上時，采用中部出線結(jié)構(gòu)，見圖3-2(c)。圖9-14中繞組均為糾結(jié)-連續(xù)式，標(biāo)號A、B、C各線段為糾結(jié)式，其余線段為連續(xù)式，匝間絕緣均為1.35垃垃。調(diào)壓線段H也可采用兩段糾結(jié)式。 圖3-2 110KV變壓器繞組的絕緣結(jié)構(gòu)4 套管的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計 套管是一種典型的電場具有強(qiáng)垂直分量的絕緣結(jié)構(gòu)4。它表面的電壓分布很不均勻，在中間法蘭邊緣處電場十分集中，很容易從此處開始電暈及滑閃放電。

15、同時法蘭和導(dǎo)桿間的電場也很強(qiáng)，絕緣介質(zhì)易被擊穿。為適應(yīng)工作電壓的提高，必須改善法蘭及導(dǎo)桿附近的電場。高壓套管在電氣性能方面通常應(yīng)滿足下述要求；長期工作電壓下不發(fā)生有害的局部放電；分鐘工頻耐壓試驗(約為工頻測試電壓的90)時，不發(fā)生滑閃放電；沖加試驗電壓下不擊穿。 瓷套管由瓷件、安裝法蘭及導(dǎo)體裝配而成、純資套管以電瓷(或還有空氣)絕緣，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。套管具有以下特點(diǎn)：(1)它是電氣絕緣結(jié)構(gòu)中惟一的既有外絕緣又有內(nèi)絕緣問題的裝置。在外部嚴(yán)酷的環(huán)境下同時承受很高的電、熱和機(jī)械應(yīng)力，其運(yùn)行條件比其他絕緣子苛刻。(2)電場復(fù)雜。如前所述，套管是一種典型的插入式結(jié)構(gòu)，其電場垂直分雖大，沿表面電壓分布

16、極不均勻。在中間法蘭邊緣處電場十分集中，很容易從此處開始電暈及滑閃放電。同時，法蘭和導(dǎo)桿問的電場也很強(qiáng)，絕緣介質(zhì)易被擊穿。(3)作為電氣設(shè)備主要組件的套管，要求其結(jié)構(gòu)緊湊和尺寸小。套管又是有機(jī)、無機(jī)、氣體、液體和固體材料的組合絕緣結(jié)構(gòu)。在強(qiáng)電場作用下，各種介質(zhì)特性復(fù)雜，局部放電問題突出。(4)另外還有導(dǎo)體發(fā)熱、介質(zhì)損耗、熱擊穿和密封等問題。5 結(jié)語 變壓器絕緣設(shè)計是變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計的優(yōu)越性將直接影響到變壓器性能的好壞。不僅如此，絕緣設(shè)計的好壞還會影響到變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，同時也決定了變壓器壽命的長短。本文對變壓器的絕緣設(shè)計進(jìn)行了總結(jié)，變壓器的絕緣分為內(nèi)部絕緣與外部絕緣。

17、外部絕緣指套管本身的外部絕緣和套管間及套管對地的絕緣。內(nèi)部絕緣包括主絕緣和縱絕緣。主絕緣是指繞組（或引線）對地對另一相或?qū)ν幌嗟钠渌@組（或引線）之間的絕緣，而縱絕緣是指同一繞組上各點(diǎn)之間或其相應(yīng)引線之間的絕緣。參考文獻(xiàn)：1 尹克寧.變壓器設(shè)計原理. 北京：中國電力出版社.20032張植保 變壓器原理與應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.20073路長柏.電力變壓器絕緣技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.19974關(guān)志成.絕緣子及輸變電設(shè)備外絕緣.北京：清華大學(xué)出版社.2006變壓器預(yù)防性試驗摘要：變壓器投入運(yùn)行后，能否穩(wěn)定、可靠地工作取決于變壓器出廠時的預(yù)防性試驗的全面性與準(zhǔn)確性。根據(jù)過去長期的運(yùn)

18、行經(jīng)驗及試驗研究，已逐步確立了很多變壓器預(yù)防性試驗項目。本文將就其中比較重要的預(yù)防性試驗項目，以及其做法進(jìn)行綜述性的總結(jié)。關(guān)鍵詞：變壓器；預(yù)防性試驗；變壓比試驗；絕緣電阻試驗；吸收比試驗；泄露電流試驗；tan試驗；交流耐壓試驗；直流電組試驗；油中溶解氣體色譜分析；局部放電試驗0 引言 多年來，在我國電力系統(tǒng)和電力設(shè)備制造部門，對高壓電氣設(shè)備已形成了一系列的檢驗、試驗制度和規(guī)范：電氣設(shè)備在出廠前要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格而又合理的型式試驗及例行試驗；在投放前要進(jìn)行交接試驗；在運(yùn)行中要定期進(jìn)行預(yù)防性試驗。上述試驗的進(jìn)行較好的保證了設(shè)備的安全運(yùn)行1。其中，關(guān)于預(yù)防性試驗已積累了一套比較成熟的試驗項目和內(nèi)

19、容。例如，變壓比試驗、絕緣電阻試驗、吸收比試驗、泄露電流試驗、tan試驗、交流耐壓試驗、直流電組試驗、油中溶解氣體色譜分析、局部放電試驗等。1 變壓器變壓比試驗 1.1雙電表法測量變壓器變壓比 1、直接雙電壓表法 在變壓器的一側(cè)施加電壓，并用電壓表在一次、二次繞組兩側(cè)測量電壓(線電壓或用相電壓換算成線電壓)兩側(cè)線電壓之比即為所測變壓比。 測量變壓比時要求電源電壓穩(wěn)定，必要時需加穩(wěn)壓裝置，二次側(cè)電壓表引線應(yīng)盡量短，且接觸良好，以免引起誤差。測量用電壓表準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.5級，一次、二次側(cè)電壓必須同時讀數(shù)。2、經(jīng)電壓互感器的雙電壓表法在被試變壓器的額定電壓下測量電壓比時，一般沒有較準(zhǔn)確的高壓交流電

20、壓表，必須經(jīng)電壓互感器來測量。所使用的電壓表準(zhǔn)確度不低于0.5級，電壓互感器準(zhǔn)確度應(yīng)為0.2級，其試驗接線如圖11所示。其中圖11(b)為用兩臺單相電壓互感器組成的V形接線，此時，互感器必須極性相同。（a）單相變壓器測量 （b）三相變壓器測量 圖1-1 經(jīng)電壓互感器測量變壓比 當(dāng)大型電力變壓器瞬時全壓勵磁時，可能在變壓器中產(chǎn)生涌流，因而在二次側(cè)產(chǎn)生過電壓，所以測量用的電壓表在充電的瞬間必須是斷開狀態(tài)。為了避免涌流可能產(chǎn)生的過電壓，可以用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，這在發(fā)電廠容易實現(xiàn)，而變電所則只有利用變壓器新投入運(yùn)行或大修后的沖擊合閘試驗時一并進(jìn)行。 對于l1010kv的高壓變壓器，如在低壓側(cè)用380V勵磁，

21、高壓側(cè)需用電壓互感器測量電壓。電壓互感器的推確度應(yīng)比電壓表高一級，電壓表為05級，電壓互感器應(yīng)為0.2級。 1.2變比電橋法測變壓器變壓比 利用變比電橋能很方便的測出被試變壓器的電壓比。變比電橋的工作示意圖如圖12所示，測量原理如圖12所示。由圖13可見，只需在被試變壓器的一次側(cè)加電壓U1，則在變壓器的二次側(cè)感應(yīng)出電壓U2，調(diào)整電阻R1，使檢流計指零，然后通過簡單的計算求出電壓比K。 圖1-2 變比電橋工作示意圖 圖1-3 變比電橋測量原理圖 圖1-4 測量變比誤差原理圖U1被測變壓器一次側(cè)電壓 RM點(diǎn)至C點(diǎn)電阻U2被測變壓器二次側(cè)電壓 R C點(diǎn)至N點(diǎn)電阻 P檢流計 R1變比調(diào)節(jié)電阻R2標(biāo)準(zhǔn)電

22、阻測量電壓比K的計算公式為 (1-1)為了在測量電壓比的同時讀出電壓比誤差，在R1和及R2之間串人一個滑盤式電阻R3，如圖14所示。滑盤式電阻R3(400)的接觸點(diǎn)為C。假定R= R=R3,如果被試品電壓比完全符合標(biāo)準(zhǔn)電壓比K，調(diào)整R2使檢流計指零，則電壓比按下式計算（1-2） 如果被試變壓器的電壓比不是標(biāo)準(zhǔn)電壓比尺，而是帶有一定誤差的K，這時，不必去改變電阻R1，只需改變滑桿C點(diǎn)的位置即可。如果被試變壓器的電壓比誤差在一定范圍內(nèi)，則在R3上一定可以找到使檢流計指零的一點(diǎn)，這時被試變壓器的實測電壓比K可用下式計算 因為所以 （1-3） 為了方便，取只R2+1/2R3=1000歐姆，若最大百分誤

23、差K=2%，則 （1-4）即誤差在2%范圍內(nèi)變動時，滑桿C點(diǎn)需在離R3中點(diǎn)20歐姆范圍內(nèi)變動。 當(dāng)滑桿C點(diǎn)在R3上滑動時，C點(diǎn)的電位也將相應(yīng)變化，在一定的范圍可和U2達(dá)到平衡。 我國2生產(chǎn)的QJ35型變比電橋，測量電壓比范圍為1.02111.12，準(zhǔn)確度為0.2%完全可以滿足我國電力系統(tǒng)測量電壓比的要求，用起來方便、準(zhǔn)確。2變壓器接線組別和單線引出線的極性試驗 2.1變壓器接線組別試驗方法及原理 變壓器接線組別試驗方法有很多，包括直流法、雙電表法等，本部分主要就直流法對變壓器進(jìn)行接線組別試驗 如圖21所示，用一低壓直流電源(通常用兩節(jié)1.5v干電池串聯(lián))輪流加入變壓器的高壓側(cè)AB、BC、AC端

24、子，并相應(yīng)記錄接在低壓端子ab、bc、ac上儀表指針的指示方向及最大數(shù)值。測量時應(yīng)注意電池和儀表的極性，例如AB端子接電池，A接正，B接負(fù)。表針是一樣，a接正，b接負(fù)。圖21是對接線組別為Y，y0的變壓器進(jìn)行的9次測量的情況。圖中正負(fù)符號表示的是：高壓側(cè)電源開關(guān)合上瞬間的低壓表計指示的數(shù)值和方向的正負(fù)；如是分閘瞬間，符號均應(yīng)相反。 現(xiàn)將變壓器各連接組的測量情況列成表21，將實測結(jié)果與表對照，便可確定變壓器的接線組別。圖2-1 直流法對Y，y0連接組的9次測量 表2-1 用直流法判斷變壓器接線組別 從表21中可以看到，在單數(shù)組中，儀表讀數(shù)有的為零。這是由于二次繞組感應(yīng)電動勢平衡所造成的，如圖22

25、所示情況.但在實際測量時由于磁路、電路不能絕對相等，因而該值不會為零，常有較小起數(shù)。為此，工作中應(yīng)十分仔細(xì)地分析對比，避免差錯。 從表2l中還可看出，如在高壓側(cè)AB端通電，則低壓側(cè)ab、bc、ac的表計指示，對12個組別都互不重復(fù)。因此，每一組別只用一行讀數(shù)，即3次測量就可確定，其余6次測量是為了驗證前3次測量的正確性而進(jìn)行的。為使直流法測量可靠，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)在測量變壓比大的變壓器時，應(yīng)加較高的電壓(如6V)并用小量程表計，以便儀表有明顯的指示(一般占表盤刻度1/3為宜)，最好能采用中間指零的儀表。(2)操作時要先接通測量回路，然后再接通電源回路。讀完數(shù)后，要先斷開電源回路，然后再斷

26、開測量回路表計。 圖2-2 電壓表指零的原理舉例 (a)B相通電；(b)C相通電 2.2變壓器單線引出線的極性試驗方法及原理1、直流法 如圖23所示，將1.53v直流電池經(jīng)開關(guān)S接在變壓器的高壓端子A、X上，在變壓器二次繞組端子上連接一個直流毫伏表(或微安表、萬用表)。注意，要將電池和表計的同極性端接往繞組的同名端。例如電池正極接繞組A端子，表計正端要相應(yīng)地接到二次a端子上。測量時要細(xì)心觀察表計指針偏轉(zhuǎn)方向，當(dāng)合上開關(guān)瞬間指針向右偏(正方向)，而拉開開關(guān)瞬間指針向左偏時，則變壓器是負(fù)極性。若偏轉(zhuǎn)方向與上述方向相反，則變壓器就是正極性。試驗時應(yīng)反復(fù)操作幾次，以免誤判斷。在開、關(guān)的瞬間，不可觸及繞

27、組端頭，以防觸電。圖2-3 直流法檢測極性（a）負(fù)極性 （b）正極性2、交流法 如圖24所示，將變壓器一次的A端子與二次的a端子用導(dǎo)線連接。在高壓側(cè)加交流電壓，測量加入的電壓UAX、低壓側(cè)電壓Uax和未連接的一對同名端子間的電壓UXx。若UXx=UAX-Uax，則變壓器為負(fù)極性；若UXx=UAX+Uax，則變壓器為正極性。圖2-4 交流法檢測極性3變壓器繞組絕緣電阻和吸收比試驗 3.1變壓器繞組絕緣電阻和吸收比試驗方法(1)測量繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比時使用儀表：應(yīng)用2500V及以上兆歐表進(jìn)行測量。其量程不得小于10000M。(2)測量繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比的方法為：斷開

28、被試變壓器備側(cè)的電源并拆除其一切對外連線，被側(cè)繞組應(yīng)短路，其余各非被測各繞組都應(yīng)短路接地，依次測量各繞組對其他繞組及對地間的絕緣電阻值。測量時，為避免繞組上殘余電荷導(dǎo)致偏大的測量誤差，在測量前應(yīng)將被試?yán)@組與油箱短路接地，其放電時間應(yīng)不少于2min。(3)測量繞組連同套管一起的絕緣電阻及吸收比測量順序、部位。 1)雙繞組變壓器。 (a)被測繞組：高壓繞組；接地部分：低壓繞組及外殼。 (b)被測繞組：低壓繞組；接地部分：高壓繞組及外殼。 2)三繞組變壓器。 (a)被測繞組：高壓繞組；接地部分：中壓繞組、低壓繞組及外殼。 (b)被測繞組：中壓繞組；接地部分：高壓繞組、低壓繞組及外殼。 (c)被測繞組

29、：低壓繞組；接地部分：高壓繞組、中壓繞組及外殼。(4)測量變壓器繞組絕緣電阻和吸收比時，應(yīng)記錄和時的絕緣電阻值，若吸收比/小于1.3時，應(yīng)測量極化指數(shù)/。3.2變壓器繞組絕緣電阻和吸收比試驗標(biāo)準(zhǔn)(1)絕緣電阻位應(yīng)換算至同一溫度下，與前一次或歷次測試結(jié)果相比無明顯變化。絕緣電阻換算公式為 （3-1） 式中 Rl、R2t1、t2時刻的絕緣電阻值。(2)吸收比(1030)不低于1.3，極化指數(shù)不低于1.5。吸收比和極化指數(shù)都不進(jìn)行溫度換算當(dāng)吸收比大于或等于1.3時，可不進(jìn)行極化指數(shù)測量。3.3變壓器繞組絕緣電阻和吸收比試驗綜合判斷 絕緣電阻在一定程度上能反映繞組的絕緣情況，但它受絕緣結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、

30、環(huán)境、設(shè)備溫度、絕緣油以及測量誤差等因素的影響很大。各種不同電壓等級的變壓器的測試數(shù)據(jù)分散性很大。因此很難規(guī)定一個統(tǒng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)。因而，應(yīng)強(qiáng)調(diào)綜合判斷和相互比較。為了便于綜合判斷和互相比較，參考有關(guān)資料提出下列數(shù)據(jù)供參考。變壓器新安裝時，絕緣電阻值不應(yīng)低于出廠試驗時絕緣電阻值的70。變壓器在預(yù)防性試驗時，絕緣電阻值不應(yīng)低于安裝或大修后或投運(yùn)前的測量值的50：對于500kV變壓器，在相同溫度下其絕緣電阻值不應(yīng)低于出廠的70。20時最低絕緣電阻值不得小于2000 M。(3)吸收比及極化指數(shù)：隨著電力變壓器電壓的提高和容量的增大，在吸收比的測量中，遇到了許多矛盾，如絕緣電阻高、吸收比反而不合格；運(yùn)行中

31、吸收比低于1.3但一直能安全運(yùn)行：造成這些現(xiàn)象的原固有以下幾方面： 1)高電壓、大容量的變壓器的吸收比有隨著變壓器繞組的絕緣電阻值升高而減小的趨勢。 2)變壓器絕緣正常情況下，吸收比隨溫度升高而增大。 3)變壓器絕緣局部有問題時，吸收比全隨溫度升高而呈下降趨勢。 4)變壓器紙絕緣含水量越大，其絕緣狀況越差，絕緣電阻的溫度系數(shù)越大，此時吸收比數(shù)值較低，而且隨溫度上升而下降。 基于以上原因，多數(shù)研究者認(rèn)為，由于干燥工藝的提高、油紙絕緣材料質(zhì)量的改善以及變壓器的大型化，使吸收明顯變長，出現(xiàn)了絕緣電阻提高，吸收比小于1.3而絕非受潮的現(xiàn)象，故當(dāng)絕緣電阻高到一定值時，可以適當(dāng)放松對吸收比的要求。根據(jù)經(jīng)驗

32、利積累的資料，當(dāng)溫度為10時，110、220kV變壓器的絕緣電阻大于3000 M時，可以認(rèn)為絕緣沒有受潮，吸收比可以不作為考核要求。另外受潮的變壓器絕緣電阻、之差一般只有十兆歐，最大小會超過200 M。因此，若仍然按吸收比來判斷超高壓變壓器的絕緣狀況，已不能有效、正確地判斷而應(yīng)采用極化指數(shù)來判斷大型變壓器的絕緣狀況。故在吸收比小于1.3時，應(yīng)進(jìn)行極化指數(shù)測量。而且極化指數(shù)/不應(yīng)小于1.5。4變壓器繞組連同套管泄露電流試驗 4.1變壓器繞組連同套管泄露電流試驗方法1、變壓器繞組連同套管的泄漏電流測量方法變壓器繞組泄漏電流的測量與絕緣電阻的測量方法和接線方式一樣，測量各繞組對其他繞組及地的泄漏電流

33、被測繞組各引線端應(yīng)短路，其余行非被測繞組應(yīng)短路接地，并依次測量各繞組對其他繞組及對地間的泄漏電流值。為了使測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，應(yīng)將電流表放在高電位處。2、變壓器繞組連同套管的泄漏電流測量部位(1)雙繞組變壓器泄漏電流的測量。1)加壓繞組：高壓繞組；接地部分：低壓繞組及外殼。2)加壓繞組：低壓繞組；接地部分：高壓繞組及外殼。(2)三繞組變壓器泄漏電流的測量。1)加壓繞組：高壓繞組；接地部分：中壓繞組、低壓繞組及外殼。2)加壓繞組：中壓繞組；接地部分：高壓繞組、低壓繞組及外殼。2)加壓繞組：低壓繞組；接地部分：高壓繞組、中壓繞組及外殼。4.2變壓器繞組連同套管泄露電流試驗標(biāo)準(zhǔn)(1)測量變壓器繞組連同套管

34、的泄漏電流時外加直流試驗電壓的標(biāo)難。 1)繞組額定電壓：6-10kV；繞組外加直流試驗電壓為10kV。 2)繞組額定電壓：20-35kV；繞組外加直流試驗電壓為20kV。 3)繞組額定電壓：66-330kV；繞組外加直流試驗電壓為10kV。 4)繞組額定電壓為500kV，繞組外加直流試驗電壓為60kV。 對于末注油的變壓器，測量其泄漏電流時，對測量部位所施加的直流電壓為以上電壓的50。(2)被試?yán)@組加至試驗電壓后，應(yīng)停1min后再讀取泄漏電流值，測試結(jié)果與前一次測試結(jié)果相比加大明顯變化。 (3)根據(jù)1997年9月西北電力集團(tuán)公司電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程補(bǔ)充規(guī)定，油浸變壓器繞阻泄漏電流參考值為：繞

35、組額定電壓為10kV時，施加直流電壓為10kV，測得的泄漏電流值在20時不應(yīng)大于33A。繞組額定電壓為35330kV時，施加以上所規(guī)定的直流電壓下，測得的泄漏電流值20時不應(yīng)大于50A。4.3變壓器繞組連同套管泄露電流試驗綜合判斷因為泄漏電流與變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、溫度等因素有關(guān)，所以在規(guī)程中對測量結(jié)果不作規(guī)定，而強(qiáng)調(diào)比較和綜合判斷。（1）對測量值應(yīng)進(jìn)行綜合判斷，測試位和前一次測試值及歷次測試值比較應(yīng)天明顯變化，一般情況下，當(dāng)年測試值不應(yīng)大于前一年及歷年測試值的150。（2）與同一溫度下，對同類型變壓器的泄漏電流進(jìn)行比較、分析，以保證正確進(jìn)行綜合判斷。5變壓器繞組連同套管的tan試驗 5.1變壓器

36、繞組連同套管的tan試驗方法1、變壓器繞組連同套管的tan測量方法 由于變壓器在運(yùn)行中外殼均量接接地所以測量時一般采用反接線法進(jìn)行測量；測量時被試?yán)@組連同套管應(yīng)短路非被試?yán)@組連同套管應(yīng)短路接地，并依次測量各繞組對其他繞組及對地間的介質(zhì)損失角正切值tan。所采用的儀器一般為西林電橋，如圖5-1。圖5-1 西林電橋原理圖變壓器繞組連同套管的tan測量部位(1)雙繞組變壓器。 1)加壓繞組：高壓繞組；接地部分：低壓繞組、鐵芯、外殼。 2)加壓繞組：低壓繞組；接地部分：高壓繞組、鐵芯、外殼。(2)三繞組變壓器。 1)加壓繞組：高壓繞組；接地部分：中壓繞組、低壓繞組、鐵芯、外殼。 2)加壓繞組：中壓繞組

37、；接地部分：高壓繞組、低壓繞組、鐵芯、外殼。 2)加壓繞組：低壓繞組；接地部分：高壓繞組、中壓繞組、鐵芯、外殼。 5.2變壓器繞組連同套管的tan試驗標(biāo)準(zhǔn)（1）20時，tan（%）不應(yīng)大于表5-1中所列的數(shù)值。表5-1 變壓器繞組連同套管的tan同一變壓器各繞組的tan值要求相向。tan ()值與歷年數(shù)值比較不應(yīng)有顯著變化(一般不大于30)。(3)試驗電壓： 1)繞組額定電壓10kV及以上：試驗電壓為10kV 2)繞組額定電壓10kV以下；試驗電壓為U n(即繞組的額定電壓)。(4)測量溫度以變壓器頂層油溫為準(zhǔn)，盡量在油溫低于50時測量，不同溫度下的tan值應(yīng)換算到同一溫度下。 般可按下式換算

38、 （5-1） 式中 tan1、tan2溫度t1、t2時的值。5.3變壓器繞組連同套管的tan試驗綜合判斷(1) tan測量數(shù)據(jù)應(yīng)與規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)、歷年測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，不應(yīng)有明顯的變化。絕緣有缺陷時有的使tan()值增加，有的卻使tan()值下降，如某臺自耦變壓器在安裝中發(fā)現(xiàn)進(jìn)水受潮，但測得的tan()值卻下降，測試數(shù)據(jù)如表52所示。 表52 某自耦變壓器測試結(jié)果 由以上數(shù)據(jù)可以看出，該變壓器受潮后，其tan值明顯減小，而Cx值卻增加，這種現(xiàn)象是由于變壓器進(jìn)水受潮后。其絕緣的等值相對電容率r增加，從而使電容量增加，由于電容量增加，又使無功功率增加，同時使絕緣的電導(dǎo)增大，從而使泄漏電流增大，這就

39、導(dǎo)致有功功率增加。因為tan()=PQ，所以tan值有可能增加，也有可能減小，還有可能不變。在這種情況下，只有借助電容量的變化和其他試驗項目進(jìn)一步進(jìn)行綜合分祈。另外若絕緣中存在的局部放電缺陷，發(fā)展到在試驗電壓下完全擊穿，并形成低電阻短路時，也會使tan()值明顯下降。因此，現(xiàn)場用tan()值進(jìn)行電氣設(shè)備絕緣分析時，要求tan值不應(yīng)有明顯增加或降低，而且Cx值與歷次試驗值也不應(yīng)有明顯變化。(2)測得變壓器繞組連同套管介質(zhì)損失角正切值，一般應(yīng)小于規(guī)程中規(guī)定的數(shù)值。單靠測量的tan()的數(shù)值來判斷是不夠的，應(yīng)將所測的tan()、Cx數(shù)值與同一臺變壓器歷年測試數(shù)據(jù)換算至同一溫度下進(jìn)行比較，以便正確判斷

40、運(yùn)行中的變壓器絕緣的好壞以及能否繼續(xù)運(yùn)行。6交流耐壓試驗 10kV及以下全絕緣變壓器交流耐壓試驗 6.1.1 試驗方法與試驗接線(1)全絕緣變壓器交流耐壓試驗方法。應(yīng)對被試變壓器各繞組對其他繞組接地，施加1min工頻交流耐壓，以考核變壓器主絕緣。被試?yán)@組應(yīng)短路，非被試?yán)@組應(yīng)短路接地。(2)試驗接線如圖6-1所示。由圖6-1中可知，交流耐壓試驗接線分為交流高壓電源；高、低壓電壓測量；調(diào)壓；控制；保護(hù)幾部分。當(dāng)電源開關(guān)K1閉合，綠燈亮表示已有電，然后操作A1合閘按鈕，磁力啟動器帶電，使常開觸點(diǎn)J1、J2、J3、J4閉合，常閉觸點(diǎn)J5打開，這時綠燈火，紅燈亮，調(diào)壓器已有電，可以升壓；當(dāng)被試品電流過大

41、或擊穿時，過流繼電器DL動作，其常閉觸點(diǎn)L1打開，于是控制回路被切斷，磁力啟功器斷電，其觸點(diǎn)J1、J2、J3、J4打開。切斷調(diào)壓器上的電源。如在升壓過程中發(fā)生意外情況需要立即切斷交壓器電源時，只需按下A2跳閘按鈕即可斷開變壓器電源。圖中P1、P2是試驗變壓器的低壓測量線圈；TV為標(biāo)牌電壓互感器，它和電容分壓器都用于測量加在被試品上的高壓電壓；Q為保護(hù)球隙；R1、R2為限流保護(hù)電阻，R1的作用是防止被試品擊穿后，由于擊穿電流過大使被試品故障擴(kuò)大或使試驗變壓器燒毀，R2的作用是防止球隙及球隙和試品間的電壓振蕩并限制球隙的放電電流，使球隙表面不至于燒傷。R1應(yīng)根據(jù)變壓器高壓側(cè)額定電流值選擇，加高壓側(cè)

42、電流為100300mA時，可取0.51/V，如高壓側(cè)電流為1A時可取0.11/V (當(dāng)試品容量較大時應(yīng)取下限)，R2可按球徑及被測電壓進(jìn)行選擇。圖6-1 交流耐壓試驗接線在交流耐壓試驗中，如有額定電壓較高的試驗變壓器，即可滿足交流耐壓試驗的需要。如當(dāng)一臺試驗變壓器的電壓滿足不了所需要的試驗電壓時，為了達(dá)到更高的試驗電壓，一般采用兩臺試驗變壓器進(jìn)行串級來獲得更高的試驗電壓。串級交流耐壓試驗接線如圖6-2所示。 圖6-2 串級交流耐壓試驗接線 交流耐壓試驗時，應(yīng)根據(jù)被試變壓器所需的試驗電壓和被試變壓器的電容量來選擇試驗變壓器。如一臺試驗變壓器的容量不夠，可采用兩臺來補(bǔ)償容量，即采用串級其接線如圖6

43、-3所示。 圖6-3 交流耐壓補(bǔ)償接線6.2 35kV全絕緣變壓器交流耐壓試驗 應(yīng)對被試變壓器各繞組對其他繞組及地間施加1mm工頻交流耐壓，以考核變壓器主絕緣。被試?yán)@組應(yīng)短路，非被試?yán)@組應(yīng)短路接地。用試驗變壓器對被試變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗時，因35kV全絕緣變壓器的交流耐壓試驗電壓較高（72kV），而一般試驗變壓器的額定電壓為50kV，一臺試驗變壓器的電壓滿足不了試驗電壓，為了達(dá)到更高的試驗電壓，一般采用2臺試驗變壓器進(jìn)行串級來獲得更高的試驗電壓，其接線因如圖6-2所示。兩臺變壓器容量關(guān)系為：T1容量應(yīng)是T2的兩倍，而兩臺試驗變壓器串極后輸出的視在功率為兩臺試驗變壓器串級后總?cè)萘繛椋鴮嶋H輸出

44、功率的利用率為輸出的視在功率與裝置容量之比約為67。同理，若3臺試驗變壓器串極，它們的容量分別為3P、2P、1P，而實際輸出功利用率為3P（3P+2P+P)=50?？梢姡壴蕉嗬寐示驮降?。若不但試驗電壓不夠，而且容量也不夠，可采用4臺試驗變壓器串級及補(bǔ)償，其補(bǔ)償接線圖如圖6-3所示。7變壓器繞組直流電組試驗7.1變壓器繞組直流電阻試驗方法1、變壓器繞組直流電組測量方法 (1)對有載調(diào)壓的變壓器，在預(yù)試時必須對各個分節(jié)頭都進(jìn)行測量：對有中性點(diǎn)引出的繞組，測量相間繞組的直流電阻；對無中性點(diǎn)引出的繞組，應(yīng)測量線間繞組的直流電阻。 (2)對無勵磁調(diào)壓的變壓器，在預(yù)防性試驗時只對運(yùn)行頭進(jìn)行測量。測量

45、時應(yīng)在使用的分節(jié)頭鎖定后再進(jìn)行測量；對有中性點(diǎn)引出的繞組，應(yīng)測相間繞組的直流電阻；對無中性點(diǎn)引出的繞組，應(yīng)測線間繞組的直流電阻。2、測量變壓器繞組直流電阻使用儀器 測量變壓器繞組的直流電阻一般使用3381型變壓器直流電阻測量儀。 7.2變壓器繞組直流電阻試驗標(biāo)準(zhǔn)及要求 (1)1. 6MVA以上的變壓器，有中性點(diǎn)引出的繞組，各相間繞組直流電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2；無中性點(diǎn)引出的繞組，各線問差別不應(yīng)大于三相平均值的1。(2)16MVA及以下的變壓器，相間差別一般不大于三相平均值的4，線間差別一般不大于三相平均值的2。(3)與以前相同部位測得值比較，其變化不應(yīng)大于2。(4)如直流電阻相

46、間差在出廠時超過規(guī)定，制造廠已說明了這種偏差的原因，應(yīng)按上面的第(3)項執(zhí)行。(5)不同溫度下的繞組直流電阻值應(yīng)按下式換算 （5-2） 式中，R1、R2在溫度t1、t2時的電阻值 T計算用常數(shù)，銅導(dǎo)線取235，鋁導(dǎo)線取225。(6)三相變壓器的直流電阻測量出現(xiàn)問題時，為了進(jìn)一步判斷，得出正確的結(jié)論，可將直流電電阻利用下式將線電阻換算至相電阻；公式如下：1）Y型接線時當(dāng)三相平衡時2）型接線時當(dāng)三相平衡時式中，線電阻相電阻8變壓器油中溶解氣體色譜分析及絕緣油試驗 8.1變壓器油中溶解氣體色譜分析 8.1.1變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體 在新絕緣油的溶解氣體中，通常除了含有約70的N2和30的O2以及0

47、.3左右的CO2氣體外，并不含有C1、C2之類的低分子烴。但是在經(jīng)過油處理后，由于一些油處理設(shè)備的加熱系統(tǒng)存在的死角，有時可能出現(xiàn)微量的乙烯甚至極微量的乙炔。 對于正常運(yùn)行的變壓器油，由于油和絕緣材料的緩慢分解和氧化，會產(chǎn)生少量CO2、CO和微量的低分子烴，但其數(shù)量與故障產(chǎn)生的氣體量相比要少得多。也就是說，對于正常運(yùn)行的變壓器，油中有關(guān)組分的本底值較低，為識別故障下待征氣體的明顯增長提供了有利條件。 當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時，主要原因是絕緣油和固體絕緣材料中的熱性股故障(電流效應(yīng))和電性故障(電壓效應(yīng))，油中的CO2、CO、H2和低分子烴類的氣體就會顯著地增加。不過，在故障初期時，這些氣體的增長

48、還不足以引起氣體繼電器動作。這時，通過分析油中溶解的這些氣體，經(jīng)過正確判斷就能及早確定變壓器的內(nèi)部故障。油中溶解氣體的檢測種類，在國外可多達(dá)12種(包含了C3和部分C4的組分，即丙烷、丙烯和異丁烷)，在我國則只規(guī)定了9種氣體，即CO2、CO、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、O2和N2，除了O2和N2是推薦檢測的氣體外，其余7種都是故障情況下可能增長的氣體，所以是必測組分。 8.1.2油中溶解氣體的特定意義在故障情況下不是所有的上述7種氣體都同時增長，而是取決于故障的性質(zhì)和類型，有的氣體并不增加，或不明顯地增加，而與故障性質(zhì)密切相關(guān)的氣體則顯著地增加。油中各種熔解氣體的特定意義見表8

49、1. 表8-1 油中各種熔解氣體的特定意義當(dāng)油中某些必測氣體的含量達(dá)到一定濃度時，根據(jù)相關(guān)氣體的比值情況，就可判斷變壓器內(nèi)部是否存在故障和故障的性質(zhì)及類型。在油中溶解氣體的色譜分析中，常把與故障性質(zhì)密切相關(guān)的那些氣體組分稱為特征氣體。如乙炔、乙烯、甲烷和一氧化碳等氣體。 8.1.3油中溶解氣體色譜分析 早在40年代就有人發(fā)現(xiàn)了石油分餾塔的氣體中總是含有相對固定的甲烷和乙烯。在氣體色譜分析方法用于油中氣體的分析之后，為了研究油中氣體與變壓器內(nèi)部故障的關(guān)系，在熱動力學(xué)和實踐的基礎(chǔ)上，人們已認(rèn)識到故障氣體的形成與故障的能量有關(guān)，一定種類的氣體只能在一定能級下產(chǎn)生，達(dá)不到所需的能量是不會產(chǎn)生那種氣體的

50、。但是在高能級時卻能夠同時產(chǎn)生那些在低能量下就可以生成的氣體，并具有一定的比例。這就說明用相關(guān)氣體的比值及其組合來判斷變壓器的內(nèi)部故障是有理論依據(jù)的，是科學(xué)的。五種氣體的三比值法GB725287變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則規(guī)定的主要判斷方法，也是最近十幾年來全球范圍員通用的判斷方法。據(jù)報道其判斷的準(zhǔn)確串在95以上。 五種氣體的三比值法是用三對比值以不同的編碼表示，編碼規(guī)則和故障類型的判別方法見表8-3和表8-4。 表8-3 編碼規(guī)則 表8-4 故障類型的判別方法 8.2變壓器絕緣油耐壓試驗1、清洗油杯 長期末用的或受污染的電極和油杯必須先用汽油、苯或四氯化碳洗凈后烘干，洗滌時宜使用潔凈的絲

51、絹而不得用布和棉紗c經(jīng)常使用的電極和油杯，只要在不使用時以清潔干燥的油充滿，并放于干燥防塵的干燥器中，使用前再用試油沖洗兩次以上即可。電極表面有燒傷痕跡的不能再用。使用前應(yīng)檢查電極間的距離，使其恰為2.5mm的間距(塊規(guī)應(yīng)精確到0.1mm)。油杯上要加玻璃蓋或玻璃罩，試驗應(yīng)在1525、濕度不高于75的條件下進(jìn)行。2、油樣處理 試油送到試驗室后應(yīng)在不損壞原有密封的狀態(tài)下放置一定時間，使油樣接近環(huán)境溫度。在倒油前應(yīng)將油樣容器緩慢地顛倒數(shù)次使油混勻并盡可能不使油產(chǎn)生氣泡，然后用試油將油杯和電極沖洗23次。再將試油沿杯壁徐徐注人油杯，蓋上玻璃蓋或玻璃罩，靜置10min。 3、加壓試驗 試驗接線如圖61

52、所示，調(diào)節(jié)混壓器TA使電壓從零升起升壓速度約3kVs(另一些方法規(guī)定為2kV/s)，直至油隙擊穿，并記錄擊穿電壓值。這樣重復(fù)5次(另一些方法規(guī)定重復(fù)6次)取平均值為測定值。4、擊穿時的電流限制 為了減少油擊穿后產(chǎn)生碳粒，應(yīng)將擊穿時的電流限制在5rnA左右電極間的油進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁㈧o置5min后再重復(fù)試驗。9 變壓器局部放電試驗 9.1變壓器局部放電試驗方法1外接耦合電容接線方式 圖9-1外接耦合電容測量方式 對于高壓端子引出套管沒有尾端抽壓端或末屏的變壓器可按圖91所示回路連接。110kv以上的電力變壓器一般均為半絕緣結(jié)構(gòu)，且試驗電壓較高，進(jìn)行局部放電測量時，高壓端子的耦合電容都用套管代替，測

53、量時將套管尾端的末屏接地打開，然后串人檢測阻抗后接地。測量接線回路見圖92或圖93。圖92中性點(diǎn)接地方式接線 圖93中性點(diǎn)支撐方式接線 圖92用于實際現(xiàn)場測量時，通常采用逐相試驗法，試驗電源一般采用100150Hz倍頻電源發(fā)電機(jī)組。當(dāng)現(xiàn)場不具備倍頻電源時，也可用工頻逐相文撐加壓的方式進(jìn)行試驗，中性點(diǎn)支撐方式接線見圖93。因為大型變壓器絕緣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，用逐相加壓的方式還有助于判別故障位置。 加壓方法可采用低壓側(cè)加壓，在高壓側(cè)感應(yīng)獲得試驗電壓c用倍頻電源加壓時則可達(dá)到對主絕緣和縱絕緣同時進(jìn)行考核。但若采用工頻電源進(jìn)行試驗，由于過勵磁的限制，試驗電壓只能加到額定電壓的1.11.2倍。 9.2變壓器

54、局部放電試驗標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GBl09485電力變壓器中規(guī)定的變壓器局部放電的試驗的加壓時間及步驟，如圖94所示。其試驗步驟為：首先試驗電壓升到U2進(jìn)行測量，保持5min；然后試電壓升到U1，保持5s;最后電壓降到U2再進(jìn)行測量，保持30min,U1、U2的電壓規(guī)定值及允許的放電量為 （9-1） 時，允許放電量Q2個)離散值。1)布爾離散化布爾離散化是指將數(shù)據(jù)映射到布爾值上去，故相關(guān)特征量 X1X11 ，均有對應(yīng)的正常值范圍，分別參照GBT 7252-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的油中溶解氣體X1X7的注意值、GB 50150-2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的X8和X9正常值范圍,DLT 9842005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的X11的正

55、常值范圍，X10可按廠家規(guī)定(在本文的實例中按50 mA為正常值)。將正常值范圍內(nèi)的映射為0，非正常值范圍內(nèi)的映射為1。 通過布爾離散化預(yù)處理后可以將含有連續(xù)數(shù)值的事務(wù)數(shù)據(jù)庫T轉(zhuǎn)換成布爾型的事務(wù)數(shù)據(jù)庫T* ，其數(shù)據(jù)項集的布爾離散化形式如下 T*=i1*,i2*,i27* 式中， i1* i11*對應(yīng)了,X1 X11經(jīng)布爾離散化之后的值，即如果X1 X11 超過正常范圍值，則 i1* i11*為1，否則為0； i12*i27* 則依次對應(yīng)y1 y16，如果出現(xiàn)故障y1 y16，則i12*i27* 為1，否則為0。2)多值離散化連續(xù)數(shù)值的離散化方法有很多，典型的離散化算法有：等寬或等頻率法、C4.

56、5法、熵值法、ChiMerge算法5等。ChiMerge算法是一種基于卡方分布(Chi-squaredistribution，用符號2表示)的監(jiān)督的離散化方法。采用自底向上的策略，遞歸地找出最佳臨近區(qū)間，然后合并它們，形成較大的區(qū)間。其過程如下： 對數(shù)據(jù)進(jìn)行升序排列；定義初始區(qū)間，使每個數(shù)據(jù)都在1個單獨(dú)的區(qū)間內(nèi)；重復(fù)進(jìn)行直到任何2個相臨區(qū)間的 都不小于指定的置信水平確定的閾值。 2檢驗的置信水平值太高可能導(dǎo)致過分離散化，而置信水平值太低則可能導(dǎo)致離散化不足。通常，置信水平值設(shè)在0.10O.01之間。通過ChiMerge多值離散化算法可以將超出正常范圍的特征量值進(jìn)行多值離散化，若離散化后性變量有

57、2個區(qū)間，則分別映射為1和2，另外，將特征量的正常范圍值映射為0。3變壓器在線監(jiān)測中的模式識別3.1 模式識別的基本原理 20世紀(jì)90年代以來，模式識別方法開始用于放電識別，來代替放電譜圖的目測法，這顯著提高了識別的科學(xué)性和有效性。模式識別一般包括學(xué)習(xí)和識別2過程。以變壓器局部放電在線監(jiān)測為例，學(xué)習(xí)過程。首先，從變壓器局部放電模型中選取有典型意義的幾種放電模型，即放電樣本，通過試驗，獲得局部放電數(shù)據(jù)，包括放電圖象或數(shù)據(jù)采集的結(jié)果。然后從這些獲得的數(shù)據(jù)(已經(jīng)過抑噪處理)中提取特征，根據(jù)這些特征構(gòu)成特征空間，利用某種規(guī)則依據(jù)已知的各種放電模型進(jìn)行特征空間劃分，從而形成特征庫。識別過程。對于未知的放

58、電類型，在獲取數(shù)據(jù)和提取特征后，依據(jù)同樣的規(guī)則和已存在的特征庫在限定條件下進(jìn)行匹配，從而判斷放電的類型。 模式識別的重點(diǎn)是特征提取(即放電指紋的獲取)和特征空間的劃分(即識別算法的選擇)。3.2 模式識別的方法基于最小距離的模式歸類法(1)置信區(qū)間法。 置信區(qū)間的出發(fā)點(diǎn)是對樣板模式不只是采用一些確定的數(shù)值來描述各特征參數(shù)，還要給出各個特征參數(shù)的置信區(qū)間。若放電樣本模式中的每一種模式的特征參數(shù)由個樣本取得，由這些樣本得到的特征參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差的估計值分別為和s，則該特征參數(shù)的置信區(qū)間為： 式中，t為統(tǒng)計檢驗參數(shù)，其值取決于置信水平(95或99)，可由統(tǒng)計數(shù)值表查得。用置信區(qū)間進(jìn)行模式歸類時，先

59、將待檢模式的，個特征參數(shù)與第P個樣板模式(p=l，2，P)中對應(yīng)參數(shù)的置信區(qū)間逐一比較，若落入置信區(qū)間，則與某特征相符。定義相符數(shù)CRSp為待檢模式，個特征參數(shù)中與樣板模式P的特征相符的個數(shù)；相符度為CRDP=CRSPI。對各樣板模式，分別計算出待檢模式的相符度；取出其中最大的CRDP，待檢模式即可歸屬于第P種放電模式。(2)最小距離法。 在最小距離法中，直接計算待檢向量X與各樣本向量MP的距離dP（p=1，2，P)；并在dP中選出最小值，待檢模式將被識別為第p類放電。(3)趨中心度法。 由放電信息提取的放電樣本包含有I個特征參數(shù)，在I維空間中該樣本為1點(diǎn)，若放電模式由N個樣本構(gòu)成，則在I維空

60、間中有N個點(diǎn)。圖3-1給出了二維空間實例，即I=2。圖中圓點(diǎn)代表構(gòu)成某樣板模式的樣本，共N個；方點(diǎn)G為這些圓點(diǎn)的數(shù)學(xué)中心；而待檢模式以星點(diǎn)S表示。定義趨中心度為離S點(diǎn)比離G點(diǎn)要近的圓點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)，趨中心度越大，則待檢模式就越可能歸屬于該樣板模式。圖3-1 樣板模式數(shù)學(xué)中心G和待檢模式S3.2.2基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識別 這種方法是將所提取的特征作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，利用已知的放電樣本來改變網(wǎng)絡(luò)中各層神經(jīng)元的權(quán)重來完成學(xué)習(xí)，最后固定權(quán)重，進(jìn)行放電類型識別。常用的有BP網(wǎng)絡(luò)、自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)、LVQ網(wǎng)絡(luò)、ART網(wǎng)絡(luò)等6。3.2.3分形特征法 用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別局部放電時，由-q-n譜圖提取的特征量少則