毕业论文变压器故障诊断

故障类型 主要气体组分 次要气体组分油过热 CH4，C2H4 H2，C2H6油和纸过热 CH4，C2H4，CO，CO2 H2，C2H6油纸绝缘中局部放电 H2，CH4，CO C2H6，CO2油中火花放电 H2，C2H2 油中电弧 H2，C2H2 CH4，C2H4，C2H6油和纸中电弧 H2，C2H2，CO，CO2 CH4，C2H4，C2H6进水受潮或油中气泡 H2 自然老化 CO，CO2 最近正在写变压器论文 这是变压器内部基本故障

电力变压器是电力系统中广泛使用的重要高压电气设备。一旦运行中发生故障，将影响电网的供电，并可能造成较大的直接经济损失。虽然变压器目前配备了多重保护，但由于其自身原因，故障率仍然很高。金润仪表通过对客户反馈的故障现场数据的分析，总结出变压器常见故障的原因及常用的诊断技术。在输配电过程中，电力变压器是能量转换和传输的核心。变压器发生严重事故，不仅会对自身造成损害，还会中断供电，造成巨大的经济损失。变压器故障种类繁多，故障发生的趋势也不同。只有充分了解变压器的实际运行状态，综合运用各种在线和历史数据，运用各种诊断技术，才能及时发现故障隐患，排除故障。处于萌芽状态，从而保证电力系统的稳定运行。1 电力变压器常见故障分析 导电电路及调压开关故障导电电路的故障主要是引线接触不良、线圈导线接头焊接不良和虚焊造成的。接头连接不良会导致发热甚至烧毁，严重影响变压器的正常运行和电网的安全供电；变压器的引出线端子全部用铜制成，铝导体不能在室外和潮湿的地方用螺栓固定。用铜端子连接。当含有溶解盐的水，即电解液渗入铜铝接触面之间时，在电耦合作用下，铝受到强烈电腐蚀，触点迅速被破坏，产生发热和甚至是重大事故。调压开关故障主要是调压开关主触头故障、调压开关分接引线松动、调压开关触头烧毁、接点压力不足调压开关；有载调压开关中的开关接触不良，开关触点烧毁。 绝缘失效大型电力变压器的内绝缘是由油、纸、纸板等绝缘材料组成的复合绝缘结构，在电、热、机械等应力作用下不断老化。尤其是接近设计寿命的变压器，其绝缘材料在大气和水的作用下会加速老化，对变压器运行的安全可靠性产生巨大影响。变压器进水潮湿（包括套管端子进水），油质差（介损过大，有微生物，含水量高），局部过热也会造成绝缘材料的绝缘损坏和热分解。 产气故障常见的产气故障包括放电和过热。根据放电的能量密度，变压器放电故障常分为局部放电、火花放电和高能放电三种。过热故障主要是导体故障、磁路故障、接触不良和连接不良。 局部放电主要是由于油中存在气泡或固体绝缘材料中存在空洞，很可能在气隙中先引起放电；外部环境条件的影响。如果油处理没有完全降低，油中会形成气泡等。制造质量差。如果某些零件有尖角，则会发生放电。金属部件或电导体接触不良引起的放电。局部放电的能量密度虽然不大，但如果进一步发展，就会形成放电的恶性循环，最终导致设备击穿或损坏，引发严重事故。 浮动电位引起的火花放电。处于地电位的元件，如硅钢片磁屏蔽和各种紧固金属螺栓等，与大地连接松动脱落，造成浮电位放电。变压器高压套管末端接触不良也会形成浮地电位，引起火花放电。变压器火花放电的主要原因是油中杂质的影响。火花放电可以在较低电压下发生。 电弧放电是一种高能放电，常由绕组匝间绝缘击穿引起，继之引线断线或地闪络和分接开关起弧。过热故障主要是由导体故障、磁路故障、接触不良和连接不良引起的。 绕组故障绕组故障主要有接头焊接、短路、相间短路、绕组接地、匝间短路等。主要原因是（1）变压器局部绝缘在维护和制造过程中损坏。②变压器运行过程中长期过载、散热不良，杂物落入绕组，造成绝缘老化；③压紧不严密，制造工艺差，变压器机械强度不能承受短路冲击，绝缘损坏，绕组变形；④绕组受潮损坏。会引起绝缘膨胀堵塞油路，造成变压器局部过热。 漏油故障变压器漏油不仅会给电力企业带来巨大的经济损失和环境污染，还会影响变压器的安全运行。漏油主要发生在油箱焊缝处漏油。平面接头处的渗油可直接进行焊接。对于角部和筋接缝处的渗油，往往很难准确找到渗漏点，或补焊后因内应力再次渗漏。对于这样的渗漏点，可以加一块铁板补焊，在两侧连接处将铁板剪成纺锤形补焊；铁板可根据三边连接的实际位置剪成三角形补焊。高压轴套凸起座或法兰渗油。这些部位主要是因为橡胶垫片安装不当，在运行过程中法兰可以胶合密封。低压侧套管漏水是母线拉长，低压侧引出线短，胶珠压在螺纹上造成的。防爆管漏油。防爆管是避免变压器内部故障导致变压器内部压力过大导致变压器油箱破裂的安全措施。但防爆管的玻璃膜在变压器运行过程中容易因振动而破裂，不能及时更换玻璃，所以水分进入油箱，使绝缘油受潮，绝缘水平降低，危及设备安全。为此，可拆除防爆管，改装泄压阀。 多点接地故障变压器铁芯只能单点接地，两点或多点接地为多点接地。变压器铁芯多点接地操作一方面会造成铁芯局部短路和过热。另一方面，由于铁芯正常接地线产生的环流，可能导致变压器局部过热，也可能出现放电故障，危及变压器安全运行，应及时处理。

一点看法：正常运行三年的变压器运行中突然烧毁，一般是有外因的，没有雷电没有操作，多半是发生了线路的短路故障。高压侧短路电流小，且是电源侧，能量多从外部供给，短路电流不应当全部感应到低压侧，造成低压绕组的变形，并且低压绕组直径小，线径粗，与高压比更不易变形。所以我认为此次故障是因为低压a、b相发生了线路短路，造成低压线圈变形，故障电流造成高压AB相严重变形，最终烧毁。我想问一下，变压器烧成这样是差动保护动作了，还是瓦斯保护动作了？这台变压器上有没有过流保护？

如果不是干式的 则应为变压器油泄漏 散热不良所致仅供参考

三比值法气体分析在变压器故障判断中的应用论文

摘要： 变压器故障条件下在绝缘油中产生大量气体，三比值法气体分析能根据各组分的含量、比值、产气速率判断变压器的故障原因及性质，在解决各类变压器故障中发挥了十分重要的作用。本文对三比值法气体分析在变压器故障判断中的应用做了介绍，供广大电力人员作参考。

关键词： 三比值法 气体分析变压器故障判断应用

电力变压器内部故障主要有过热性故障、放电性故障及绝缘受潮等多种类型。据有关资料介绍，对359台故障变压器统计表明：过热性故障占63％；高能量放电故障占％；过热兼高能量放电故障占10％；火花放电故障占7％；受潮或局部放电故障占％。电气测量不能发现以上很多隐性故障，如何找到一种能早期发现这些隐性故障的检测手段和方法以快速判断变压器故障的原因、性质和发展趋势是十分必要的。而三比值法气体分析就是在变压器故障分析中被大量采用的有效的化学测量方法。

一、绝缘油产气原理

1、 产品老化及故障条件下温度上升与放电导致绝缘油分解并产生气体

绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3、CH2和CH化学基团并由C-C键键合在一起。由于电或热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基如：CH3*、CH2*CH*，或C*（其中包括许多更复杂的形式），这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X-蜡）。

故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成自由气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。 低能量故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键C-H键（338 kJ／mol）断裂，大部分氢离子将重新化合成氢气而积累。对C-C键的断裂需要较高的温度（较多的能量），然后迅速以C-C键（607 kJ／mol）、C＝C键（720 kJ／mol）和C 三C（960 kJ／mol）键的.形式重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。 乙烯是在大约为500℃（高于甲烷和乙烷的生成温度）下生成的。乙炔的生成一般在800℃～1200℃的温度。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的（低于800℃也会有少量的乙炔生成）。油起氧化反应时伴随生成少量的CO和CO2。油碳化生成碳粒的温度在500℃～800℃。

2、 固体绝缘材料分解产生气体

纸、层压纸板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时生成大量的CO和CO2以及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的形成不仅随温度而且随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加。

二、产气与故障关系

故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。在变压器里，当产气速率大于溶解速率时，会有一部分气体进入气体继电器或储油柜中。当变压器气体继电器内出现气体时，分析其中的气体，同样有助于对设备的状况做出判断。

不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表1。

变压器内部是否正常或存在故障，常用气相色谱分析结果的三项主要指标（总烃、已炔、氢）来判断。油中气体含量正常值和注意值见表2。

仅根据表3所列气体含量的绝对值很难对故障的严重程度作出正确判断，还必须考察故障的发展趋势，这与故障的产气速率密切相关。产气速率分为绝对产气速率和相对产气速率两种。规范规定对于密封式（隔膜式）变压器，总烃产气速率的注意值为；总烃的相对产气速率大于10%时应引起注意。

三、判断故障性质的三比值法

三比值法是利用气相色谱分析结果中五种特征气体含量的三个比值（C2H2 /C2H4、CH4/ H2 、C2H4 /C2H6）来判断变压器内部故障性质。实践表明，这一方法判断故障性质的准确率相当高。由于当采用不完全脱气方法脱气时，各组分的脱气速率可能相差很大；但三比值法中，每一对比值之两种气体脱气速率之比都接近于1。所以采用三比值法克服了因脱气速率的差异所带来的不利影响。

三比值法按照比值范围，把三个比值以不同的编码来表示，编码规则如表4。

四、故障判断的步骤

1、气相色谱分析结果的三项指标（总烃、乙炔、氢）与规程的注意值进行比较，并分析CO、CO2的含量。

2、当主要指标达到或超过注意值时，应进行追踪分析、查明原因，结合产气速率估计是否存在故障或故障严重程度及发展趋势。有一项或几项主要指标超过注意值时，说明设备存异常情况，要引起注意。但规程推荐注意值是指导性，它不是划分设备是否异常唯一判据，不应当作强制性标准执行；而应进行跟踪分析，加强监视，注意观察其产生速率变化。有设备特征气体低于注意值，但增长速度很高，也应追踪分析，查明原因；有设备因某种原因使气体含量超过注意值，能立即判定有故障，而应查阅原始资料，若无资料，则应考虑一定时间内进行追踪分析；当增长率低于产气速率注意值，仍可认为是正常。判断设备是否存故障时，不能只一次结果来判定，而应多次分析以后，将分析结果绝对值与导则注意值作比较，将产气速率与产气速率参考值作比较，当两者都超过时，才判定为故障。当确定设备存潜伏性故障时，就要对故障严重性作出正确判断。判断设备故障严重程度，除分析结果绝对值外，必须用产气速率来考虑故障发展趋势，计算故障产气速率可确定设备内部有无故障，又可估计故障严重程度。当有意识用产气速率考察设备故障程度时，必须考察期间变压器不要停运而尽量保持负荷稳定性，考察时间以1～3个月为宜。考察期间，对油进行脱气处理或较短运行期间及油中含气量很低时进行产气速率考察，会带来较大误差。

3、可能发生故障时，用特征气体法或三比值法对故障类型作初步判断，一般用三比值法更准确。但用三比值法应注意有关问题有：

(1)采用三比值法来判断故障性质时必须符合条件：

1)色谱分析气体成分浓度应不少于分析方法灵敏度极根值10倍。

2)应排除非故障原因引入数值干扰。

3)一定时间间隔内(1～3个月)产气速率超过10％／月。

(2)注意三比值表以外比值应用，如122、121、222等组合形式表中找不到相应比值组合，对这类情况要进行对应分析和分解处理。如有认为122组合可以分解为102+020，即说明故障是高能放电兼过热。另外，追踪监视中，要认真分析含气成分变化规律，找出故障类型变化、发展过程，例如三比值组合方式由102—122，则可判断故障是先过热，后发展为电弧放电兼过热。当然，分析比值组合方式时，还要结合设备历史状况、运行检修和电气试验等资料，最后作出正确结论。

(3)注意对低温过热涉及固体绝缘老化正确判断。绝缘纸150˙C以下热裂解时，主要产生CO2外，还会产生一定量CO、乙烯和甲烷，此时，成分三比值会出现001、002、021、022等组合，这样就可能造成误判断。这种情况下，必须首先考虑各气体成分产气速率，CO2始终占主要成分，产气速率一直比其他气体高，则对001--002及021--022等组合，应认为是固体绝缘老化或低温过热。

(4)注意设备结构与运行情况。三比值法引用色谱数据是针对典型故障设备，而不涉及故障设备各种具体情况，如设备保护方式、运行情况等。如开放式变压器，应考虑到气体逸散损失，特别是甲烷和氢气损失率，引用三比值时，应对甲烷、H2比值作些修正。另外，引用三比值是各成分气体超过注意值，特别是产气速率，有理由判断可能存故障时才应用三比值进一步判断其故障性质，用三比值监视设备故障性质应故障不断产气过程中进行。设备停运，故障产气停止，油中各成分能会逐渐散失，成分比值也会发生变化，，不宜应用三比值法。

(5)目前对尚没有列入三比值法某些组合判断正研究之中。例如121或122对应于某些过热与放电同时存情况，202或212装有载调压开关变压器应考虑开关油箱油可能渗漏到本体油中情况。

4、气体继电器内出现气体时，应将其中气体分析结果与油中气体分析结果作比较。比较时应将气、液两相气体进行换算。若故障气体含量均很少，说明设备是正常的。若溶解气体略高于气体继电器，说明设备存在产气较慢的潜伏性故障；若气体继电器明显超过油内气体含量，则说明设备存在产气较快的故障。

5、结合其他检查性试验（直流电阻、空载试验、绝缘试验、局部放电试验和测量微量水分、外部检查等）及设备结构、运行、检修等情况作综合性分析，可相应采取红外检测、超声波检测和其它带电检测等技术手段加以综合诊断判断故障的性质和部位，采取相应措施如缩短试验周期、加强监视、限制负荷、近期安排内部检查或立即停运检查等。综合分析诊断应注意问题：

1)变压器内部故障形式和发展是比较复杂，往往与多种因素有关，这就特别需要进行全面分析。首先要历史情况和设备特点以及环境等因素，确定所分析气体究竟是来自外部还是内部。所谓外部原因，包括冷却系统潜油泵故障、油箱带油补焊、油流继电器接点火花，注入油本身未脱净气等。排除外部可能，分析内部故障时，也要进行综合分析。例如，绝缘预防性试验结果和检修历史档案、设备当时运行情况，包括温升、过负荷、过励磁、过电压等，及设备结构特点，制造厂同类产品有无故障先例、设计和工艺有无缺陷等。

2)油中气体分析结果，对设备进行诊断时，还应从安全和经济两方面考虑。某些过热故障，一般不应盲目建议吊罩、吊心，进行内部检查修理，而应首先考虑这种故障是否可以采取其他措施，如改善冷却条件、限制负荷等来予以缓和或控制其发展，有些过热性故障吊罩、吊心也难以找到故障源。这一类设备，应采用临时对策来限制故障发展，油中溶解气体未达到饱和，不吊罩、吊心修理，仍有可能安全运行一段时间，观察其发展情况，再考虑进一步处理方案。这样处理方法，既能避免热性损坏，又能避免人力、物力浪费。

3)油脱气处理必要性，要分几种情况区别对待：当油中溶解气体接近饱和时，应进行油脱气处理，避免气体继电器动作或油中析出气泡发生局部放电；当油中含气量较高而不便于监视产气速率时，也可考虑脱气处理后，从起始值进行监测。但需要明确是，油脱气并非处理故障必须手段，少量可燃性气体油中并不危及安全运行，监视故障过程中，过分频繁脱气处理是不必要。

4)分析故障同时，应广泛采用新测试技术，例如电气或超声波法局部放电测量和定位、红外成像技术检测、油及固体绝缘材料中微量水分测定，以及油中金属微粒测定等，以利于寻找故障线索，分析故障原因，并进行准确诊断。

五、按国家规定的气体分析检测周期对变压器加强检测，保障变压器的正常稳定运行，减少故障的发生。

1、 出厂设备的检测

220KV变压器在出厂试验全部完成后要做一次色谱分析。制造过程中的色谱分析由用户和制造厂协商决定。

2、 投运前的检测

定期检测的新设备及大修后的设备，投运前应至少做一次检测。如果在现场进行感应耐压和局部放电试验，则应在试验后停放一段时间再做一次检测。

3、投运时的检测

新的或大修后的变压器至少应在投运后4天、10天、30天各做一次检测，若无异常，可转为定期检测。

4、运行中的定期检测

220 kV及以上定期检测 6个月一次。

5、特殊情况下的检测

当设备出现异常情况时（如气体继电器动作，受大电流冲击或过励磁等），或对测试结果有怀疑时，应立即取油样进行检测，并根据检测出的气体含量情况，适当缩短检测周期。

结语： 变压器油气体色谱分析是预防性试验和故障分析判断的重要方法，已得到广泛应用。在用气体特征值和注意值及产气速率估计已存在故障的条件下，三比值法分析能较准确地做出故障分析、判断故障类型、性质和严重程度，采用三比值法时要注意结合其他检测试验和新式先进在线监测工具及设备结构、运行、检修情况，经综合分析和判断后对故障准确定位并采取相应措施。变压器故障原因可能十分复杂，往往同时有多种故障存在，并在发展中。加强预防性试验和定期分析检测对保障变压器的正常运行十分必要。三比值法也在实践中被人们不断探索中，必将在电力应用中发挥更大作用。