变压器试验及故障诊断学习教案

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1、会计学1变压器试验变压器试验(shyn)及故障诊断及故障诊断第一页，共41页。目 录contents2 2 变压器故障诊断变压器故障诊断- -油色谱分析油色谱分析(s p fn x)(s p fn x)法法1 1 变压器绝缘变压器绝缘(juyun)(juyun)试验试验第1页/共41页第二页，共41页。1PART ONEPART ONE变压器绝缘(juyun)试验第2页/共41页第三页，共41页。0 01 1变压器变比的测量(cling)目的(md) 保证绕组各个分接头的电压比在标准电压比范围(fnwi)内；检查各线圈匝数比的正确性，变压器故障时可用来判断是否存在匝间短路；获得准确变比，以判断

2、变压器是否可以并列运行。第3页/共41页第四页，共41页。0 01 1变压器变比的测量(cling)标准(biozhn)要求 检查所有分接头的电压比，与铭牌数据相比应无明显差别，且应符合电压比的规律。 1）电压等级在35kV以下，电压比小于3的变压器电压比允许偏差不超过1% 。 2）其他所有变压器额定分接下电压比允许偏差不超过0.5% 当变比误差超过标准时，在排除(pich)测量接线和仪器原因，根据线圈匝数和误差百分数，判断其线圈是多匝或少匝，必要时可以正串或反串临时匝来确定错匝数。第4页/共41页第五页，共41页。0 02 2绕组(roz)直流电阻的测量目的(md)1）检查(jinch)绕组

3、焊接质量；2）检查(jinch)分接开关各个位置接触是否良好；3）检查(jinch)并联支路的正确性，是否存在由几条并联导线绕成的绕组发生一处或几处断线的情况；4）检查(jinch)层间、匝间有无短路情况。试验方法 有两种测量方法，电桥法和伏安法。第5页/共41页第六页，共41页。0 02 2绕组(roz)直流电阻的测量判断(pndun)标准1）1.6MVA以上的电力变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%。2）1.6MVA及以下的电力变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。3）与以前相

4、同部位测得值比较，其变化不应大于2%。4）单相变压器在相同温度下与历次测量结果(ji gu)相比应无显著变化。不同温度下的电阻值按下式进行换算式中 R1、 R2在温度t1、t2时的电阻值； T计算用常数，铜导线取 235，铝导线取 2250 第6页/共41页第七页，共41页。0 03 3绕组(roz)绝缘电阻测量目的(md) 绝缘电阻指加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比。测量绝缘电阻是检查变压器绝缘状态最简便而通用的方法(fngf)，一般对绝缘受潮及局部缺陷较为有效。测量设备 按设备电压等级选择兆欧表第7页/共41页第八页，共41页。0 03 3绕组绝缘电阻(dinz)测量 测量绕组

5、绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地及绕组间的绝缘电阻值。 其中被测绕组各引线端应短接，非被测绕组都短路(dunl)接地。顺序双绕组变压器三绕组变压器被测绕组 接地部位 被测绕组接地部位1低 压 外壳及高压 低 压 外壳、高压及中压 2高 压 外壳及低压 中 压 外壳、高压及低压 3高 压 外壳、中压及低压 4高压及低压外壳 高压及中压 外壳及低压 5高压、中压及低压 外壳第8页/共41页第九页，共41页。0 03 3绕组(roz)绝缘电阻测量判断(pndun)标准 主要依靠各绕组历次测量结果(ji gu)相互比较进行判断。 1）交接时，不低于出厂试验值的70%（相同温度下）。 2）予试时，不低于

6、交接或大修后试验值的50%（相同温度下）。 3）当无资料可查时，可参考下表数据：电压等级310KV35KV110KV及以上温度 绝缘电阻允许值300M 400M 800M 20第9页/共41页第十页，共41页。0 03 3绕组绝缘电阻(dinz)测量 判断标准：判断标准： 1）35kV及及以以上上变变压压器器应应测测量量吸吸收收比比，吸吸收收比比在在常常温温下下不不低低于于1.3，吸吸收收比偏低时可测量极化指数，应不低于比偏低时可测量极化指数，应不低于1.5 2）绝绝缘缘(juyun)电电阻阻大大于于10000M时时，吸吸收收比比应应不不低低于于1.1或或极极化化指指数不低于数不低于1.3吸

7、收 比 是 60s与 15s时 绝 缘(juyun)电阻之比。01吸收比02极化指数极化指数600s与60s时绝缘电阻之比。第10页/共41页第十一页，共41页。0 04 4介质(jizh)损耗因数的测量定义(dngy)及目的 在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角称为介损角，其正切值即为介质损耗(snho)因数。其用来检查变压器整体受潮、油质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷等。测量设备 采用QS1电桥及各种自动电桥，被测绕组引线端短接，非被测绕组引线端均短路接地。第11页/共41页第十二页，共41页。0 04 4介质(jizh)损耗因数的测量判断(pndun)标准1

8、）20时大修(d xi)及运行中tg值不应大于表中所列的数值 绕组额定电压35kV及以下 66 -220kV 330-500kV tg允许值1.5% 0.8% 0.6% 2）tg值与历年数值比较，不应有显著变化 (一般不大于30%)。 第12页/共41页第十三页，共41页。0 05 5泄漏电流(dinli)的测量目的(md) 测量泄漏电流的作用和测量绝缘电阻相似，但因其施加(shji)的电压较高，能发现某些绝缘电阻试验不能发现的绝缘缺陷，如部分穿透性缺陷和引线套管缺陷等。测量设备及接线方式 使用直流电压发生器，一般选用100kV电压等级的直流电压发生器即可。 测量泄漏电流时，依次将各绕组对地及

9、绕组间施加直流电压。 其中被测绕组各引线端应短接，其余非被测绕组均短路接地。第13页/共41页第十四页，共41页。0 05 5泄漏(xilu)电流的测量加压标准(biozhn)绕组额定电压 (kV) 3kV 6-10 kV20-35 kV35kV以上 直流试验电压 (kV) 5kV 10kV 20kV40kV 测量时，加压至试验电压(diny)，待lmin后读取的电流值即为所测得的泄漏电流值。 判断标准 1）20时变压器泄漏电流不大于50A。 2）每次的测量结果与历年比不应有显著变化。一般情况下，当年测量值不应大于上一年测量值的150%。第14页/共41页第十五页，共41页。0 06 6空载(

10、knzi)试验目的(md) 测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁芯的设计、工艺制造是否满足标准；检查变压器铁芯是否存在缺陷(quxin)，如局部过热，局部绝缘不良等。试验方法 变压器的空载试验，是从变压器的任一侧绕组（通常是低压侧）施加额定电压，其他绕组开路，测量变压器的空载损耗和空载电流。第15页/共41页第十六页，共41页。0 06 6空载(knzi)试验试验(shyn)接线第16页/共41页第十七页，共41页。0 07 7短路(dunl)试验目的(md) 1 ）测量短路损耗和阻抗电压以确定变压器能否并列运行。 2 ）计算变压器的效率、热稳定和动稳定。 3）可以发现变压器各结构件(

11、屏蔽、压环、轭铁梁等)或油箱壁由于(yuy)漏磁所导致的附加损耗过大和局部过热。试验方法 将变压器任一侧绕组（通常为低压绕组）短路，从另一侧施加额定频率的交流电压，使变压器绕组内的电流为额定值，测量所加的电压和功率。第17页/共41页第十八页，共41页。0 07 7短路(dunl)试验试验(shyn)接线第18页/共41页第十九页，共41页。0 07 7短路(dunl)试验判断(pndun)标准 1）短路试验结果应满足标准规定，与出厂值比较不应有较大偏差。短路试验期间的测量和吊心检查应没有发现缺陷(如绕组(roz)、连接线和支撑件结构等无明显位移、变形或放电痕迹）； 2）短路试验前后测量的电抗

12、差应满足标准要求。第19页/共41页第二十页，共41页。0 08 8交流(jioli)耐压试验目的(md) 交流耐压试验是鉴定绝缘强度最有效的方法，特别是对考核主绝缘的局部缺陷，如绕组(roz)主绝缘受潮、开裂或者在运输过程中引起的绕组(roz)松动、引线距离不够以及绕组(roz)绝缘上附着污物等。 第20页/共41页第二十一页，共41页。0 08 8交流(jioli)耐压试验接线(jixin)方式 应依次对各绕组(roz)对地及各绕组(roz)间进行交流耐压试验。试验时被测绕组(roz)应短接并接高压，非被试绕组(roz)也要短接并可靠接地 。第21页/共41页第二十二页，共41页。0 08

13、 8交流(jioli)耐压试验试验电压(diny)标准 在交流耐压试验过程(guchng)中，主要根据仪表的指示和监听变压器内部的放电声等异常情况进行分析判断。额定电压(kV)0.41035110试验电压(kV)2.03072170第22页/共41页第二十三页，共41页。2PART PART TWOTWO变压器故障诊断-油色谱分析(spfnx)法第23页/共41页第二十四页，共41页。0 01 1变压器油色谱分析(spfnx)意义 变压器内的绝缘油及绝缘材料在热和电的作用(zuyng)下，会逐渐老化分解，产生少量的各种低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳等。这些气体大部分溶解在油中。当存在潜伏性过热

14、或放电故障时，就会加快这些气体的产生速度。随着故障发展，分解出的气体形成的气泡在油里经对流、扩散，不断溶解在油中。 故障气体的组成和含量与故障类型和故障严重程度有密切关系。因此，在设备运行过程中应定期分析溶解于油中的气体，以尽早发现变压器内部存在的潜伏性故障并随时掌握故障的发展情况。第24页/共41页第二十五页，共41页。0 02 2变压器故障(gzhng)分类 变压器故障大致可以分成三类：过热、放电和受潮。 随着变压器制造工艺的进步，变压器的密封性越来越好，受潮的现象较为少见。 过热依据温度可以划分为低、中、高三种过热故障，温度的高低不同，油中溶解气体的特征气体不同。 放电故障依据能量的大小

15、可以分为高能量、低能量和局部放电。高能量放电又称为电弧放电；低能量放电一般都表现为火花放电；局部放电是指液体和固体(gt)绝缘材料内部形成桥路的一种放电现象。第25页/共41页第二十六页，共41页。0 02 2变压器故障(gzhng)分类 变压器故障大致可以分成三类：过热、放电和受潮。 随着(su zhe)变压器制造工艺的进步，变压器的密封性越来越好，受潮的现象较为少见。 过热依据温度可以划分为低、中、高三种过热故障，温度的高低不同，油中溶解气体的特征气体不同。 放电故障依据能量的大小可以分为高能量、低能量和局部放电。高能量放电又称为电弧放电；低能量放电一般都表现为火花放电；局部放电是指液体和

16、固体绝缘材料内部形成桥路的一种放电现象。第26页/共41页第二十七页，共41页。0 02 2变压器故障(gzhng)分类变压器故障类型(lixng)统计故障类型数量所占百分比（%）过热故障226 53高能放电故障65 18.1过热兼高能放电故障3610火花放电故障257受潮和局部放电71.9第27页/共41页第二十八页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng) 1、根据色谱分析的数据，看总烃、乙炔、氢气是否有任一种超过(chogu)国家标准规定的注意值。 判断(pndun)有无故障1气体变压器和电抗器互感器套管氢气1050150乙炔000总烃201010对新投运设备的气体含量要求L/

17、L第28页/共41页第二十九页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng)设备气体组分含量330kV及以上220kV及以下变压器和电抗器总烃150150乙炔15氢气150150一氧化碳二氧化碳3套管甲烷100100乙炔12氢气500500设备油中溶解气体(qt)含量注意值L/L第29页/共41页第三十页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng) 2、若注意值有任一个超标，则进行跟踪分析，考查产气速率。若产气速率超标，且有增长(zngzhng)趋势，应该判断有故障。 1）绝对产气速率：指变压器每运行日产生某种气体的平均值。式中： 为绝对产气速率，mL/d; 为第一次取样油中某气

18、体体积分数，L/L； 为第二次取样油中某气体的体积分数，L/L；t为两次取样时间间隔中实际运行时间，d；G为实际总油量，t；为油密度，t/m3。 2）相对产气速率：指变压器每运行月的某种气体含量增加值与原有值比值的平均值。式中，为相对产气速率，%；为两次取样时间间隔中实际运行时间，月。第30页/共41页第三十一页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng) 利用相对产气速率可以判断(pndun)变压器内部状况，当绝对产气速率达到注意值时，需加强对变压器的监测并进行追踪分析，应监测器相对产气速率，总烃的相对产气速率注意值为10%/月。气体组成开放式变压器隔膜式变压器总烃6.012.0乙炔

19、（C2H2）0.10.2氢气（H2）5.010.0一氧化碳（CO）50.0100.0二氧化碳（CO2）100.0200.0变压器绝对(judu)产气速率注意值 mL/d第31页/共41页第三十二页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng)故障判断(pndun)方法-特征气体法2绝缘油的分解：绝缘油的分解： 变压器油主要是由碳氢化合物组成（烷烃变压器油主要是由碳氢化合物组成（烷烃CnH2n+2，环烷烃，环烷烃CnH2n或或CnH2n-2 ，芳香烃，芳香烃CnH2n-6）。由电和热故障的结果可以使）。由电和热故障的结果可以使某些某些C-H键和键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不

20、稳定的碳氢键断裂，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，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合物的自由基，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、乙烷化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷(y wn)、乙烯、乙烯、乙炔等。乙炔等。绝缘纸的分解：绝缘纸的分解： 绝缘纸的成分主要是碳水化合物（绝缘纸的成分主要是碳水化合物（C6H10O6）n。纸、层压板或。纸、层压板或木块等固体绝缘材料分解时，主要产生一氧化碳和二氧化碳。木块等固体绝缘材料分解时，主要产生一氧化碳和二氧化碳。第32页/共41页第三十三页，共41页。0 03

21、3故障诊断流程(lichng)各气体含量变化分析：各气体含量变化分析： 1）氢氢气气变变化化：由由于于碳碳氢氢键键键键能能低低、生生成成热热小小，在在绝绝缘缘(juyun)的的分分解解过过程程中中，一一般般总总是是先先生生成成H2，因因此此H2是是各各种种故故障障特特征气体的主要组成成分之一。征气体的主要组成成分之一。 2）乙乙炔炔变变化化：乙乙炔炔的的产产生生与与放放电电性性故故障障有有关关。当当变变压压器器内内部部发发生生电电弧弧放放电电时时，C2H2一一般般占占总总烃烃的的20%-70%；当当C2H2含含量量占占主主要要成成分分且且超超标标时时，则则很很可可能能是是设设备备绕绕组组短短路

22、路或或分分接接开开关关切切换换产产生生弧弧光光放放电电所所致致。如如果果其其他他成成分分未未超超标标，而而C2H2超超标标且且增增长长速速率率较较快快，则则可可能是设备内部存在高能量放电故障。能是设备内部存在高能量放电故障。第33页/共41页第三十四页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng) 3）甲烷和乙烯变化：在过热性故障中，当只有热源处的绝缘油分解时，甲烷和乙烯两者之和一般可占总烃的80以上，且随着故障点温度的升高，C2H4所占比例也增加。 4）一氧化碳和二氧化碳变化：无论(wln)何种放电形式，除了产生氢烃类气体外，与过热故障一样，只要有固体绝缘介入，都会产生CO和CO2。第

23、34页/共41页第三十五页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng) 在油纸绝缘系统中，不同(b tn)故障类型产生的主要和次要特征气体可归纳为下表：故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4、C2H4H2、C2H6油纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸中局放H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2油中火花放电H2、C2H2油中电弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6受潮或油有气泡H2不同(b tn)故障类型产生的气体第35页/共41页第三十六页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichn

24、g)故障判断方法(fngf)-三比值法2 导则推荐改良(giling)的三比值法（五种气体的三对比值）作为判断充油电气设备故障类型的主要方法。改良(giling)三比值法是用三对比值以不同的编码表示。气体比值范围比值范围的编码C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H60.10100.11100131213222编码规则第36页/共41页第三十七页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng)编码组合故障类型判断故障实例（参考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低温过热(低于150)绝缘导线过热，注意CO和CO2的含 量以及CO2/CO值20低温过热(150300

25、) 分接开关接触不良，引起夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间 绝缘不良，铁芯多点接地等21中温过热(300700)0，1，22高温过热(高于700)10局部放电高湿度，高含气量引起油中低能量密度的局部放电20，10，1，2低能放电引线对电位未固定的部件之间 连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电20，1，2低能放电兼过热10，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路，相间闪络、分接头引线间油隙闪络、 引起对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起对其他接地体放电等20，1，2电弧放电兼过热第37页/共41

26、页第三十八页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng)三比值法缺点：三比值法缺点： 1 1）三三比比值值法法的的推推荐荐编编码码组组合合由由典典型型事事故故统统计计分分析析得得到到，但但由由于于变变压压器器内内部部故故障障非非常常复复杂杂，在在实实际际(shj)(shj)应应用用中中常常常常出出现现未未包包括在表内编码组合对应的故障。括在表内编码组合对应的故障。 2 2）只只有有油油中中气气体体各各组组分分含含量量足足够够高高或或超超过过注注意意值值，并并且且经经综综合合分分析析确确定定变变压压器器内内部部存存在在故故障障后后，才才能能进进一一步步用用三三比比值值法法判判断断其故障性

27、质。其故障性质。 3 3）在在实实际际(shj)(shj)应应用用中中，当当有有多多种种故故障障联联合合作作用用时时，可可能能在在表表中中找找不不到到相相对对应应的的比比值值组组合合；同同时时，在在三三比比值值编编码码边边界界模模糊糊的比值区间内的故障，往往容易误判。的比值区间内的故障，往往容易误判。第38页/共41页第三十九页，共41页。0 03 3故障诊断流程(lichng)故障判断(pndun)方法-智能算法2数据归一化特征(tzhng)量提取故障诊断第39页/共41页第四十页，共41页。内容(nirng)总结会计学。有两种测量方法，电桥法和伏安法。测量绝缘电阻是检查变压器绝缘状态最简便而通用的方法，一般对绝缘受潮及局部缺陷较为有效。2）绝缘电阻大于10000M时，吸收比应不低于1.1或极化指数不低于1.3。2）tg值与历年数值比较，不应有显著变化 (一般不大于30%)。一般情况下，当年测量值不应大于上一年测量值的150%。测量变压器的空载损耗和空载电流。2 ）计算(j sun)变压器的效率、热稳定和动稳定第四十一页，共41页。