电力变压器故障的综合分析与诊断

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表1-2 判断故障性质的特征气体法

故障性质

特征气体的特点

一般过热性故障

总烃较高，C2H2＜5ppm

严重过热性故障

总烃较高，C2H2＞5 ppm ，但未构成总烃主要成分，H2含量较高

局部放电

总烃不高，H2＞100 ppm，CH4占烃中的主要成分

火花放电

总烃不高，C2H2＞10ppm，H2含量较高

电弧放电

总烃高，C2H2高，H2含量高

按《变压器油中溶解气体分析和判断导则》(GB7252–87)中，运行中变压器油中溶解气体含量超过下列任何一项值时应引起注意： ①总烃＞150ppm；②H2＞150ppm；③C2H2 ＞5ppm，表明设备处于非正常状态下运行。
特征气体判断法对故障性质有较强的针对性，比较直观方便，缺点是没有明确量的概念。要对故障性质作进一步的探讨，估计故障源的温度范围等，还必须找出故障产气体组分的相对比值与故障点温度或电应力的依赖关系及其变化规律，即组分比值法。目前常用的是IEC三比值法。
(2)IEC三比值法
三比值法是IEC推荐的一种方法，它实际上是罗杰斯比值法的一种改进。该方法是通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6三种比值，根据已知的编码规则和分类方法，查表确定故障性质。但是该方法在应用中存在以下几个问题：
①只有根据各组分含量的注意值或产气速率的注意值有理由判断可能存在故障时， 才能进一步用三比值法判断故障性质。换言之，当油中特征气体含量或产气速率未达到注意值时，不宜应用三比值法进行判断；
②在实际诊断过程中，有时会出现编码缺损的情况，即根据编码规则和分类方法得到的编码超出了已知的编码列表，因而无法确定故障性质；
③当多种故障同时发生时，三比值法难以区分。
针对特征气体法中的语义表达、三比值法中的编码缺损等问题，已经有人在这方面做了不少工作。其中，有代表性的处理方法是采用模糊数学方法，并且已取得一定效果。
此外，随着DGOA方法的深入应用，人们发现，变压器油中的溶解气体CO和CO2能够反映一定的故障，一些气体的产气速率也能反映故障的发展情况，并且部分比较成熟的内容已经被列入相关的规程和导则中。

注：a.着火花放电强度的增长，特征气体的比值有如下趋势：C2H2/C2H4从0.1～3增加到3以上，C2H4/C2H6从0.1～3增加到3以上；
b.要来自固体绝缘的分解，这说明了C2H4/C2H6比值的变化；
c.气体浓度的不断增加来反映，CH4/H2的值通常为1，实际值大于或小于1，这与很多因素有关，如油保护系统的方式、实际的温度水平和油的质量等；
d.H2含量的增加表明热点温度可能高于1000℃；
e.H2和C2H4的含量均未达到应引起注意的数值。
尽管油中溶解气体分析方法在变压器故障诊断中暴露出来一些缺陷和不足，但是这些不足和缺陷正在逐步解决和克服，其中的内容不断得到修补和扩充。
如何进一步发挥DGA诊断方法的优势，及时、快速地分析诊断出绝缘早期故障，已成为高压电气设备故障诊断研究的一个热点。DGA方法是目前诊断与温度有关的故障的最重要的方法。同时，DGA方法已经实现了在线监测。