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1、主要(zhyo)内容概述变压器的故障故障诊断方法(fngf)讨论第一页，共33页。概述(i sh)国内最高电压等级1000kV，容量1000MVA*3 根据2000年的统计数据，全国500kV共有713台变压器，其中进口变压器386台，坏了28台，国产327台，坏了17台 国产用料足，运行(ynxng)前容易出问题，后期比较稳定。进口技术先进，但用料少，长期满负荷运行(ynxng)容易出问题。第二页，共33页。概述(i sh)表征(bio zhn)变压器故障率的盆式曲线故障率时间第三页，共33页。变压器的故障(gzhng)过热故障(gzhng)绝缘故障(gzhng)结构件故障(gzhng)组件
2、故障(gzhng)第四页，共33页。过热(u r)故障 变压器过热故障是常见的多发性故障。变压器运行时有空载损耗和负载损耗。损耗转化为热量后，一部分提高了绕组、铁芯及结构件本身的温度，另一部分向周围介质（如绝缘物、变压器油等）散出。当各部分的温差(wnch)达到能使产生的热和散出的热平衡时，即达到了稳定状态。如果发热量过大，则会发展过热现象，最后导致过热故障。第五页，共33页。过热(u r)故障变压器温升限值变压器温升限值 变压器绝缘的热老化与绕组的热点温度有关，在变压器绝缘的热老化与绕组的热点温度有关，在GB/T15164油浸式电力变压器负载导则中规定油浸式电力变压器负载导则中规定了油浸式变
3、压器绕组的热点温度基准值是了油浸式变压器绕组的热点温度基准值是98（对（对应环境温度应环境温度20），在此温度下绝缘的相对老化率），在此温度下绝缘的相对老化率为为1。在。在80140范围范围(fnwi)内，温度每增加内，温度每增加6K，其老化率增加一倍，即，其老化率增加一倍，即6度法则，其公式为：度法则，其公式为：根据该计算公式可以得出，变压器在根据该计算公式可以得出，变压器在140下运行下运行1h，其热老化率相当于，其热老化率相当于98下运行下运行128h。油浸式。油浸式变压器在额定运行状态下，长期工作最高温度为变压器在额定运行状态下，长期工作最高温度为105。第六页，共33页。过热(u r
4、)故障过热故障及起因过热故障及起因 环流或涡流在导体和金属结构件中引起的过环流或涡流在导体和金属结构件中引起的过热热金属部件之间接触不良引起的过热金属部件之间接触不良引起的过热散热或冷却效果散热或冷却效果(xiogu)差引起的过热差引起的过热异常运行或诱发因素引起的过热异常运行或诱发因素引起的过热第七页，共33页。绝缘(juyun)故障 变压器绝缘系统式变压器重要组成部分，为了确保变压器的长期稳定工作，变压器绝缘性能必须满足GB1094（电力变压器标准）规定的电、机、热三方面性能的要求，此外还要考虑化学、老化和环境的问题(wnt)。绝缘故障一旦出现，修复困难且修复周期长，造成的损失巨大。第八页
5、，共33页。绝缘(juyun)故障造成绝缘故障的原因造成绝缘故障的原因 突发突发(t f)短路短路 过电压过电压油流带电油流带电 温度、湿度的影响温度、湿度的影响杂质影响杂质影响 第九页，共33页。绝缘(juyun)故障突发短路突发短路 短路事故是导致变压器绝缘事故发生的主要短路事故是导致变压器绝缘事故发生的主要原因之一。根据国家标准原因之一。根据国家标准GB1094.5的规定，的规定，变压器进行短路试验的次数是三次，三次通变压器进行短路试验的次数是三次，三次通过的变压器合格。短路事故直接的后果是造过的变压器合格。短路事故直接的后果是造成成(zo chn)绕组变形，进而引发绝缘事绕组变形，进而
6、引发绝缘事故。如果短路电流造成故。如果短路电流造成(zo chn)绕组温绕组温度超过变压器的温度限值，绝缘材料可能老度超过变压器的温度限值，绝缘材料可能老化。化。第十页，共33页。绝缘(juyun)故障过电压过电压 过电压下的绝缘事故是指运行中的变压器遭过电压下的绝缘事故是指运行中的变压器遭受过电压作用时受过电压作用时,作用场强超过其耐受场强作用场强超过其耐受场强,导致绝缘击穿。导致绝缘击穿。变压器所遭受的过电压包括暂时变压器所遭受的过电压包括暂时(znsh)过过电压、雷电过电压、操作过电压和陡波前过电压、雷电过电压、操作过电压和陡波前过电压（电压（VFTO）。）。第十一页，共33页。绝缘(j
7、uyun)故障油流带电油流带电 大容量变压器一般都采用强迫油循环的冷却方式，油大容量变压器一般都采用强迫油循环的冷却方式，油流速度比较高，油和纸发生相对运动时会产生电荷分离，流速度比较高，油和纸发生相对运动时会产生电荷分离，油流带走正电荷，纸板表面留下负电荷。如果电荷发生油流带走正电荷，纸板表面留下负电荷。如果电荷发生积累现象，使得该部位的局部场强增加，局部放电的起积累现象，使得该部位的局部场强增加，局部放电的起始电压降低，最终导致绝缘击穿。始电压降低，最终导致绝缘击穿。对油流带电的考核是将油流动时的变压器的局放电量对油流带电的考核是将油流动时的变压器的局放电量值与油静止时的量值比较，结果应该
8、没有明显的差别。值与油静止时的量值比较，结果应该没有明显的差别。现在现在(xinzi)执行的考核标准是执行的考核标准是GB/T16274（油浸（油浸式电力变压器技术参数和要求），在其附录式电力变压器技术参数和要求），在其附录A中规定中规定了油流静电试验方法及转动油泵时的局放测量试验方法。了油流静电试验方法及转动油泵时的局放测量试验方法。由于油流带电试验测得的电流值与结构、材料密切相关，由于油流带电试验测得的电流值与结构、材料密切相关，只能在同类变压器的相互比较中作为判断依据，标准中只能在同类变压器的相互比较中作为判断依据，标准中并没有给出限值。并没有给出限值。第十二页，共33页。绝缘(juyu
9、n)故障温度、湿度的影响温度、湿度的影响 变压器为油纸绝缘结构，纸是变压器主要的绝缘材料。在变压器为油纸绝缘结构，纸是变压器主要的绝缘材料。在不同温度下，纸中的含水量有不同的平衡曲线，温度升高，不同温度下，纸中的含水量有不同的平衡曲线，温度升高，纸中水份析出，反之相反。水份对变压器绝缘危害很大，纸纸中水份析出，反之相反。水份对变压器绝缘危害很大，纸又是亲水性的材料，其绝缘性能随水份增加成指数的下降。又是亲水性的材料，其绝缘性能随水份增加成指数的下降。油也是如此。油也是如此。在在DL/T596电力设备预防性试验规程中规定了油和纸电力设备预防性试验规程中规定了油和纸含水量的临界值。虽然有关资料说明
10、，即时含水量达到含水量的临界值。虽然有关资料说明，即时含水量达到4.5%，纸绝缘的击穿电压只下降，纸绝缘的击穿电压只下降10%，一般不会发生击穿，一般不会发生击穿，但水是极性较强的液体，在变压器中更容易被强电场所吸引，但水是极性较强的液体，在变压器中更容易被强电场所吸引，从而在高电场区域聚集较多的水分，影响绝缘系统安全从而在高电场区域聚集较多的水分，影响绝缘系统安全(nqun)。同时，在温度较低的情况下，水分会析出，形。同时，在温度较低的情况下，水分会析出，形成水滴或水膜，对变压器安全成水滴或水膜，对变压器安全(nqun)运行造成影响。运行造成影响。第十三页，共33页。绝缘(juyun)故障杂
11、质影响杂质影响 杂质的影响主要是使绝缘的局部场强发杂质的影响主要是使绝缘的局部场强发生生(fshng)畸变，导致局部放电，加速绝畸变，导致局部放电，加速绝缘老化，最终导致绝缘事故发生缘老化，最终导致绝缘事故发生(fshng)。杂质的影响主要有杂质的影响主要有：悬浮导体悬浮导体金属异物金属异物杂质杂质第十四页，共33页。结构件故障(gzhng)结结构构件件故故障障主主要要是是绕绕组组(roz)变变形形以以及及其其他他的的连连接接线线的的松松动动。连连接接线线的的松松动动会会导导致致悬悬浮浮放放电电或或接接触触不不良良。绕绕组组(roz)变变形形一一般般发发生生在在短短路路故故障障的的时时候候，在
12、在电电磁磁力力的的作作用用下下，引引起起绕绕组组(roz)损损坏坏或或引引线线移移位位。绕绕组组(roz)变形会引起：变形会引起：线圈匝间短路线圈匝间短路主绝缘强度降低主绝缘强度降低绕组绕组(roz)辐向或轴向失稳辐向或轴向失稳严重时会导致线圈烧毁。严重时会导致线圈烧毁。第十五页，共33页。组件(z jin)故障变压器组件中，分接开关和套管变压器组件中，分接开关和套管(to un)的故障率最高。的故障率最高。分接开关故障主要有：动作不到位或拒动分接开关故障主要有：动作不到位或拒动作，动静触头接触不良，漏油，局部放电作，动静触头接触不良，漏油，局部放电套管套管(to un)故障主要有：套管故障主
13、要有：套管(to un)质量出现缺陷，例如密封、污秽、裂质量出现缺陷，例如密封、污秽、裂纹等，套管纹等，套管(to un)介损和局放超标介损和局放超标还有冷却器故障，箱体漏油，油泵等组件还有冷却器故障，箱体漏油，油泵等组件的故障的故障第十六页，共33页。故障(gzhng)检测方法直流电阻直流电阻 变比变比绝缘电阻绝缘电阻介损介损 油分析油分析(fnx)油色谱油色谱低压阻抗试验低压阻抗试验 局放试验局放试验红外检测红外检测紫外检测紫外检测第十七页，共33页。故障检测(jin c)方法直流电阻直流电阻 用于判断导电回路，接头用于判断导电回路，接头(ji tu)等部分等部分的问题，例如焊接脱落、断股
14、、匝间短路、的问题，例如焊接脱落、断股、匝间短路、分接开关错档跳档掉档等。但是无法发现股分接开关错档跳档掉档等。但是无法发现股间短路问题，可以用负载损耗变化来发现。间短路问题，可以用负载损耗变化来发现。测试方法主要有电桥法和伏安表法。测试方法主要有电桥法和伏安表法。直阻测量结果具有一票否决权。直阻测量结果具有一票否决权。主要判据为三相不平衡率主要判据为三相不平衡率第十八页，共33页。故障(gzhng)检测方法直流电阻直流电阻 分接档位阻 值(z zh)曲线上移，绕组有问题(wnt)，曲线不规则，分接开关有问题(wnt)第十九页，共33页。故障(gzhng)检测方法变比变比 用于发现匝间短路用于
15、发现匝间短路(dunl)，断线，断股，断线，断股，错档，跳档，绕组变形等问题。错档，跳档，绕组变形等问题。测量结果具有一票否决权。测量结果具有一票否决权。第二十页，共33页。故障(gzhng)检测方法绝缘电阻绝缘电阻 监测极化指数，阻值大小。用于发现变压监测极化指数，阻值大小。用于发现变压器绝缘受潮，老化等问题。测试绝缘电阻时，器绝缘受潮，老化等问题。测试绝缘电阻时，由于极化现象的存在，电流总是随时间而衰由于极化现象的存在，电流总是随时间而衰减，最后趋于稳定，因此绝缘电阻也是随时减，最后趋于稳定，因此绝缘电阻也是随时间的上升而变大最后趋于稳定。一般来说，间的上升而变大最后趋于稳定。一般来说，状
16、态状态(zhungti)良好的绝缘的稳定时间比良好的绝缘的稳定时间比较长。较长。第二十一页，共33页。故障(gzhng)检测方法介损介损 介损测量的量主要有电阻介损测量的量主要有电阻R和电容和电容C，还有他们的比值，还有他们的比值tg。tg可以发现绝缘的老化问题。可以发现绝缘的老化问题。C和绕组的位置有关，可以发现绕组变形等问题和绕组的位置有关，可以发现绕组变形等问题R可以发现受潮等问题。可以发现受潮等问题。测试方法，介损的测量主要受到现场测试方法，介损的测量主要受到现场50Hz的工频的工频(n pn)干扰，现在比价流行的是异频法，避开干扰，现在比价流行的是异频法，避开50Hz的频的频率，采用
17、率，采用45或或55Hz第二十二页，共33页。故障(gzhng)检测方法油分析试验油分析试验 试验项目试验项目(xingm)有耐压、介损、微水、有耐压、介损、微水、颗粒度等颗粒度等第二十三页，共33页。故障检测(jin c)方法油色谱试验油色谱试验 油色谱试验是一种通用的比较成熟的方法，油色谱试验是一种通用的比较成熟的方法，通过气体不同成分，可以比较灵敏而准确的通过气体不同成分，可以比较灵敏而准确的判断故障。用于故障检测的气体组分主要有：判断故障。用于故障检测的气体组分主要有：甲烷（甲烷（CH4）、乙烷）、乙烷(y wn)（C2H6）、乙烯（乙烯（C2H4）、乙炔（、乙炔（C2H2）、氢气、氢
18、气（H2）、一氧化碳（、一氧化碳（CO）、二氧化碳、二氧化碳（CO2）等。）等。第二十四页，共33页。故障(gzhng)检测方法油色谱试验油色谱试验 气体含量判断法气体含量判断法特征气体判断法特征气体判断法IEC三比值判断法三比值判断法故障气体速率故障气体速率(sl)判断法判断法回归法回归法 第二十五页，共33页。故障(gzhng)检测方法特征(tzhng)气体判断法第二十六页，共33页。故障检测(jin c)方法IEC三比值判断法三比值判断法通过计算通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2,C2H4/C2H6,在相同的情况下将这在相同的情况下将这些比值以不同的编码表示，可以得到些比值以不同的
19、编码表示，可以得到(d do)不同的故障类型和故障性质。不同的故障类型和故障性质。在判断过热性故障时，还可以通过经验公在判断过热性故障时，还可以通过经验公式估算故障点的热点温度。式估算故障点的热点温度。第二十七页，共33页。故障检测(jin c)方法低压阻抗试验低压阻抗试验主要是变压器主要是变压器380V的空载损耗、负载损耗的空载损耗、负载损耗以及绕组变形试验。以及绕组变形试验。空载损耗可以发现铁心的问题空载损耗可以发现铁心的问题负载损耗可以发现电回路的问题负载损耗可以发现电回路的问题发生绕组变形时阻抗的电容分量会发生变化发生绕组变形时阻抗的电容分量会发生变化，从而使阻抗发生变化，可以用于判断
20、，从而使阻抗发生变化，可以用于判断(pndun)绕组变形。目前比较流行的绕组绕组变形。目前比较流行的绕组变形测试方法是频响法。变形测试方法是频响法。第二十八页，共33页。故障(gzhng)检测方法局放试验局放试验导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电，称为局部放电。导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电，称为局部放电。（GB/T7354-2003）局部放电可能发生在绝缘体内部，也可能发生在表面；局部放电可能发生在绝缘体内部，也可能发生在表面；发生在气体包围的导体附近的放电，称为电晕。发生在气体包围的导体附近的放电，称为电晕。绝缘体在局放的作用下（高温或电弧等一系列物理和绝缘体在局放的作用下（高温或电弧等一
21、系列物理和化学化学(huxu)现象），使绝缘体迅速老化直至击穿。现象），使绝缘体迅速老化直至击穿。第二十九页，共33页。故障(gzhng)检测方法局放试验的特点局放试验的特点与耐压试验相比，局部放电试验是非破坏与耐压试验相比，局部放电试验是非破坏性试验；性试验；局部放电试验具有较高的灵敏度；局部放局部放电试验具有较高的灵敏度；局部放电监测电监测(jin c)可以弥补耐压试验的不足。可以弥补耐压试验的不足。第三十页，共33页。故障(gzhng)检测方法红外监测红外监测(jin c)第三十一页，共33页。故障(gzhng)检测方法紫外外监测紫外外监测(jin c)第三十二页，共33页。谢谢(xi xie)！第三十三页，共33页。