以DGA為特征量對電力變壓器故障部位診斷的探討
發布時間:2019-07-13 17:19:14來源:
油中溶解氣體分析,以下簡稱DGA過程中,常遇到DGA發現電力變壓器存在故障而其它方面未見異常的情況。以DGA為特征量用傳統的方法不能診斷電力變壓器的故障部位,難以較好解決電網的安全運行同設備的安全運行的矛盾。
以下介紹一些新的方法,且將多種方法聯合使用,用正反混合推理來保證診斷部位的準確性。
2電力變壓器常見的故障部位電力變壓器常見故障部位有磁路故障、電路故障、油箱故障、絕緣系統故障、冷卻系統故障。磁路上常發生懸浮放電(原因是鐵芯接地片斷開、無接地、接地不良)和過熱性故障(原因是鐵芯多點接地、結構不良、鐵芯片間絕緣不良、散熱不良)。
電路故障常發生在線圈、引線、分接開關、套管。油箱故障有滲漏油、油中異物、箱體變形及油箱發熱引起變壓器的額外損耗。絕緣故障指絕緣油性能變壞和油流放電、以及固體絕緣分解。冷卻系統故障指潛油泵、冷卻器及風扇故障。
3理論依據從特征氣體的產生來看,不同部位所產生的大面積低溫過熱,大面積高溫過熱,局部點高溫過熱、中溫過熱,局部高能小電流放電,局部高能大電流放電,局部低能小電流放電,局部低能大電流放電等故障所產生的故障的色譜數據是不一樣的。
通過多年應用變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則給出的三比值編碼組合,發現電力變壓器的故障部位基本上都在故障實例當中,這就充分證實了這一理論的客觀性。因此,只要應用一些新的數理理論和推理方法,找出每一組DGA數據與故障部位的關系,就可以診斷電力變壓器的故障部位。
4以DGA為特征量診斷故障部位的方法故障類型判斷正確與否直接影響到故障部位的判斷。故障類型判斷可采用改良三比值法計算出設備的故障類型,用無編碼比值法或者0. 2判據等方法進行再次確認;如果是過熱性故障,建議采用四比值法進行確認。當然能采用神經網絡診斷、模糊綜合診斷、模糊聚類、灰色關聯、灰色聚類方法進行診斷更好,可以提高診斷的準確性。
判斷故障性質后,依據三比值編碼查找對應的典型故障實例,結合變壓器的運行、結構、故障樹等實際排除該設備不存在的故障部位。
故障在磁路還是電路的診斷,采用四比值烴安伏曲線法:分為曲線比較法、直線擬合法、相關系數法,可單獨使用任一方法區分故障在磁路還是電路。
特征氣體法可以判斷的變壓器故障部位,若H2為主導,可根據CH4、C2H6、C2H4、C2H2與H2的關系判斷變壓器是否存在線圈匝、層間放電,線圈熔斷,分接開關間電弧放電故障。若CH4為主導,可根據H2、C2H6、C2H4、C2H2與CH4的關系判斷出套管接頭松動,分接開關接觸不良,絕緣不良,鐵芯多點接地故障。若為C2H4主導,可根據m、C2H6CH4、C2H2與C2H4的關系判斷分接開關接觸不良、引線接接頭松動,絕緣不良,鐵芯多點接地故障。若為C2H2主導,可根據壓、CH4、C2H6、C2H4與C2H2的關系判斷線圈短路,分接開關閃絡,油流放電故障。
采用相關系數法或以CO/CO2的比值作為判據來判斷故障是否涉及固體絕緣。如果CO/CO2>0.33或C0.09時表示可能有纖維絕緣分解故障,應注意考慮氣體的累計性。有條件時采用相關系數法,變壓器存在放電故障,則以⑴與H2和⑴與C2H2的相關程度作為判斷電性故障是否涉及固體絕緣的標準。若是過熱故障時以CO與CH4相關程度作為判斷是否涉及固體絕緣的標準。
采用灰色聚類診斷方法可以診斷的故障部位:圍屏樹枝狀放電、線圈匝、層間故障、分接開關故障、鐵芯故障。
根據取樣部位可以診斷故障的大致部位。
這是氣體的溶解飽和與速度原理分析設備的故障部位,但要注意考慮設備的冷卻方式和密封方式對DGA的影響。
根據變壓器故障的特點,需采用正反向混合推理。這種推理方式,通常是先根據原始信息,通過正向推理幫助提出的結論,然后,再用反向推理尋找支持這個結論的證據,反復這個過程,直到得出結果。
5故障實例故障性質:采用改良電協法編碼為102屬電弧放電故障。用無編碼比值法和0.2判據均判定為電弧放電。
常見故障部位:線圈匝間、層間短路,相間閃絡、分接頭引線油隙閃絡、引線對箱殼放電、線圈熔斷、分接開關飛弧、因環路電流引起電弧、引線對其他接地體放電。
非故障部位排除:由于判定是電弧放電故障,所以主要分析⑴與H2和CO與C2H2的相關程度,確定故障是否涉及固體絕緣,見表1.表1寶華山1號主變DGA數據分析CO與H2的相關系數CO與C2H2的相關系數從表2可見,CO和H2與C2H2沒有明確的關聯,即故障不涉及固體絕緣。這就可以排除線圈匝間、層間短路、線圈熔斷的可能。
特征氣體法診斷:由下部油樣數據可知該5060滿足條件R2 從取樣部位及平衡判據來看設備的故障情況。從取樣部位及平衡判據分析故障部位可以看出,CO、CO2理論計算值和實測值的比值在0.5 ~20之間,說明CO、CO2是在平衡狀態下釋放出來的,這與相關系數法分析一致,故障不涉及固體絕緣。自由氣體中其他組分含量遠大于相應組分計算的理論值,說明故障氣體是在未平衡狀態下釋放出來的,從這可以看出屬突發性故障。結合瓦斯油樣、氣樣同下部油樣的比較,可以判斷故障在中上部。 經過正反向導混合性推理及綜合分析后,可以推斷故障部位在分接開關及引線間存在電弧放電故障。實際故障:有載分接開關A相的一顆引線螺栓頭對B相的引線放電。判斷基本符合實際故障情況。 實例1從某變壓器油中氣體分析數據如下:+2烴=4575,所以各氣體組分占總烴量的比例分別為:該變壓器投上26h就發生保護動作,可不考慮CO、CO2的累計性。),說明線圈的故障可能性大。 應用灰色聚類模型診斷。待檢狀態向量d=(19. 5216.11,5.81,43.26,34.85),各特征聚類白化權函數值如下:聚類向量:a優序為即該變壓器比較可能是線圈匝間或層間故障。 綜合以上方法分析,可以認為該變壓器是線圈匝間或層間短路。實際吊芯結果是高壓B相線圈匝、層間短路。 110kV小龍潭2號主變色譜分析數據如下:應用灰色聚類模型診斷為高溫過熱性故障,可能故障部位在分接開關或是鐵芯兩點(多)點接地。用三比值為022為高于700°C的高溫過熱,且故障。綜合評估認為是鐵芯多點接地。實際吊芯是鐵芯下鐵軛多點接地。 6結論不同的故障部位,色譜數據的大小及其之間的比例是不一樣的。這方面理論上能找到依據,實際情況也得到了證實。以DGA為特征量可以診斷變壓器的故障部位。