电力变压器的故障诊断分析

学号________________密级________________大学本科毕业论文电力变压器的故障诊断分析院（系）名称：专业名称：学生姓名：指导教师：二○一一年十月郑重申明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：BACHELOR'SDEGREETHESISOFWUHANUNIVERSITYPowertransformerfaultdiagnosisandanalysisCollege：Subject：Name：Director：Oct2011目录摘要..............................................................5第一章电力变压器故障检测绪论.........................................71.1造成变压器故障的原因........................7错误!未定义书签。1.2变压器故障的种类..............................................8第二章电力变压器故障检测的现状.......................................9第三章目前电力变压器故障检测存在的问题............................11第四章电力变压器故障诊断的方法......................................124.1油中溶解气体分析法...........................................124.1.1单项成分超标分析法.........................................134.1.2特征气体色谱的分析和判断...................................134.2在线检测技术.................................................144.2.1局部放电在线监测...........................................154.2.1油中气体含量的在线监测.....................................164.4.3绕组故障的在线监测.........................................174.3建立完备的变压器历史资料库...................................18结束语..............................................................20参考文献............................................................21致谢…………………………………………………………………………………….22摘要电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，它一旦发生事故，则所需的修复时间较长，造成的影响也比较严重。随着我国电力工业的迅速发展，电网规模不断扩大，电力变压器的单机容量和安装容量随之不断增加，电压等级也在不断地提高。一般而言，容量越大，电压等级越高，变压器故障造成的损失也就越大。本文主要研究了电力变压器状态监测与故障诊断的现状以及存在的问题，并对电力变压器的相关故障诊断方法进行了分析。关键词：电力变压器；故障；诊断AbstractPowertransformerisanimportantequipmentinpowersystem,itonceanaccidentoccurs,therequiredrepairtimeislonger,theeffectismoreserious.Withtherapiddevelopmentofpowerindustry,expandingthescaleofpowergrids,powertransformercapacityandinstalledcapacityincreasesceaselesslysubsequently,voltagelevelsarealsocontinuouslyimprove.Generallyspeaking,thelargercapacity,highervoltagelevels,thetransformerfaultcausedbylossisbigger.Thispapermainlystudiesthepowertransformerconditionmonitoringandfaultdiagnosisofthestatusquoandtheexistingproblems,andforpowertransformerfaultdiagnosisrelatedmethodsareanalyzed.Keyword:Powertransformer;faultdiagnosis第一章电力变压器故障检测绪论电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，它一旦发生事故，则所需的修复时间较长，造成的影响也比较严重[1]。随着我国电力工业的迅速发展，电网规模不断扩大，电力变压器的单机容量和安装容量随之不断增加，电压等级也在不断地提高。一般而言，容量越大，电压等级越高，变压器故障造成的损失也就越大。近年来，电力变压器虽然由于材料的改进、设计方法和制造技术的提高，运行可靠率有所提高，但仍会发生料想不到的事故。1.1造成变压器故障的原因主要可以分为如下几种:l)选用材料或安装不当包括绝缘等级选择错误，电压分接头选择不当以及保护继电器、断路器不完善等。2)制造质量不好由于选取的制造材料(导电材料、磁性材料、绝缘材料等)不好，或是设计的结构不合理，工艺水平不高，造成变压器发生故障。3)运行、维护不当由于操作不当或其他故障造成变压器过负荷，或者检修维护时造成连接松动，甚至使异物进入变压器，都会使变压器发生故障。4)异常电压主要是雷电过电压和内部过电压。过电压的作用时间虽然很短，但是过电压的数值却大大超过了变压器的正常工作电压，因而容易造成变压器绝缘损坏，导致变压器不能正常工作。5)绝缘老化这一方面是由于绝缘材料的自然老化而造成的;另一方面，当变压器过负荷运行或内部出现某些异常(如局部放电、局部过热等)时，将会加速变压器绝缘材料的老化，从而引发故障。1.2变压器故障的种类按照故障发生的部位，可以大致将变压器故障分为以下几类:l)变压器的内部故障(l)绕组故障:包括绝缘击穿、断线、变形等;(2)铁芯故障:包括铁芯叠片之间绝缘损坏、接地、铁芯的穿芯螺栓绝缘击穿等:(3)内部的装配金具故障:包括焊接不良、部件脱落等;(4)电压分接开关故障:包括分接开关接触不良或电弧等;(5)引线接地故障:包括引接线对地闪烙、断裂等;(6)绝缘油老化。2)变压器的外部故障(l)油箱故障:包括焊接质量不好、密封线圈不好等;(2)附件故障:包括绝缘套管、各种继电器的故障等;(3)其他外部装置故障:包括冷却装置及控制设备的故障等。运行的变压器发生不同程度的故障时，会产生异常现象或信息。故障诊断就是搜集变压器的异常现象或信息，根据这些现象或信息进行分析，从而判断故障的性质、严重程度和部位。诊断故障的作用是:l)及时发现局部故障和轻微故障，以便采取措施消除故障，防止变压器损坏而停运，提高电力系统运行可靠性，减少损失;2)发现运行中的问题，为改进运行维护措施和修订运行规程提供依据;3)发现产品质量问题，为改进设计和制造工艺提供依据。因此，加强对电力变压器绝缘状态的监视以防事故于未然以及在事故发生时尽快确定故障的性质及部位是很有必要的。第二章电力变压器故障检测的现状近年来，随着大型变压器制造水平的不断提高，变压器的可靠性也越来越高，同时对电网运行单位的生产效率和经济效益的要求也不断提高，鉴于传统的定期维修制度及离线试验所暴露出来的问题，即一方面盲目地对多数完好设备定期维修，造成人力物力浪费，而且这种过度维修还可能引入新的故障隐患;另一方面还存在因一些产品性能缺陷包括绝缘缺陷未能得到及时发现检修而发展成重大故障的可能。因此，人们开始关注变压器状态维修的研究和应用。[7]状态维修可分为三层内容:（1）在线监测是状态维修的前提和基础，通过在线监测，在不影响设备运行的前提下提取各种状态参数信息;(2)故障诊断是状态维修的核心，根据在线监测数据诊断其绝缘状况，识别故障种类和程度;(3)维修策略的制订是状态维修的目标。随着电力系统自动化水平的提高，越来越多的变电站引入了变压器在线监测装置。目前在线监测项目主要包括绝缘油中气体在线监测、局部放电在线监测、介质损坏因数在线监测等。这些在线数据可以及时反映变压器绝缘的变化，对于及早发现故障，防止故障进一步扩大有很大帮助。将在线数据引入到变压器的故障诊断中，可以极大地提高诊断的实时性和准确性。由于电力变压器故障的多样性，再加上引发这些故障的原因非常复杂且不明显，使得要准确地判断电力变压器故障性质及故障发生部位变得相当困难。目前，在变压器故障诊断中应用较多的是传统的油中溶解气体分析法(DGA)，即通过对变压器油中溶解气体的分析来判断变压器存在的故障，国内外众多专家对DGA方法的研究取得了许多有价值的成果，形成了一些实用性算法，如IEC推荐的三比值法、Rogers法、Dornerburg法等，它们的共同特点是对变压器油中溶解的H，、CH4、C，HZ、C:H;、C:H6、CO、CO:的比值进行编码，然后由相应的编码查出对应的故障。为了弥补这些方法存在的“编码盲点”问题，一些学者又在这些方法的基础上，引入专家系统、人工神经网络、模糊数学、进化遗传算法等方法来对变压器故障进行判别，取得了一定的进展[3]。DGA方法己被证明是检测变压器故障的一种简单有效的方法，但是，DGA方法也存在一些缺陷，其作业程序复杂，人工操作不可靠，且不易及早发现两次试验之间的故障或缺陷，它一般只能简单区分过热、电晕放电和电弧放电故障，无法对故障的具体类型作进一步判断，也无法对故障的具体部位进行准确地定位，而且，由于油中气体的累积效应，它的准确程度也不令人满意。所以单凭DGA方法来诊断变压器故障，很难取得满意的结果。除了色谱试验以外的其他变压器预防性试验也是检测变压器故障的重要手段。在变压器的离线故障诊断中，预防性试验的结果仍然是不可缺少的诊断依据，要准确地判断故障的具体类型以及故障发生的具体部位，必须通过预防性试验的结果来进行。因此，充分利用预防性试验的结果来对变压器故障进行诊断，可以得到更为详尽的故障信息，也可以使得诊断系统提供的维修建议更具有针对性，弥补D以方法的不足，减少维护工作量，缩短变压器重新投入运行所需的时间。总之，电力变压器故障诊断是个复杂的问题，需要综合在线的、离线的多种检测手段，而且变压器故障现象与故障原因之间存在着密切的联系，且是复杂模糊的，存在许多模糊性的概念难以直接由测量值判断变压器状态，故可以引用模糊逻辑和多参数、多层逐步推理方法评估。结合模糊数学工具构成模糊专家系统对变压器运行状况进行综合分析，判断变压器的运行状况、故障类型、故障可能部位并向运行人员作出合适的建议。而且，随着电力系统自动化程度的提高，电力系统正日益成为一个密切联系的整体，在这种趋势下，变压器的故障诊断不应成为一个孤立的部分，而应当与电力系统的其他部分结合起来，实现数据的共享和服务。第三章目前电力变压器故障检测存在的问题（一）[6]测试精度及其稳定性校验是在线监测系统面临的一个重要技术问题。由于现场清况的复杂性，使监测结果无法进行校准，更难跟停电试验结果进行对比，而且由于其监测的实时连续性，所以干扰信号的准确判断成为