[發明專利]一種輸電變壓器電性故障檢測系統

在審

• 申請號: 201410341277.0
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104076230A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 胡小青
• 申請（專利權）人: 胡小青
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種輸電變壓器電性故障檢測系統，屬于輸電技術領域。

背景技術

由于變壓器油具有優良的散熱和絕緣性能，因此油浸式電力變壓器在電力系統中得到廣泛的引用。在正常的運行過程中，變壓器會在機械應力以及熱、電等各種因素的影響下慢慢老化，并生成一些可燃性氣體。如果變壓器存在內部潛伏性故障，故障部位釋放出的能量會加速絕緣材料的裂解，促使油中溶解氣體的含量以及產氣速率大大提高。通過獲取變壓器油樣本，采用氣相色譜的方法就可以獲取油中溶解氣體各組分的含量，從而對變壓器的健康狀況做出評估或者對存在異常的變壓器進行故障情況的分析。因此，變壓器油中溶解氣體分析對油浸式變壓器故障診斷有著重要的意義。經過總結分析發現變壓器油中溶解氣體的來源主要包括以下三個方面：絕緣油的分解產氣；固體絕緣材料的分解產氣；其他方面的來源。變壓器油是在天然石油的基礎上通過某些化學工藝精煉提取得到的。它是一種混合物，其中包含了各種的碳氫化合物，主要有烷烴、烯烴、環烷烴以及芳香烴等等。碳氫兩種元素作為絕緣油的主要元素，占到全部重量的95％-99％，其它是一些氧、氮、硫及一些微量元素。

絕緣油包含很多種類的碳氫化合物，這些化合物分子含有CH，CH2，CH3等官能團，通過碳氫鍵和碳碳鍵連接起來。一些碳氫鍵和碳碳鍵會在電、熱等因素作用下斷裂，形成碳氫自由基和不穩定的氫原子。這些自由基和氫原子又會迅速參與到一系列復雜的化學反應中從而形成新的化合物，主要有氫氣以及一些低分子烴類氣體，如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等等。

固體絕緣材料主要有絕緣紙板、絕緣紙，它們都是以木漿作為主要原料，從化學成分上來說，主要由纖維素、半纖素以及木質素等成分組成。其中纖維素是主要成分，包含碳氧鍵、葡萄糖普鍵以及無水右旋糖環。通過深入了解這些化學鍵的性質，可以發現這些化學鍵比碳氫鍵更脆弱。因此，當變壓器發生一些熱性故障以及放電故障的時候，這些化學鍵很容易發生裂解，進而通過一系列復雜的化學反應而形成新的物質。

除此之外，人為的一些操作也可能導致這些氣體的產生。比如：對發生故障的設備進行維修之后沒能對絕緣油進行徹底的脫氣處理，這樣就會導致絕緣油中還存在一些剩余故障氣體；在油箱中還有絕緣油的情況下對變壓器進行焊接操作可能也會導致絕緣油的分解產氣；在切換有載分接開關的時候可能會因為電位的不固定而造成放電，導致開關室絕緣油的分解形成某些故障氣體，并且這些氣體隨著開關室的絕緣油滲入變壓器主油箱中。

變壓器故障類型可以分為很多種，不同的分類方式可以獲得不同結果。若根據故障回路的不同可以分為電路、磁路以及油路三種類型；按照故障的發展速度可以分為潛伏性和突發性兩大類；如果按照故障性質來劃分，則可以分為熱性故障、電性故障和機械故障，但是機械故障通常以熱性故障或者電性故障的形式展現出來。固體絕緣纖維和礦物絕緣油是目前變壓器采用的主要絕緣材料。當變壓器發生內部潛伏性故障時，絕緣材料就會在熱、電等作用下產生一些可燃性氣體。在故障發展的初級階段，生成的氣體會溶解于變壓器油中，因此變壓器油中溶解氣體分析對內部潛伏性故障及其發展程度判斷極其有效。在基于油中溶解氣體數據的變壓器故障診斷中，變壓器故障類型被劃分為熱性故障以及電性故障。

其中，電性故障通常是變壓器內部在高電應力作用下造成的絕緣性能劣化，按照能量密度的不同，電性故障可以分為高能放電(即電弧放電)、低能放電(即火花放電)和局部放電三種不同的故障類型。按照故障分析原因來看，局部放電主要原因：在內部高電壓的作用下，固體絕緣結構中出現空腔，或者表面出現毛刺、尖角等不光滑部位，導體邊緣因為絕緣性能薄弱以及電場集中，從而造成局部放電，并導致X蠟的形成。低能放電：由于有不良連接現象，導致電位不固定，進而發生火花放電或者電弧，可能發生在屏蔽環中、導體之間或者繞組的線圈之間，這是一種間歇性放電，它的放電能量密度比較大。高能放電：局部高電場或者由于短路形成閃絡或電弧，沿著平面放電；繞組匝間或者層間的絕緣被擊穿；各種原因造成的變壓器內部短路，包括低壓對地、接頭之間、繞組線圈之間等等；引線存在斷裂或者有對地閃絡現象以及分接開關的飛弧。由于放電的能量密度很大，可能使絕緣材料性能迅速劣化，對變壓器造成嚴重損傷。