变压器套管故障诊断的研究

摘 要：本文对变压器套管的故障诊断给出了常见的五种方法：分别是直接观察法、气体试验分析法、局部放电分析法、三比值判断法以及油色谱分析法，对各自的故障诊断原理进行论述，并举例说明。

关键词：变压器;故障诊断;机理

1直接观察法

在整个变压器电能输入输出过程中，大多数故障都是缓慢发生的，一些症状会提前出现，从观察中很容易发现这些迹象。通常可以用直接观测方法（如听力和视力）作用于变压器套管处，然后通过有效诊断方法用于诊断故障问题，分析原因，寻找故障点位置并及时采取适当措施消除故障。根据直接观察方法检测人员可以发现主要入口处的变压器故障，包括磁通量进出不平衡或衬套瓷瓶磁通量泄漏。

2电气试验分析法

对于变压器的输入，电气试验的主要技术指标是电介质损耗，这使得通过绝缘体的缺陷可以被有效地检测出来。

对于低容量设备，介质损耗系数可以迅速而精确地反映设备整体和局部退化和湿度，这是评估电容设备绝缘状况的重要指标。

在交变电压的影响下，等效原理图和电容输入绝缘的相位图显示在图1中。R等于通过绝缘体的电阻，Cx是通过绝缘体本身的电容。

通过绝缘体的电容绝缘体主要由电介质组成， Ig与看似电介质损失成正比。套管圆柱容量的变化可能反映出圆柱电容罩之间是否有油短缺或局部放电，这是评估套管绝缘性良好的主要参数之一。例如，当电容收缩时，这表明外壳中没有油;当电容增大时，这表明电容输入之间的隔热层破裂。

3比值判断法

DL / T-722-2001文件《分析和评估变压器油中溶解气体的手册》明确指出，改进的三比值方法是确定变压器油箱、输入输出端套管处和变压器的油容量电气设备类型的主要方法。

变压器套管是变压器的重要组成部分，由故障引起的气体成分与变压器本体内部气体基本相同。因此，在分析油色谱数据时，仍然使用最先进的三比值方法，这是最成熟且使用最广泛的技术。

4局部放电分析法

局部部分放电指的是电击只发生在绝缘体的一部分，这通常不会导致绝缘体的损伤，但会导致电介质的部分损伤。局部放电类型可分为下列类别：

（1）发生在介质中的气隙放电

电击发生在间隙或环境中，图2显示了相应的放电模式，波形的一个特征是放电脉冲以正峰值和负峰值重叠，两侧的频率和对称脉冲振幅基本上是相同的，但有时由于气泡的不同位置而不对称。在第一次放电之后，放电量随着电压的增加而增加，但在某种程度上，放电量并没有增加。

（2）发生在油中的气隙放电

这种放电是由于空气进入油中以及在油空隙之间发生的排放所致，油纸绝缘介质中的气泡放电的形状特性基本相同，但是这种放电的放电值将随着电压的升高而继续增加。

（3）沿面放电

该放电现象是由于电场强度大于电击穿场强度，图3显示了相应的放电模式。脉冲两边的振幅非常不同，灭火电压基本上等于主电压，随着电压的增加，放电容量将继续增加。

（4）尖端放电

在强电场作用下，当金属部分有倒鉤或末端太锋利时就会有可能发生电晕放电。波形是由两组对称脉冲组成的，它们在正峰和负峰位置上的振幅不同，这两个脉冲的起动电压也不一样，低起动电压——大脉冲，高起动电压——小脉冲，放电容量随着电压的增加而增加，而后者的放电容量不会随着电压的变化而变化。

5油色谱分析法

油中溶解气体的色谱分析称为油性色谱分析，在诊断充满油的电力设备故障时特别有效，并广泛使用，它最大的优势是可以在充满油的电力设备出现故障后运行，同时还能检测出早期故障，对过热和放电故障特别敏感。

油色谱分析原理如下：新油填充设备绝缘油中的原始气体为71% N2和28% O2，我们通常称之为空气，当内部绝缘油和绝缘纸的成分老化时，绝缘油中会出现少量的H2和CO、 CO2、烃量气体，放电过热或出现内部故障时，其浓度将超过标准值，随着时间的推移，微量气体浓度大大增加。由于绝缘材料不同，分解过程中产生的气体成分和浓度不同，可以通过分析这些气体的浓度和时间的推移来判断其性质及故障位置，这种方法被纳入了绝缘试验标准DL / T 722-2001《变压器油溶液气体分析和评估手册》，适用于变压器本体、套管和油开关等油性填充设备。

变压器油色谱分析的过程如下：首先，从石油和天然气设备中提取的绝缘油被分解为石油和天然气，然后将单独的气体引入气相色谱仪，然后根据不同气体的亲和力分离、量化。其次，随着时间的推移，特性气体的组成、溶度和生长速度可以用来预先确定设备故障是否存在。如果存在故障，就可以基本确定故障性质及故障位置。比如用气体方法的特征，基于气体的含量和各种故障的组成来确定故障，见表1，虽然方法很简单，但结果很直观，但它只是一个相对的描述，没有明确的定量分析。

实践表明，变电站工作人员通过油色谱在线分析装置检查数值及误差，然后用气相色谱法确定故障的类型和性质，并及时检测和消除故障。

参考文献：

[1]李朕玥.基于SVM的电力变压器故障诊断方法与分析[J].电工材料，2020（03）：58-60.

作者简介：

李阳（ 1991）男，汉族，云南省昭通市永善县，本科，助理工程师，研究方向：制冷空调系统安装维修。