一种输电变压器热性故障检测方法技术

本发明专利技术提出一种输电变压器热性故障检测方法，其重点对热性故障进行监测，该热性故障检测方法能够在进行三比值法检测之前，预先进行热性故障的判断，假如判断为热性故障预先进行气体组分的检测，如果未涉及到固体绝缘材料分解，选择继续使用三比值法检测，假如监测涉及到固体绝缘材料分解，则选择本申请的二次检测判断法进行检测。这样可以最大程度上避免因多重因素影响而产生的测量不精确或不稳定，使得三比值法检测效果更优，避免了由于固体绝缘类故障所产生的二氧化碳（C02）以及一氧化碳（CO)对诊断造成的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输电变压器热性故障检测系统，属于输电

技术介绍
由于变压器油具有优良的散热和绝缘性能，因此油浸式电力变压器在电力系统中 得到广泛的引用。在正常的运行过程中，变压器会在机械应力以及热、电等各种因素的影响 下慢慢老化，并生成一些可燃性气体。如果变压器存在内部潜伏性故障，故障部位释放出的 能量会加速绝缘材料的裂解，促使油中溶解气体的含量以及产气速率大大提高。通过获取 变压器油样本，采用气相色谱的方法就可以获取油中溶解气体各组分的含量，从而对变压 器的健康状况做出评估或者对存在异常的变压器进行故障情况的分析。因此，变压器油中 溶解气体分析对油浸式变压器故障诊断有着重要的意义。经过总结分析发现变压器油中溶 解气体的来源主要包括以下三个方面：绝缘油的分解产气；固体绝缘材料的分解产气；其 他方面的来源。变压器油是在天然石油的基础上通过某些化学工艺精炼提取得到的。它是 一种混合物，其中包含了各种的碳氢化合物，主要有烷烃、烯烃、环烷烃以及芳香烃等等。碳 氢两种元素作为绝缘油的主要元素，占到全部重量的95%-99%，其它是一些氧、氮、硫及一些 微量元素。 绝缘油包含很多种类的碳氢化合物，这些化合物分子含有CH，CH2，CH3等官能 团，通过碳氢键和碳碳键连接起来。一些碳氢键和碳碳键会在电、热等因素作用下断裂，形 成碳氢自由基和不稳定的氢原子。这些自由基和氢原子又会迅速参与到一系列复杂的化 学反应中从而形成新的化合物，主要有氢气以及一些低分子烃类气体，如甲烷（CH4)、乙烷 (C2H6)、乙烯（C2H4)、乙炔（C2H2)等等。 固体绝缘材料主要有绝缘纸板、绝缘纸，它们都是以木浆作为主要原料，从化学成 分上来说，主要由纤维素、半纤素以及木质素等成分组成。其中纤维素是主要成分，包含碳 氧键、葡萄糖普键以及无水右旋糖环。通过深入了解这些化学键的性质，可以发现这些化学 键比碳氢键更脆弱。因此，当变压器发生一些过热性故障以及放电故障的时候，这些化学键 很容易发生裂解，进而通过一系列复杂的化学反应而形成新的物质。 除此之外，人为的一些操作也可能导致这些气体的产生。比如：对发生故障的设 备进行维修之后没能对绝缘油进行彻底的脱气处理，这样就会导致绝缘油中还存在一些剩 余故障气体；在油箱中还有绝缘油的情况下对变压器进行焊接操作可能也会导致绝缘油 的分解产气；在切换有载分接开关的时候可能会因为电位的不固定而造成放电，导致开关 室绝缘油的分解形成某些故障气体，并且这些气体随着开关室的绝缘油渗入变压器主油箱 中。 变压器故障类型可以分为很多种，不同的分类方式可以获得不同结果。若根据故 障回路的不同可以分为电路、磁路以及油路三种类型；按照故障的发展速度可以分为潜伏 性和突发性两大类；如果按照故障性质来划分，则可以分为热性故障、电性故障和机械故 障，但是机械故障通常以电性故障或者热性故障的形式展现出来。固体绝缘纤维和矿物绝 缘油是目前变压器采用的主要绝缘材料。当变压器发生内部潜伏性故障时，绝缘材料就会 在热、电等作用下产生一些可燃性气体。在故障发展的初级阶段，生成的气体会溶解于变压 器油中，因此变压器油中溶解气体分析对内部潜伏性故障及其发展程度判断极其有效。在 基于油中溶解气体数据的变压器故障诊断中，变压器故障类型被划分为热性故障以及电性 故障。 其中，热性故障通常是由于有效的局部热应力造成的绝缘加速劣化和热解，具有 中等能量密度水平。按照热点温度范围，又可以将热性故障分为低温过热（t〈300 °C )、中 温过热（300°C <t〈700°C )和高温过热（t>700°C )三大类。在实践中，通常是通过三比值 法来判断热性故障类型的。按照故障分析原因来看，低温过热的原因有：绕组中绝缘油的油 路被阻塞；通过铁扼夹件中的磁通量过大；变压器超过额定负荷运行；中温过热：分接开关 开关内的接触面，或者套管引线与电缆连接部位存在接触不良；变压器内部某些部位存在 环流，包括铁扼夹件与铁心叠片之间，接地引线之间，不良焊点与铁扼夹件之间。高温过热： 油箱与铁芯之间存在较大环流；变压器铁芯叠片之间出现短路情况；通过油箱壁的没有被 补偿的磁场超过正常范围，导致电流的形成。 而三比值法是一种根据气体浓度的相对比值来进行变压器故障诊断的方法。它依 据变压器绝缘材料在故障能量的作用下生成的气体成分含量的相对比值与故障点温度存 在的密切关系，从五种特征气体组分中选取气体扩散系数以及在绝缘油中溶解度相似的两 种气体做比值。当获得三种比值的编码之后，按照导则所规定表所列出的故障类型判断方 法就可以很容易的对故障类型以及可能的故障原因做出判断。 当然，三比值法在进行变压器热性故障判断时也存在比较明显的不足之处，例如 由产气机理的分析可以发现，当气体各组分含量以及产气速率都没有超标，变压器运行状 态正常，三比值法诊断是无效的，只有当气体含量超标或者产气速率超标或者有足够的依 据判定变压器存在故障的时候，三比值法诊断才会有意义。 还有当变压器故障涉及到固体绝缘材料分解的时候，会生成大量的二氧化碳 (C02)以及一氧化碳（CO)，但是导则所推荐的三比值法并没有参考二氧化碳（C02)以及一 氧化碳（CO)的信息，因此这对于固体绝缘类热性故障的诊断造成很大的影响。 因此为克服上述缺陷，有必要对目前采用的三比值法进行改进以提高诊断电力变 压器热性故障的精度和稳定性，同时避免发生误判操作或其他因素产生不良影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种输电变压器热性故障检测系统，其重点 对热性故障进行监测，该输电变压器热性故障检测系统能够在进行三比值法检测之前预先 进行热性故障的判断，假如判断为热性故障预先进行气体组分的检测，如果未涉及到固体 绝缘材料分解，选择继续使用三比值法检测，假如监测涉及到固体绝缘材料分解则选择本 申请的二次检测判断法进行检测。这样可以最大程度上避免因多重因素影响而产生的测量 不精确或不稳定，使得三比值法检测效果更优，避免了由于固体绝缘类故障所产生的二氧 化碳（C02)以及一氧化碳（CO)对诊断造成的影响。 为实现上述目的，本专利技术适应不同的故障类型以及故障来源的影响，热性故障检 测系统采取了二次检测判断法和三比值法两种检测方法，采用的技术手段为： 方案1. ，具体包括以下步骤： 步骤1 :首先启动预警操作步骤，设置i值、K值以及计数器N清零，其中i=l，为整数， K < 6,优选为3,在组分浓度检测模块中检测每个气体组分的浓度得到各个浓度值Di，依次 判断各个气体组分的浓度值是否超出了各自的极限值，一旦对应的气体组分超出极限值， 则进行计数器N的加1操作，当计数器N大于等于K时，即超出极限值的气体组分数量超过 K时，则启动进入检测工作； 步骤2:进入检测工作之后，检测得出特征气体的组分量，当各组分量满足 (CH4+C2H4)/CnHn多A的条件时，则表明此时甲烷和乙烯为主要特征气体，存在热性故障可 能性，假如不满足（CH4+C2H4)/CnHn多A的条件时，有可能存在电性故障，则启动电性故障 判断及检测过程；满足上述条件会启动热性故障的报警，提示进行热性故障诊断； 步骤3 :基于是否满足条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电变压器热性故障检测方法，具体包括以下步骤：步骤1：首先启动预警操作步骤，设置i值、K值以及计数器N清零，其中i=1，为整数，K≤6，优选为3，在组分浓度检测模块中检测每个气体组分的浓度得到各个浓度值Di，依次判断各个气体组分的浓度值是否超出了各自的极限值，一旦对应的气体组分超出极限值，则进行计数器N的加1操作，当计数器N大于等于K时，即超出极限值的气体组分数量超过K时，则启动进入检测工作；步骤2：进入检测工作之后，检测得出特征气体的组分量，当各组分量满足(CH4+C2H4)/CnHn≥A的条件时，则表明存在热性故障可能性，假如不满足(CH4+C2H4)/CnHn≥A的条件时，有可能存在电性故障可能性，则启动电性故障判断及检测过程；满足上述条件会启动热性故障的报警，提示进行热性故障诊断；步骤3：基于是否满足条件(CO+CO2)/CnHn≥B来判断是否进入二次检测判断法还是进入三比值法来进行故障检测，当满足条件(CO+CO2)/CnHn≥B时，表明此时有过量的固体绝缘类故障所产生的二氧化碳（C02）以及一氧化碳（CO)，此时需要选择使用二次检测判断法，假如不满足(CO+CO2)/CnHn≥B，则表明并未发生过量的固体绝缘类故障，则可以继续使用三比值法；步骤4：上述二次检测判断法的具体判断过程如下：1）.当满足V1<CH4/CnHn<V2且H2/CnHn>V3时，表示变压器可能存在低温过热故障，此时需要进行二次检测上述组分含量进行进一步判断，而二次检测之前需要延迟t时间，假如仍然满足V1<CH4/CnHn<V2且H2/CnHn>V3，此时表明存在低温过热故障；2）.当满足V1<C2H4/CnHn<V2且H2/CnHn>V4时，表示变压器可能存在中温过热故障，此时需要进行二次检测上述组分含量进行进一步判断，而二次检测之前需要延迟t时间，假如仍然满足V1<C2H4/CnHn<V2且H2/CnHn>V4，此时表明存在中温过热故障；3）.当满足V1<C2H4/CnHn且H2/CnHn<V4时，表示变压器可能存在高温过热故障，此时需要进行二次检测上述组分含量进行进一步判断，而二次检测之前需要延迟t时间，假如仍然满足V1<C2H4/CnHn且H2/CnHn<V4，此时表明存在高温过热故障；上式中，H2，CH4，C2H4，C2H6，C2H2，CO，CO2来分别表示各个组分量，而总烃含量用CnHn表示，A代表用来判断是否存在热性故障的第一阈值，B代表用来判断是否存在固体绝缘类故障的第二阈值，V1，V2，V3，V4分别代表相关经验值或设置阈值。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡小青，
申请(专利权)人：胡小青，
类型：发明
国别省市：浙江;33