一种基于油色谱的变压器安全状态评估方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于油色谱的变压器安全状态评估方法，包括以下步骤:根据变压器内氮氧比率，确定变压器的含氧类型；根据变压器的含氧类型，获取预先设定的故障能量强度阈值L1、L2和L3；获取变压器中甲烷、乙烷、乙烯和乙炔的溶解含量X1、X2、X3和X4，并根据X1、X2、X3和X4，计算故障能量强度P；根据L1、L2、L3和P，计算变压器故障能量强度指数PI；根据PI，判定变压器安全状态。本发明专利技术实施例公开的油色谱变压器安全状态评估方法，与目前普遍采用的DGA法相比，设定的阈值少，计算逻辑简单，对变压器高温故障，特别对由高能过热和电弧放电等严重故障所导致的安全状态有较高的反应灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及输变电设备安全与可靠性评估领域，特别是设及一种基于油色谱的变 压器安全状态评估方法。
技术介绍
电力变压器的绝缘与冷却油介质在运行环境作用下会产生物理及化学变化，裂解 产生少量可燃气体如甲烧、乙烧、乙締、乙烘、氨气W及一氧化碳和二氧化碳等。运些溶解在 油介质中的气体组分与含量在一定程度上反映了变压器绝缘老化或(潜在)故障的程度。目前，国内外电力行业实践中，普遍采用DGA法(Dissolvedgasanalysis,溶解气 体分析法)对变压器进行安全分析，即通过分析浸油样本中的溶解气体体积浓度来判断变 压器的安全状态等级。具体来说，DGA法通过监测和试验统计方法，设置各种溶解气体体积 浓度的设备安全等级阔值，采用上限原则比照各溶解气体含量，只要某一种特征气体或总 特征气体体积浓度值介于某安全等级上下限阔值之间，则判定变压器设备处于该安全等 级。然而，DGA法在具体应用时，存在设定的阔值较多、计算逻辑较为复杂，而且对各种 不同类型的变压器故障所导致的安全状态反应灵敏度不高的缺陷。因此，需要对评估变压 器安全状态的方法，进一步进行研究，W期达到能够更高效、更简便地实现对变压器安全状 态进行判断的目的。
技术实现思路
[000引本专利技术实施例中提供了一种油色谱变压器安全状态评估方法，W解决现有技术中 存在的对变压器安全状态评估方法中设定的阔值较多、计算逻辑复杂，对各类变压器故障 导致的安全状态反应灵敏度低的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：本专利技术实施例公开的，包括W下几个 步骤:根据变压器内的氮氧比率，确定变压器的含氧类型;根据变压器的含氧类型，获取预 先设定的故障能量强度阔值^、L2和L3;获取变压器中甲烧、乙烧、乙締和乙烘的溶解含量， 分别为X1、X2、X3和X4,并根据X1、X2、X3和X4,计算故障能量强度P;根据1^i、L2、L3和P，计算变 压器故障能量强度指数PI;根据PI，判定变压器安全状态。优选的，根据变压器内的氮氧比率，确定变压器的含氧类型，包括:获取变压器内 的氧气和氮气的溶解量;计算氮气与氧气的氮氧比率;根据变压器中预设的氮氧比率阔值， 判断变压器的含氧类型，其中，如果氮氧比率大于氮氧比率阔值，则变压器为低含氧变压 器，或者，如果氮氧比率小于氮氧比率阔值，则变压器为高含氧变压器。优选的，根据变压器的含氧类型，获取预先设定的故障能量强度阔值^、L2和L3,包 括:变压器的含氧类型包括低含氧和高含氧类型，变压器包括低含氧变压器和高含氧变压 器;预先设定有与低含氧变压器和高含氧变压器分别对应的故障能量强度阔值;获取与变 压器的含氧类型相对应的故障能量强度阔值b、L2和L3。优选的，根据XI、X2、X3和X4，计算故障能量强度P，包括:根据XI、X2、X3和X4，利用 故障能量强度计算公式计算故障能量强度P，其中，故障能量强度计算公式为P=(77.7X1+ 93.5拉+104.1X3巧78.3X4)/(22.4X1〇3)。 优选的，根据X1、X2、X3和X4,计算故障能量强度P，还包括:如果变压器中溶解气体 含量XI、X2、X3和X4测定时溫度为T摄氏度，则利用P= (77.7X1+93.5X2+104.1X3+278.3X4)/ (22.4X103)巧73Λ273+Τ)，计算故障能量强度P，其中，所述T为测定气体时的华氏溫度。优选的，根据b、L2、L3和P，计算变压器故障能量强度指数PI，包括W下步骤:如果P <Li，则PI=l+P/li;或者，如果1^1 <P<L2，现JPI= 2+。寸1)/化2寸1);或者，如果L2 <P<L3， 则PI= 3+ (P-L2) / 化3-L2);或者，如果P>L3，则PI= 4.0。优选的，判定变压器安全状态，具体为包括:根据计算得出的变压器故障能量强度 指数PIW及预设的故障能量强度指数阔值之间的大小关系，判断变压器的安全状态;故障 能量强度指数阔值设定为2.0、3.0和4.0;其中，如果PI<2.0，则推断变压器处于正常状态； 或者，如果2.0 ^PI<3.0，则推断变压器处于注意状态;或者，如果3.0 ^PI<4.0，则推断变 压器处于异常状态;或者，如果PI^ 4.0，则推断变压器处于严重状态。由W上技术方案可见，本专利技术实施例提供的油色谱变压器安全状态评估方法，与 目前普遍采用的DGA法推断变压器安全等级方法相比，设定的阔值少，计算逻辑简单，对变 压器高溫故障，特别对由高能过热和电弧放电等严重故障所导致的安全状态有较高的反应 灵敏度。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的的流程示 意图；【具体实施方式】为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实 施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护 的范围。参见图1，为本专利技术实施例提供的的 流程示意图。本实施例公开的基于油色谱的变压器安全状态评估方法，选取变压器油介质中溶 解气体甲烧、乙烧、乙締和乙烘来评估其故障安全等级。在主要溶解气体中，绝大多数情况 下氨气和一氧化碳含量占到所有溶解气体的72%W上，但是它们在很多情况下不是由变压 器故障产生的，因此很难定量区分由非故障原因引起的氨气和一氧化碳占比。另外，氨气由 于其小分子特点，在变压器运行过程中及油色谱采样时容易从油介质和油样中逃逸而对计 量造成误差。因此，本实施例公开的基于油色谱的变压器安全状态评估方法所选择的溶解 性气体不包含氨气和一氧化碳，借W消除产生它们的非故障因素对评估指标的影响。而根 据热动力学原理，甲烧、乙烧、乙締和乙烘则主要是变压器故障产生的，它们的物化特性决 定了不同的故障所生成的运些溶解气体含量占比不同，因此可W利用它们所生成的数量W 及不同气体的单位溶解气体吸能能力作为权重，并取和来表征故障能量强度，进而规范化 描述为故障能量强度指数来推断变压器安全等级。 在标准溫度（273K)和标准压力（101.325kPa)下，由正辛烧(n-octane)生成1摩尔 甲烧气体需要的能量Ech,=巧·7村/mol，生成1摩尔乙烧气体需要的能量F;II,=93.SkJ/mol， 生成1摩尔乙締气体需要的能量Ec:A=l〇4.1.kJ/mol，生成1摩尔乙烘气体需要的能量 ￡。,",=278.31巧向1〇1。假设四种溶解气体含量分别表示为《1^2^3和乂4，采用单位化几 (ppm)，得出如下公式来计算故障能量强度P: 另外，如果溶解气体含量不是标准溫度(273K)下测定的，那么故障能量强度P需要 通过乘W溫度校正系数273/(273巧)来修正，其中T是气体测定时的华氏溫度。 本实施例公开的基于油色谱的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于油色谱的变压器安全状态评估方法，其特征在于，包括以下几个步骤:根据变压器内的氮氧比率，确定所述变压器的含氧类型；根据所述变压器的含氧类型，获取预先设定的故障能量强度阈值L1、L2和L3；获取所述变压器中甲烷、乙烷、乙烯和乙炔的溶解含量，分别为X1、X2、X3和X4，并根据所述X1、X2、X3和X4，计算故障能量强度P；根据所述L1、L2、L3和P，计算所述变压器故障能量强度指数PI；根据所述PI，判定所述变压器安全状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄绪勇，王闸，孙鹏，王秀利，耿苏杰，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53