【正文】 和監(jiān)視手或是否需要吊心檢修等。如熱點(diǎn)溫度、故障回路嚴(yán)重程度以及發(fā)展趨勢(shì)等。如過熱、電弧放電、火花放電和局部放電等?！　♂槍?duì)上述故障，根據(jù)色譜分析數(shù)據(jù)進(jìn)行變壓器內(nèi)部故障診斷時(shí)，應(yīng)包括：　　(1)分析氣體產(chǎn)生的原因及變化。而電弧放電以繞組匝、層間絕緣擊穿為主，其次為引線斷裂或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開關(guān)飛弧等故障。據(jù)有關(guān)資料介紹，在對(duì)359臺(tái)故障變壓器的統(tǒng)計(jì)表明：過熱性故障占63％；高能量放電故障占18．1％；過熱兼高能量放電故障占10％；火花放電故障占7％；受潮或局部放電故障占1．9％。因此在設(shè)備運(yùn)行過程中，定期測(cè)量溶解于油中的氣體成分和含量，對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)充油電力設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障有非常重要的意義和現(xiàn)實(shí)的成效，在1997年頒布執(zhí)行的電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中，已將變壓器油的氣體色譜分析放到了首要的位置，并通過近些年的普遍推廣應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)積累取得了顯著的成效?！　∵@些氣體大部分溶解在絕緣油中，少部分上升至絕緣油的表面，并進(jìn)入氣體繼電器。　　變壓器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于油和固體絕緣會(huì)逐漸老化、變質(zhì)，并分解出極少量的氣體(主要包括氫H甲烷CH乙烷C2H乙烯C2H乙炔C2H一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多種氣體)。這也證明在故障溫度與溶解氣體含量之間存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 變壓器故障的油中氣體色譜檢測(cè)　　目前，在變壓器故障診斷中，單靠電氣試驗(yàn)方法往往很難發(fā)現(xiàn)某些局部故障和發(fā)熱缺陷，而通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測(cè)的方法，對(duì)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效，這已為大量故障診斷的實(shí)踐所證明。因?yàn)椴豢赡芫哂幸环N包羅萬象的檢測(cè)方法，也不可能存在一種面面俱到的檢測(cè)儀器，只有通過各種有效的途徑和利用各種有效的技術(shù)手段，包括離線檢測(cè)的方法、在線檢測(cè)的方法；包括電氣檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)、甚至超聲波檢測(cè)、紅外成像檢測(cè)等等，只要是有效的，在可能條件下都應(yīng)該進(jìn)行相互補(bǔ)充、驗(yàn)證和綜合分析判斷，才能取得較好的故障診斷效果。第二章 變壓器故障檢測(cè)　　變壓器故障的檢測(cè)技術(shù)是準(zhǔn)確診斷故障的主要手段，根據(jù)DL／T596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)順序，主要包括油中氣體的色譜分析、直流電阻檢測(cè)、絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)檢測(cè)、絕緣介質(zhì)損失角正切檢測(cè)、油質(zhì)檢測(cè)、局部放電檢測(cè)及絕緣耐壓試驗(yàn)等。出口短路時(shí)的電動(dòng)力可能會(huì)使變壓器繞組變形、引線移位，從而改變了原有的絕緣距離，使絕緣發(fā)熱，加速老化或受到損傷造成放電、拉弧及短路故障。由于操作過電壓的波頭相當(dāng)平緩，所以電壓分布近似線性，操作過電壓波由一個(gè)繞組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)繞組上時(shí)，約與這兩個(gè)繞組間的匝數(shù)成正比，從而容易造成主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。雷電過電壓由于波頭陡，引起縱絕緣(匝問、并間、絕緣)上電壓分布很不均勻，可能在絕緣上留下放電痕跡，從而使固體絕緣受到破壞。三相變壓器正常運(yùn)行產(chǎn)生的相、地間電壓是相間電壓的58％，但發(fā)生單相故障時(shí)主絕緣的電壓對(duì)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)將增加30％，對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)將增加73％，因而可能損傷絕緣。 水分對(duì)油浸紙擊穿電壓的影響　　(4)過電壓的影響。密封式變壓器，由于油面與空氣絕緣，使CO和CO2不易揮發(fā)，所以其含量較高。另外，池保護(hù)方式不同，使CO和CO2在油中解和擴(kuò)散狀況不同。 圖1—5水分對(duì)油介質(zhì)損耗因數(shù)tg8的影響　　(3)油保護(hù)方式的影響。而設(shè)備受潮，不僅導(dǎo)致電力設(shè)備的運(yùn)行可靠性和壽命降低，更可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至危及人身安全。　　絕緣油中的微量水分是影響絕緣特性的重要因素之一。當(dāng)濕度一定時(shí)，含水量越高，分解出的CO2越多。水分的存在將加速紙纖維素降解?！　?guó)際電工委員會(huì)(1EC)認(rèn)為A級(jí)絕緣的變壓器在80～140C溫度范圍內(nèi)，溫度每增加6℃，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會(huì)增加一倍，這就是6℃法則，說明對(duì)熱的限制已比過去認(rèn)可的8℃法則更為嚴(yán)格?！　∽儔浩鞯膲勖Q于絕緣的老化程度，而絕緣的老化又取決于運(yùn)行的溫度。在溫度不斷升高時(shí)，CO和CO2的產(chǎn)生速率往往呈指數(shù)規(guī)律增大?！　囟炔煌瑫r(shí)，使纖維素解環(huán)、斷鏈并伴隨氣體產(chǎn)生的程度有所不同。一般情況下，溫度升高，紙內(nèi)水分要向泊中析出；反之，則紙要吸收油中水分。　　(1)溫度的影響。　　隨著干式變壓器越來越廣泛的應(yīng)用，在選擇變壓器的同時(shí)，應(yīng)對(duì)其工藝結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計(jì)、絕緣配置了解清楚，選擇生產(chǎn)工藝及質(zhì)量保證體系完善、生產(chǎn)管理嚴(yán)格，技術(shù)性能可靠的產(chǎn)品，確保變壓器的產(chǎn)品質(zhì)量和耐熱壽命，才能提高變壓器的安全運(yùn)行和供電可靠性?！　?2)樹脂變壓器局部放電量的大小與變壓器的電場(chǎng)分布、樹脂混合均勻度及是否殘存氣泡或樹脂開裂等因素有關(guān)，局部放電量的大小影響樹脂變壓器的性能、質(zhì)量及使用壽命?！　?1)樹脂變壓器的平均溫升水平比油浸變壓器高，因此，相應(yīng)要求絕緣材料耐熱的等級(jí)更高，但由于變壓器的平均溫升并不反映繞組中最熱點(diǎn)部位的溫度，當(dāng)絕緣材料的耐熱等級(jí)僅按平均溫升選擇，或選配不當(dāng)，或樹脂變壓器長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行，就會(huì)影響變壓器的使用壽命。　　3)無堿玻璃纖維繞包浸漬絕緣。其最外層的絕緣繞包厚度一般為1～3m的薄絕緣，經(jīng)環(huán)氧樹脂澆注料配比進(jìn)行混合，并在高真空下除去氣泡澆注，由于繞包絕緣的厚度較薄，當(dāng)浸漬不良時(shí)易形成局部放電點(diǎn)，因此要求澆注料的混合要完全，真空除氣泡要徹底，并掌握好澆注料的低粘度和澆注速度，以保證澆注過程中對(duì)線包浸漬的高質(zhì)量。2)環(huán)氧無堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)真空壓差澆注絕緣。由于澆注工藝難以滿足質(zhì)量要求，如殘存的氣泡、混合料的局部不均勻及可能導(dǎo)致局部熱應(yīng)力開裂等，這樣絕緣的變壓器不宜用于濕熱環(huán)境和負(fù)荷變化較大的區(qū)域。　　1)環(huán)氧石英砂混合料真空澆注絕緣。(1)樹脂絕緣的類型。如高層建筑、機(jī)場(chǎng)、油庫(kù)等。油的性質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定；油的比重相同、凝固溫度相同、粘度相同、閃點(diǎn)相近；且混合后油的安定度也符合要求?！　∵@種污染情況并不改變油的基本性質(zhì)?！　≈髯儔浩鬟\(yùn)行一段時(shí)間后，處理不徹底的絕緣漆逐漸溶解在油中，使之絕緣性能逐漸下降。在電場(chǎng)的作用下，極性物質(zhì)會(huì)發(fā)生偶極松弛極化，在交流極化過程中要消耗能量，所以使油的介質(zhì)損耗上升。處理后，短期內(nèi)主變壓器絕緣會(huì)有所恢復(fù)，但由于主變壓器運(yùn)行環(huán)境非常有利于微生物的生長(zhǎng)、繁殖，這些殘留微生物還會(huì)逐年生長(zhǎng)繁殖，從而使某些主變壓器絕緣逐年下降；　　由于微生物及其排泄物中的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于絕緣油，從而使得絕緣油介損升高。主變壓器—3)絕緣油感染微生物細(xì)菌。對(duì)絕緣油進(jìn)行壓力式真空濾油，一般能消除水分。在電場(chǎng)的作用下易電離分解，而增加了絕緣油的電導(dǎo)電流，因此，微量的水分可使絕緣油介質(zhì)損耗顯著增加。　　包括它的物理和化學(xué)性能都發(fā)生變化，從而使其電性能變壞?！　∑涠侨苡谟椭械难趸镛D(zhuǎn)變成不溶于油的化合物，從而逐步使變壓器油質(zhì)劣化。是生成油泥，當(dāng)酸侵蝕銅、鐵、絕緣漆等材料時(shí)，反應(yīng)生成油泥，是一種粘稠而類似瀝青的聚合型導(dǎo)電物質(zhì)，它能適度溶解于油中，在電場(chǎng)的作用下生成速度很快，粘附在絕緣材料或變壓器箱殼邊緣，沉積在油管及冷卻器散熱片等處，使變壓器工作溫度升高，耐電強(qiáng)度下降。生成的酸類是一種粘液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒有礦物酸那么強(qiáng)，但其增長(zhǎng)速率及對(duì)有機(jī)絕緣材料的影響是很大的。　　早期劣化階段。 (3)變壓器油劣化的過程?！　∽儔浩饔脱趸瘯r(shí)，作為催化劑的水分及加速劑的熱量，使變壓器油生成油泥，其影響主要表現(xiàn)在：在電場(chǎng)的作用下沉淀物粒子大；雜質(zhì)沉淀集中在電場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)域，對(duì)變壓器的絕緣形成導(dǎo)電的“橋”；沉淀物并不均勻而是形成分離的細(xì)長(zhǎng)條，同時(shí)可能按電力線方向排列，這樣無疑妨礙了散熱，加速了絕緣材料老化，并導(dǎo)致絕緣電阻降低和絕緣水平下降?！　×踊怯脱趸蟮慕Y(jié)果，當(dāng)然這種氧化并不僅指純凈油中烴類的氧化，而是存在于油中雜質(zhì)將加速氧化過程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等。　　變壓器油質(zhì)變壞，按輕重程度可分為污染和劣化兩個(gè)階段。 　　從石油中提煉制取的絕緣油是各種烴、樹脂、酸和其他雜質(zhì)的混合物，其性質(zhì)不都是穩(wěn)定的，在溫度、電場(chǎng)及光合作用等影響下會(huì)不斷地氧化。 　　其中絕緣強(qiáng)度tg粘度、凝點(diǎn)和酸價(jià)等是絕緣油的主要性質(zhì)指標(biāo)。運(yùn)行中的變壓器油除必須具有穩(wěn)定優(yōu)良的絕緣性能和導(dǎo)熱性能　　以外，需具有的性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表1—1所示。 2．液體油絕緣故障　　液體絕緣的油浸變壓器是1887年由美國(guó)科學(xué)家湯姆遜發(fā)明的，1892年被美國(guó)通用電氣公司等推廣應(yīng)用于電力變壓器，這里所指的液體絕緣即是變壓器油絕緣。纖維材料在脆化后收縮，使夾緊力降低，可能造成收縮移動(dòng)，使變壓器繞組在電磁振動(dòng)或沖擊電壓下移位摩擦而損傷絕緣。 2)纖維材料機(jī)械強(qiáng)度下降。由于紙材脆化剝落，在機(jī)械振動(dòng)、電動(dòng)應(yīng)力、操作波等沖擊力的影響下可能產(chǎn)生絕緣故障而形成電氣事故。 1)纖維脆裂。 (3)紙纖維材料的劣化。還要防止油質(zhì)污染、劣化等造成纖維的加速老化，而損害變壓器的絕緣性能、使用壽命和安全運(yùn)行。　　判斷固體絕緣性能可以設(shè)法取樣測(cè)量紙或紙板的聚合度，或利用高效液相色譜分析技測(cè)量油中糠醛含量，以便于分析變壓器內(nèi)部存在故障時(shí)，是否涉及固體絕緣或是否存在引起線圈絕緣局部老化的低溫過熱，或判斷固體絕緣的老化程度。 　　1)耐張強(qiáng)度：要求紙纖維受到拉伸負(fù)荷時(shí)，具有能耐受而不被拉斷的最大應(yīng)力　　(2)紙絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度。因此在變壓器制造和檢修中選擇好纖原料的絕緣紙材料是非常重要的?！　‘?dāng)然，不同成分纖維材料的性質(zhì)及相同成分纖維材料的不同品質(zhì)，其影響大小及性能也不同，如棉花中纖維成分最高，大麻中纖維最結(jié)實(shí)，某些進(jìn)口絕緣紙板由于其處理加工好，使性能明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)某些材質(zhì)的紙板等。同時(shí)，紙被漆密封后，可減少紙對(duì)水分的吸收，阻止材料氧化，還町填充空隙，以減小可能影響絕緣性能、造成局部放電和電擊穿的氣泡。這樣也就影響了紙纖維的性能。纖維素由碳、氫和氧組成，這樣由于纖維素分子結(jié)構(gòu)中存在氫氧根，便存在形成水的潛在可能，使紙纖維有含水的特性。 (1)紙纖維材料的性能。變壓器的壽命主要取決于絕緣材料的壽命，因此油浸變壓器固體絕緣材料，應(yīng)既具有良好的電絕緣性能和機(jī)械特性，而且長(zhǎng)年累月的運(yùn)行后，其性能下降較慢，即老化特性好。這些老化產(chǎn)物大都對(duì)電氣設(shè)備有害，會(huì)使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介損增大、抗拉強(qiáng)度下降，甚致腐蝕設(shè)備中的金屬材料。一般新紙的聚合度為1300左右，當(dāng)下降至250左右，其機(jī)械強(qiáng)度已下降了一半以上，極度老化致使壽命終止的聚合度為150～200。因此，保護(hù)變壓器的正常運(yùn)行和加強(qiáng)對(duì)絕緣系統(tǒng)的合理維護(hù)，很大程度上可以保證變壓器具有相對(duì)較長(zhǎng)的使用壽命，而預(yù)防性和預(yù)知性維護(hù)是提高變壓器使用壽命和提高供電可靠性的關(guān)鍵。國(guó)外根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)小型油浸配電變壓器的實(shí)際溫度持續(xù)在95℃時(shí)，理論壽命將可達(dá)400年。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因各種類型的絕緣故障形成的事故約占全部變壓器事故的85％以上。 絕緣故障　　目前應(yīng)用最廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹脂變壓器兩種，電力變壓器的絕緣即是變壓器絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，它是變壓器正常工作和運(yùn)行的基本條件，變壓器的使用壽命是由絕緣材料(即油紙或樹脂等)的壽命所決定的。由于變壓器內(nèi)出現(xiàn)的故障，常處于逐步發(fā)展的狀態(tài)，同時(shí)大多不是單一類型的故障，往往是—種類型伴隨著另一種類型，或幾種類型同時(shí)出現(xiàn)，因此，更需要認(rèn)真分析，具體對(duì)待。當(dāng)放電故障涉及到固體絕緣時(shí)，除了上述氣體外，還會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。出現(xiàn)電弧放電故障后，氣體繼電器中的H2和C2H2等組分常高達(dá)幾千UL/L，變壓器油亦炭化而變黑。電弧放電故障由于放電能量密度大，產(chǎn)氣急劇，常以電子崩形e沖擊電介質(zhì)，使絕緣紙穿孔、燒焦或炭化，使金屬材料變形或熔化燒毀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成I備燒損，甚至發(fā)生爆炸事故，這種事故一般事先難以預(yù)測(cè)，也無明顯預(yù)兆，常以突發(fā)的形式暴露出來?！　?．變壓器電弧放電故障　　電弧放電是高能量放電，常以繞組匝層間絕緣擊穿為多見，其次為引線斷裂或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開關(guān)飛弧等故障?！　?3)火花放電的影響。因此雜質(zhì)引起變壓器油發(fā)生火花放電，與“小橋”的加熱過程相聯(lián)系。 “小橋”中的水分和附近的油沸騰汽化，造成一個(gè)氣體通道——“氣泡橋”而發(fā)生火花放電。 （b）圖1—3 （a）而后逐漸發(fā)展，使整個(gè)油間隙在氣體通道中發(fā)生火花放電，所以，火花放電可能在較低的電壓下發(fā)生。“小橋”的導(dǎo)電率和介電常數(shù)都比變壓器油大，從電磁場(chǎng)原理得知，由于“小橋”的存在，會(huì)畸變油中的電場(chǎng)。于是在電極附近形成了雜質(zhì)“小橋”，如圖1—3所示。雜質(zhì)由水分、纖維質(zhì)(主要是受潮的纖維)等構(gòu)成。 (2)油中雜質(zhì)引起火花放電。變壓器高壓套管端部接觸不良，也會(huì)形成懸浮電位而引起火花放電。懸浮放電可能發(fā)生于變壓器內(nèi)處于高電位的金屬部件，如調(diào)壓繞組，當(dāng)有載分接開關(guān)轉(zhuǎn)換極性時(shí)的短暫電位懸浮；套管均壓球和無載分接開關(guān)撥釵等電位懸浮。高壓電力設(shè)備中某金屬部件，由于結(jié)構(gòu)上原因，或運(yùn)輸過程和運(yùn)行中造成接觸不良而斷開，處于高壓與低壓電極間并按其阻抗形成分壓，而在這一金屬部件上產(chǎn)生的對(duì)地電位稱為懸浮電位。 2．變壓器火花放電故障而且重要的是觀察其趨勢(shì)，例如幾天測(cè)一次，就可發(fā)現(xiàn)油中含氣的組成、比例以及數(shù)量的變化，從而判定有無局部放電或局部過熱。此法在運(yùn)行監(jiān)測(cè)上十分適用，簡(jiǎn)稱“色譜分析”。 3)化學(xué)測(cè)法。有的利用電信號(hào)和聲信號(hào)的傳遞時(shí)間差異，可以估計(jì)探測(cè)點(diǎn)到放電點(diǎn)的距離。利用檢測(cè)放電中出現(xiàn)的超聲波，并將聲波變換為電信號(hào)，錄在磁帶上進(jìn)行分析。利用示波器、局部放電儀或無線電干擾儀，查找放電的波形或無線電干擾程度。如放電能量密度在109C以下時(shí)，一般總烴不高，主要成分是氫氣，其次是甲烷，氫氣占?xì)錈N總量的日80％一90％；當(dāng)放電能量密度為10 8～10 7’C時(shí)，則氫氣相應(yīng)降低，而出現(xiàn)乙炔，但乙炔這時(shí)在總烴中所占的比例常不到2％，這是局部放電區(qū)別于其他放電現(xiàn)象的主要標(biāo)志。 (2)放電產(chǎn)生氣體的特征。局部放電的能量密度雖不大，但若進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)形成放電的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致設(shè)備的擊穿或損壞，而引起嚴(yán)重的事故。帶進(jìn)氣泡、雜物和水分，或因外界氣溫漆瘤等，它們承受的電場(chǎng)強(qiáng)度較 3)由尋：制造質(zhì)