【正文】 通常發(fā)生在以下情況：引線或套管儲油柜對電位未固定的套和導電管放電，引線局部接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起放電，分接開關撥叉電位懸浮而引起放電等。其特點是產(chǎn)氣急劇、量大。 電氣部分 故障 電氣部分 故障是由 于高電應力作用而造成絕緣劣化，按能量密度不同可分為電弧放電、閃絡 放電、局部放電幾種故障類型。過熱故障一般不產(chǎn)生 C2H2，只在嚴重過熱時才產(chǎn)生微量 C2H2其最大含量也不超過總烴的 6%。統(tǒng)計表明，過熱性故障的原因中，由于分接開關接觸不良而引起的占 50%，鐵心多點接地和局部短路或漏磁環(huán)流引起的占 33%，導線過熱和 接頭不良或緊固件松動引起的占 %，局部油道堵塞造成局部散熱不良引起的約占 %。 第 11 頁 共 37 頁 變壓器內部故障類型與油中氣體含量關系 變壓器內部故障模式如前所述，可歸為機械故障、熱故障和電故障三種類型，主要以后兩種為主，并且機械故障常以熱故障和電故障的形式表現(xiàn)出來。 表 31 新變壓器投運前后油中氣體的極限濃度（ LL/? ） 投放時間 H2 C1 C2 C1+C2 總烴 CO CO2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 （ 1）投放前或 72 小時試運行期內 50 10 5 10 20 200 1500 (2) 運行半年內 100 15 5 10 25 （ 3）運行較長時間 150 60 40 70 10 150 表 32 變壓器、套管油中溶解氣體含量的注意值（ LL/? ） 設備 氣體組分 含量 330kv 及以上 220kv 及以下 變壓器 總烴 150 150 乙炔 1 5 氫 150 150 套管 甲烷 100 100 乙炔 1 2 氫 500 500 注： ①表 32 是國家標準 GB725220xx 規(guī)定的變壓器、電抗器和套管油中溶解氣體含量的注意值，注意值不是劃分設備有無故障的唯一標準，當氣體達到注意值 時，應進行追蹤分析并查明原因。運行一年的正常變壓器油中，烴類氣體仍幾乎無明顯增長，但 CO2 增長較明顯。這是由于制造過程中殘留氣體的影響。要求氣體濃度不超過表 3－ 1 中（ 1）項規(guī)定的值。由于某些非故障原因，例如制造和試驗過程中產(chǎn)生的少量氣體溶于油中或為材料吸附后在運行中釋放出來，正常的劣化產(chǎn)生少量的氣體等，也能使投運前和正常運行的 變壓器油中含有一定量的故障特征氣體。 變壓器不同狀態(tài)下油中氣體的含量 正常運行的變壓器油中，溶解氣體主要是氧氣和氮氣。 （ 2） 當絕緣油暴露于電弧中時，分解氣體大部分是氫氣和乙炔，并有一定量的甲烷和乙烯。 變壓器油中氣體組分 變壓器油主要由碳氫化合物組成，包括烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、烯烴等。這些氣體會溶解于油中，不同類型的氣體及其比值 可以反映不同類型的故障。 第 9 頁 共 37 頁 3 變壓器油中溶解氣體的檢測與診斷 變壓器油中氣體產(chǎn)生的原因 通常變 壓器選用油紙或油和紙板組成的絕緣結構。變壓器的分接開關故障占有一定比例，約占全部故障的 5%～ 10%，故障停運時間占整個非計劃停運時間不到 5%。將異物、雜物掉入油箱；鐵心夾件、尺寸不對；鐵 心絕緣脫落；運輸中定位釘未翻動或拆除；絕緣油泥污垢堵塞鐵心散熱通道；下夾件與鐵軛的木墊及絕緣損壞受潮等等。 第 8 頁 共 37 頁 （７）變壓器鐵芯故障。暫態(tài)過電壓、操作過電壓也都可能造成相間主絕緣的損傷。密封（隔離）性能破壞了，會增加油中溶解的氧，油的劣 化就是油的氧化過程的結果，導致了油泥形成和絕緣纖維的脆化收縮。再次是絕緣油的氧化影響：空氣中氧的滲入作用會加速絕緣油的分解反應。其次是濕度的影響：水分將加速紙纖維素老化，降低強度，而油中微量水分會導致絕緣油產(chǎn)生火花放電。影響變壓器絕緣的主要因素還有溫度、濕度、過電壓、氧化等。反應油泥，它是一種聚合性導電物質，能適度溶解于油中。油的劣化則是油的氧化過程的結果，早期劣化主要是油中生成的氧化物與絕緣纖維材料反應生成氧化纖維素，使絕緣強度變差。 油污染是變壓器油混入水分和雜質，使其絕緣性能大為降低。纖維材料在脆化后收縮，使絕緣墊塊失去夾緊作用。一般變壓器的預期壽命 20～ 40 年，但由于實際運行的負載較額定值為低，溫升的累積較設計值低，因而變壓器的實際壽命的預期的要長許多，現(xiàn)場運行經(jīng)驗表明，維護得好的變壓器實際壽命可達 50～ 70年。 （６）變壓器絕緣故障。呼吸器的干燥劑失效 ； 污爆管密封不嚴或潛水泵滲漏 ；油枕隔膜或膠串破損等情況，外界的潮氣會通過這些途徑進入變壓器， 使絕緣受潮。變壓器由于進水受潮而引發(fā)絕緣事故占絕緣事故的10%～ 20%。 C、變壓器的導電銅桿、導電銅板及安裝座的銅焊處時常會發(fā)生滲漏，因銅焊的脆性較大，在安裝或運行中可能發(fā)生裂縫而滲漏。變壓器油箱本體以及套管、冷卻系統(tǒng)等連接處均采用橡膠密封件連接，這些橡膠密封件長期處于高溫（大于環(huán)境溫度）、擠壓、油浸和局部暴露的條件下，容易老化、變質、龜裂、塑性變形，以至失效，這也是造成密封處滲漏的主要原因。 A、變壓器的焊點多、焊道長，焊接的工藝、技術及材料直接影響 焊接質量。 （４）變壓器滲漏油故障，這種現(xiàn)象是變壓器最常見的異?，F(xiàn)象之一。此外由于變 壓器油中雜質影響，雜質在強電場中被極化形成“小橋”，改變了介質電場分布，絕緣油因受 游離、氧化、氣隙泡增大，如果逐漸發(fā)展下去，會在氣隙通道中發(fā)生閃絡放電。局部放電雖然能量密度不大，但其惡性循環(huán)會最終導致設備擊穿損壞。 放電故障有兩種類型： A、局部放電故障，主要原因是：油中存在氣泡或固定絕緣材料中存在空穴或空腔。 （３）變壓器放電故障主要是其內部放電對絕緣造成破壞。據(jù)有關資料統(tǒng)計，近年來一些地區(qū) 110KV 及以上變壓器遭受短路電流沖擊直接導致 變壓器 的損壞 約占全部事故的 50%以上， 且 與前幾年比較呈大幅度上升的趨 第 6 頁 共 37 頁 勢，應引起人們的足夠重視。 （２）變壓器短路故障，指其出口或近 區(qū)發(fā)生短路引起的故障。 F、變壓器鐵心多點接地。 E、變壓器冷卻裝置故障。 D、漏磁導致的故障。引線的接頭過熱或因套管將軍帽接觸不良造成引線過熱故障 。 C、引線故障。 B、分接開關接觸不良。因繞組的制作工藝，如端部或換位等絕緣處理不良造成局部放電、短路 。因為其在運行中缺乏監(jiān)視，巡視檢查不到位使其過載的情況得不到及時掌握和控制。容量顯著增大后，其結構變得較復雜，變壓器的散熱問題，過載問題也變得突出，變壓器的組件 、部件相應增加許多，如冷卻器系統(tǒng)等，這些原因均使變壓器故障的機率 增加。無論從全國，還是區(qū)域電網(wǎng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看到， 220KV 及以上變壓器其 故障率達到百臺年幾次，而配電變壓器則在千分之幾的數(shù)量級， 35～ 110KV 變壓器的故障率則在這兩者之間，其原因是變壓器故障主要是絕緣問題，而電壓等級愈高，相應的絕緣材料、絕緣工藝等要求也愈多，其過電壓的欲度較小，因而總的來說，絕緣引起的故障明顯增加。 變壓器故障的類型及產(chǎn)生的原因 變壓器故障特點 電力變壓器是重要的供電設備，盡管制造過程有嚴格質量標準與控制，制造工藝和經(jīng)驗都已較成熟，但仍存在一定的年故障率，且故障率大小與變壓器容量和結構有關系。按用途分： 變壓器分為電力變壓器（升壓變壓器、 降壓變壓器、配電變壓器），特種變壓器（電爐變壓器、整流變壓器）； 按照電力變壓器冷卻和絕緣介質的不同，可歸納為三大 類：油浸變壓器等、儀用變壓器（電流互感器和電壓互感器）、實驗用的高壓變壓器等。 變壓器在國民經(jīng)濟各部門應用推廣，為適應不同的使用目的和工作條件， 變壓器的類型很多，且各種類型的變壓器在結構上、性能上的差異很大。 第 4 頁 共 37 頁 2 電力變壓器的常見故障及特征 電力變壓器簡介 電力變壓器的結構由變壓器本體和變壓器附件這兩大部分構成。目前，變壓器的狀態(tài)監(jiān)測是國際上研究最多的對象之一。電力變壓器是電力系統(tǒng)不可或缺的重要設備，其運行狀態(tài)的好壞直接影響到電網(wǎng)的安全運行，因此對電力變壓器進行在線監(jiān)測，及時掌握設備的運行狀態(tài)，一直是電力工作者的夢想和追求。 我國電力企業(yè)與上世紀 80年代末開始試行， 之后 有少數(shù)電力企業(yè)開始應用，特別是絕緣在線監(jiān)測技術的探討 ，同時一些在線監(jiān)測裝置儀器在實踐中獲得應用，積累了一定的經(jīng)驗。根據(jù)這些監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)，結合設備的運行維護數(shù)據(jù)、設計參數(shù)等信息，進行綜合分析，從中得到有關設備的狀態(tài)信息，并對該廠設備狀況進行評估和論證，以分析、判斷設備目前的狀態(tài)是否超過警戒線，對發(fā)展趨勢、維修成本進行綜合分析，提出建議和報告，推動開展狀態(tài)維修。 1986 年美國 EPRI 所屬的監(jiān)測與診斷中心（ Mamp。狀態(tài)維修始于 1970 年，由美國杜邦公司 首先倡議。本課題的意義在于通過對變壓器的監(jiān)測與故障診斷 進行概括分析 ，為實現(xiàn)狀態(tài)檢修提供理論依據(jù)。所謂狀態(tài)檢修就是指根據(jù)設備的運行狀態(tài)和健康狀況而執(zhí)行檢修的預知性作業(yè)。特別是設備部件的磨損、疲勞、電氣絕緣的受潮、老化，接觸導體發(fā)熱、燒蝕，部件失調等等，這些故障模式大都存在由潛在故障擴大、發(fā)展到功能故障。 (3） 采用這種檢修模式容易造成設備的過修或欠修。但存在很多不足之處： (1)需停電進行維修，但有不少設備受生產(chǎn)制約，輕易不能停止運行 。 早期電力設備采用的是故障后維修的方式，即使用設備直到它發(fā)生故障后進行維修，因此，對于大型設備，發(fā)生突發(fā)性事故將造成巨大損失。電力設備的維修一直是電力企業(yè)不可缺少的一項重要活動 ，并較早的把維修活動從設備運行、操作中分開，形成專門的維修人員和組織。 變壓器套管在線監(jiān)測技術 ............................................ 23 提高在線監(jiān)測技術應用水平的幾點建議 .................................. 23 5總結與展望 .............................................................. 25 總結 ................................................................ 25 展望 ................................................................ 25 致謝 ..................................................................... 27 參考文獻 ................................................................. 28 第 1 頁 共 37 頁 1 緒論 選題背景及其意義 工業(yè)革命的出現(xiàn)和發(fā)展，表現(xiàn)在各種工業(yè)設備的大量應用，設備的使用必然伴隨著維修活動。 Secondly, the actual process of running some fault problem, according to the characteristics of its failure capacity and fault information of the n