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，卷:17(4)

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电力变压器溶解气体分析综述

*通信:

卡罗来纳Levresse
编辑部，《物理化学:印度期刊》，英国南安普顿汉普郡西部
电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

变压器的溶解气体分析(DGA)可以揭示它们所承受的热和电压力。浸在油里的变压器。DGA能够在变压器故障变得更严重之前识别它们。损害。此外，DGA是一种灵敏可靠的识别油浸变压器即将发生故障的方法。用于检查这些气体并确定其重要性的几种技术包括Key Gas、Dornenburg、Rogers、Nomograph、IEC、Duval和CIGRE比率。这项研究对比了各种技术在读取变压器条件时的工作情况。

关键字

罗杰斯比率法;计算图表方法;IEC比值法;Duval三角法

简介

电力系统的主要部件包括大型电力变压器。它们的可靠性对公用事业的盈利能力以及电力的可用性都有影响能源在他们提供的区域。

电力变压器故障有四个原因:系统可能会因为故障而出现运行问题;大型电力变压器通常装在装满可燃油的大型罐中，对环境构成威胁;电力公司在维修时缺乏备用变压器;最后，各种类型的热应力和电应力经常会导致变压器过早老化，并使它们暴露在不断发展的故障中。因此，电力公司必须监控变压器的状况，并建立一个诊断系统。

固体浸渍纤维素和液体变压器油的混合物被用作电力变压器的绝缘油。老化和恶化的绝缘是发展缺陷的两个主要来源。

热应力、电应变、机械应力和水分是导致绝缘老化和恶化的主要因素。DGA法可以评价变压器油的老化过程、降解纤维素含量、聚合度测定、呋喃分析等。

检测在使用中的电力变压器中产生和溶解的某些气体通常是故障的第一个可用迹象，如果不加以纠正，最终可能导致变压器故障。充油变压器产生的气体在不同温度下都是典型的或主要的，因此可以用来定性地确定故障类型。在检测到早期故障后，可以进行预防性维护，并通过DGA评估情况。本研究回顾了各机构和公用事业公司用于监测在用变压器中所含纤维素状况的各种常规和非常规DGA方法。

DGA的方法

DGA是在线早期故障诊断中最常用的技术之一，因为变压器不需要断电。DGA需要常规油样取样和现代在线气体监测技术。气体分析用于故障检测的关键步骤是正确诊断产生气体的故障。1，2］．异常的电气或热应力导致绝缘油分解并释放少量气体。这些气体的成分取决于断层类型。在运行中的充油变压器中检测到一定程度的气体通常是故障的第一个可用指示，如果不加以纠正，可能导致变压器故障。气体产生的可能机制包括电弧、电晕放电、低能源由于严重过载而产生火花，绝缘过热，强制冷却系统失效。充油变压器的故障可以根据产生的气体和在各种温度下的典型或主要气体来识别。这些气体是氢(H₂)，甲烷(CH₄乙烯₂H₄乙烷(C₂H₆乙炔(C₂H₂)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO)₂)．每一种断层类型产生的气体一般都是可燃的。总可燃气体(TCG)的增加与气体生成速率的增加相关，可能表明存在任何一个或组合的热、电或电晕故障。

本文对目前七种利用溶解气体数据诊断故障类型的方法进行了研究和比较:

•罗杰斯比率法

•Nomograph法

•IEC比较法

•Duval三角法

罗杰斯比率法

罗杰斯比率法[3.]，该方法比Dornenberg比值法更能区分热断层类型[4]，是最常用的气体比法。用罗杰斯方法测定了四种气体比:CH₄/ H2, C₂H₆/ CH₄C₂H₄/ C₂H₆，和C₂H₂/ C₂H₄．基于比值范围的简单编码系统用于故障识别。罗杰斯比率是一种基于比率范围识别缺陷的直接方法。油绝缘变压器可以在四种不同的状态下被检测到:正常老化，有或没有跟踪的部分放电，不同严重程度的电气和热故障，以及正常老化。IEEE标准C57.104-2008 [1]也包括这种技术，这是基于热变质的概念。这种方法是有效的，因为它将大量的故障调查结果与每个案例的气体分析相关联。然而，在这种方法中，一些比率值与分配给各种故障的诊断代码不一致。此外，由于该方法不考虑低于正常浓度的溶解气体，因此精确执行该方法仍然可能误解数据。

计算图表的方法

通过将关键瓦斯阈值概念与断层瓦斯比相结合，得到了Nomograph方法[5可以提高故障识别的准确性。通过图形化显示断层气数据，使分析断层气数据更加容易。各种气体的浓度在诺莫图上表示为一系列垂直对数刻度，刻度之间画有平行线。反映各种气体浓度值的点由线条连接起来。这类问题可以用直线来诊断。通过将线段的斜率与nomograph底部的键进行直观比较，确定故障类型。连接到浓度刻度的线的位置揭示了故障的严重程度。每个垂直刻度的阈值用箭头表示。一条线的斜率被认为是显著的，两个结合点中至少有一个应该超过阈值。如果结合点高于阈值，则故障不被认为是重大故障。

IEC比法

C₂H₆/ CH₄比率只表示分解的特定温度范围，并不包括在IEC比率法[5]，类似于罗杰斯比率法。与罗杰斯比方法相比，以下三种气体比具有不同的编码范围。Rogers方法是国际电工委员会(IEC)建议的故障诊断方法的基础，C₂H₆/ CH₄比率被忽略，因为它只表明一个狭窄的温度范围分解。正常老化，部分放电用低和高能源密度、热故障和不同程度的电气故障是发现的四种情况。然而，它不区分热缺陷和电缺陷的特定子类型。IEC方法的初始迭代(IEC 60599-1978)基于第二版(IEC 60599-1999)，采用直接改变的比率范围，而第一个版本使用直接的编码方法。在解释溶解气体使用比率之前，必须评估溶解气体的“正态性”限制。比率范围的三维图形表示是IEC方法的第二次迭代中的一个进步。将未诊断的故障放入图中，以便确定它们与特定故障的接近程度。然后就可以看到这个区域了。局部放电是电力变压器故障、能量变化的放电、严重程度随故障温度变化的热故障的常见分类

Duval三角法

杜瓦尔三角法中仅有的三种气体[6-7是CH₄C₂H₄，和C₂H₂，以及它们在三角形地图上的位置。气体被转换成三角形坐标，并用于绘制三角形。局部放电，电气故障(高和低能源电弧)和热故障是三种可见缺陷形式(各种温度范围的热点)。尽管这种方法使用简单，但由于应用不当，可能会导致错误的诊断，因为三角形的任何部分都不能被确定为正常衰老的例子。因此，在采用这种方法检查已长期使用的变压器之前，应确定溶解气体的容许量[8，9］．

结论

识别导致气体被识别和检测的缺陷是故障气体分析的主要目标。

本研究检查并比较了7种最常用的评估溶解气体数据以确定故障类型的技术:Key gas、Dornenburg Ratio、Rogers Ratio、Nomograph、IEC Ratio、Duval Triangle和CIGRE。本研究通过比较各方法预测故障的一致性和准确性，为DGA在电力乐动体育在线变压器故障诊断中的应用提供了有益的概述。研究人员和现场工程师可以利用这项研究的结论诊断变压器故障。

在使用所有方法进行分析时，我们观察到使用发电速率方法和其他行业标准的变压器故障，可能会发现多种或相互冲突的故障解释。因此，优化多种诊断程序的使用是一个至关重要的主题。此外，专家们经常采用上述DGA诊断方法作为一般指南，因为它们计算简单、有效，并且能够识别严重错误。然而，石油、气体取样技术和实验室色谱分析中气体生成过程的复杂性导致了气体数据的大量模糊性。由于强度的变化能源由于各种故障(受到各种因素的影响，包括油的类型、油的温度、取样方法、绝缘质量和环境影响)造成的浪费，产生了各种类型和数量的气体。

此外，大多数DGA诊断方法依赖于专家评估，这可能会对小的、缓慢增长的缺陷视而不见。即使在正常情况下，油箱的焊接和油流携带的电荷等不可预见的过程也可能导致判断错误。许多研究人员尝试了各种方法来解决缺陷检测中的不确定性，这是基于从变压器油样本中检索的气体含量，包括专家系统、模糊逻辑推理和人工神经网络。首先，根据现场经验，结合关键气体技术、总可燃气体法、气体产生率和现场检查，对故障类别进行分类。各种各样的人工智能方法，然后用于显示的关系基于气体故障映射方案的故障症状与故障类型之间的关系。诊断技术的选择是更加困难的事实，一些变压器的测试程序，包括DGA，热分析，频率响应分析，和局部放电分析，各有自己的优点和缺点。因此，汇集来自所有重要测试过程的结果，并将它们的数据包括在一个全面的审查中是一种更合理的策略。需要一个适当的信息集成方法来处理DGA数据，以便考虑到测试结果不清楚甚至不完整的可能性