电力设备在线监测与故障诊断.ppt

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1、变压器油故障及油中溶解气体分析变压器故障变压器故障油色谱分析油色谱分析o 第一节：变压器故障第一节：变压器故障 变压器故障分类变压器故障分类 运行变压器运行变压器常见故障的划分方法通常见故障的划分方法通常有：常有：1 1：按按变压器本体变压器本体可分为可分为内部故障内部故障和和外部故障。外部故障。内部故障：内部故障：即把油箱内发生的各相即把油箱内发生的各相绕组间的相间短路、绕组的匝间短绕组间的相间短路、绕组的匝间短路、绕组或引线与箱体接地等。路、绕组或引线与箱体接地等。o外部故障：外部故障：油箱外部发生的套油箱外部发生的套管闪络、引出线间的相间短路管闪络、引出线间的相间短路等故障。等故障。2

2、2：按按变压器结构变压器结构可分为绕组故可分为绕组故障、铁芯故障、油质故障、附障、铁芯故障、油质故障、附件故障。件故障。变压器故障分类变压器故障分类3 3：按：按回路回路可分为电路故障、磁可分为电路故障、磁路故障、油路故障；路故障、油路故障；4 4：按：按故障发生的部位故障发生的部位可分为绝可分为绝缘故障、铁芯故障、分接开关缘故障、铁芯故障、分接开关故障、套管故障等。故障、套管故障等。变压器故障分类变压器故障分类o实际上，变压器的各种故障都实际上，变压器的各种故障都可能危及内绝缘的安全，因此，可能危及内绝缘的安全，因此，各种外部丛内部原因引发或直各种外部丛内部原因引发或直接造成的变压器内部故障

3、，按接造成的变压器内部故障，按性质又可分为性质又可分为热故障热故障和和放电故放电故障。障。变压器故障分类变压器故障分类 放电性故障放电性故障o电弧放电：电弧放电：多发生在线圈匝间、多发生在线圈匝间、层间和段间的绝缘击穿、引线断层间和段间的绝缘击穿、引线断裂、对地闪络、分接开关飞弧等裂、对地闪络、分接开关飞弧等部位。电弧放电属于较严重的放部位。电弧放电属于较严重的放电现象，这种放电现象大多非常电现象，这种放电现象大多非常突然，表现剧烈，多引起气体继突然，表现剧烈，多引起气体继电器的动作发跳闸信号。电器的动作发跳闸信号。o火花放电：火花放电：多出现在引线及导线连多出现在引线及导线连接处、引线接触接

4、处、引线接触(包括开关弧触头包括开关弧触头)不良处、悬浮导体对地间、铁心接不良处、悬浮导体对地间、铁心接地不良处等裸金属部位。火花放电地不良处等裸金属部位。火花放电属于中等放电现象。这种放电主要属于中等放电现象。这种放电主要特点是间歇性放电，在较长时间内特点是间歇性放电，在较长时间内不断发生，会频繁引起气体继电器不断发生，会频繁引起气体继电器的产气报警。的产气报警。放电性故障放电性故障o局部放电：局部放电：多发生在油中气泡、气多发生在油中气泡、气隙，绝缘件的夹层、空穴处，悬浮隙，绝缘件的夹层、空穴处，悬浮金属导体周围、强电场中导电体和金属导体周围、强电场中导电体和接地处金属部件尖角部位、强电场

5、接地处金属部件尖角部位、强电场中受潮的绝缘体内。中受潮的绝缘体内。放电性故障放电性故障 放电性故障放电性故障o局部放电的主要特点局部放电的主要特点是低能量、是低能量、低密度，外部表现不明显，但低密度，外部表现不明显，但作用时间长，作用时间长，H H2 2、CHCH4 4等特征气等特征气体会持续增长，因此通过油色体会持续增长，因此通过油色谱分析可以有效地诊断局部放谱分析可以有效地诊断局部放电故障电故障。o变压器过热故障是常见的多发性变压器过热故障是常见的多发性故障，他对变压器的安全运行和故障，他对变压器的安全运行和使用寿命带来严重威胁。变压器使用寿命带来严重威胁。变压器运行时有运行时有空载损耗空

6、载损耗和和负载损耗负载损耗产产生，这些损耗发自于变压器绕组、生，这些损耗发自于变压器绕组、铁心和金属结构件中；铁心和金属结构件中；损耗转化损耗转化为热量为热量后，后，一部分一部分用来提高绕组、用来提高绕组、过热过热故障故障o铁心及结构件本身的温度，铁心及结构件本身的温度，另另一部分一部分热量向周围介质热量向周围介质(如绝如绝缘物，变压器油等缘物，变压器油等)散出，使散出，使发热体周围介质的温度逐渐升发热体周围介质的温度逐渐升高，再通过油箱和冷却装置对高，再通过油箱和冷却装置对环境空气散热。当各部分的温环境空气散热。当各部分的温 过热过热故障故障o差达到能使产生的热和散出的差达到能使产生的热和散

7、出的热平衡时，即达到了稳定状态，热平衡时，即达到了稳定状态，各部件的温度不再变化；反之，各部件的温度不再变化；反之，在变压器中任何一个部位，如在变压器中任何一个部位，如果其发热量大于预期值或散热果其发热量大于预期值或散热量小于预期值，不能达到发热量小于预期值，不能达到发热 过热过热故障故障o和散热在规定的限值内平衡这和散热在规定的限值内平衡这就发生了过热现象。由于过热就发生了过热现象。由于过热引起的事故、障碍和缺陷，统引起的事故、障碍和缺陷，统称为过热故障。称为过热故障。过热过热故障故障o过热故障过热故障按发生部位按发生部位可分为可分为内内部过热故障部过热故障和和外部过热故障外部过热故障。内部

8、过热故障内部过热故障包括绕组、铁心，包括绕组、铁心，油箱、夹件、拉板、无载分接油箱、夹件、拉板、无载分接开关、连接螺栓及引线等部件；开关、连接螺栓及引线等部件；过热过热故障故障o外部过热故障外部过热故障包括套管、冷却装包括套管、冷却装置、有载分接开关的驱动控制装置、有载分接开关的驱动控制装置以及其他外部组件，根据置以及其他外部组件，根据变压变压器过热故障性质器过热故障性质可分为以发热异可分为以发热异常为主的常为主的发热异常型发热异常型过热故障和过热故障和以以散热异常散热异常为主的散热异常型过为主的散热异常型过热故障，热故障，过热过热故障故障o而而发热异常型过热故障发热异常型过热故障又又可分为可

9、分为电流电流(主要指环流和主要指环流和涡流涡流)异常型过热故障和异常型过热故障和电电阻阻异常型过热故障。异常型过热故障。过热过热故障故障 按温度高低分为：低温过热(150以下)、中低温过热(150300)、中温过热(300700)和高温过热(700以上)150以下的低温过热通常是由应急性过负荷造成绝缘导线过热引起的 过热过热故障故障o150150以上的中低温、中温、以上的中低温、中温、高温过热的表现形式是局部过高温过热的表现形式是局部过热现象，主要发生的部位是在热现象，主要发生的部位是在分接开关触头间接触不良、铁分接开关触头间接触不良、铁心存在两点或多点接地、心存在两点或多点接地、过热过热故障

10、故障o载流裸电导体的连接或焊接不载流裸电导体的连接或焊接不良、铁心片间短路、铁心被异良、铁心片间短路、铁心被异物短路、紧固件松动、漏磁环物短路、紧固件松动、漏磁环流集中部位、冷却油道阻塞部流集中部位、冷却油道阻塞部位等位等。o按过热部位分为：按过热部位分为：裸金属过热和裸金属过热和固体绝缘过热两类固体绝缘过热两类 过热过热故障故障1.1.铁心过热故障铁心过热故障变压器铁心局部过热是一种常见故障，通变压器铁心局部过热是一种常见故障，通常是由于设计、制造工艺等质量问题和其常是由于设计、制造工艺等质量问题和其他外界因素引起的铁心多点接地或短路而他外界因素引起的铁心多点接地或短路而产生。变压器正常运行

11、时，充当电极的各产生。变压器正常运行时，充当电极的各绕组、引线与油箱间将产生不均匀的电场，绕组、引线与油箱间将产生不均匀的电场，铁心和夹件等金属结构件就处于该电场中，铁心和夹件等金属结构件就处于该电场中，由于他们所处的位置不同，。由于他们所处的位置不同，。一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热o因此，所具有的悬浮电位也各不因此，所具有的悬浮电位也各不相同，当两点之间的悬浮电位达相同，当两点之间的悬浮电位达到能够击穿其间的绝缘时，便产到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。这种放电可使变压生火花放电。这种放电可使变压器油分解，长此下去，会逐

12、渐损器油分解，长此下去，会逐渐损坏变压器固体绝缘，导致事故发坏变压器固体绝缘，导致事故发生。生。一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热2 2绕组过热故障绕组过热故障变压器绕组过热故障可分变压器绕组过热故障可分为发热异常型过热故障、散为发热异常型过热故障、散热异常型过热故障和异常运热异常型过热故障和异常运行过热故障。行过热故障。一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结属结构件中引起的过热构件中引起的过热o3 3引线分流故障引线分流

13、故障o由于引线安装工艺问题，使高压由于引线安装工艺问题，使高压套管的出线电缆与套管内的铜管套管的出线电缆与套管内的铜管相碰，运行或检修过程中，接触相碰，运行或检修过程中，接触部位受力摩擦，会导致引线绝缘部位受力摩擦，会导致引线绝缘层损伤或半迭绕白布带脱落，引层损伤或半迭绕白布带脱落，引起裸铜引线直接与铜管内壁及均起裸铜引线直接与铜管内壁及均压球接触，压球接触，一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热o形成由铜管壁和引线组成的交形成由铜管壁和引线组成的交链磁通的闭合回路，由此产生链磁通的闭合回路，由此产生引线分流和环流，使电缆铜线引线分流和环

14、流，使电缆铜线烧断、烧伤，使铜管熔成凹形烧断、烧伤，使铜管熔成凹形坑等。坑等。一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热o4 4铁心拉板过热故障铁心拉板过热故障o大型变压器铁心拉板，是为保大型变压器铁心拉板，是为保证器身整体强度而普遍采用的证器身整体强度而普遍采用的重要部件，通常采用低磁钢材重要部件，通常采用低磁钢材料，由于他处于铁心与绕组之料，由于他处于铁心与绕组之间的高漏磁场区域中，间的高漏磁场区域中，一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热o因此，易于产生涡流损耗因此，易于产生涡流损

15、耗过分集中，严重时会造成局过分集中，严重时会造成局部过热，其影响因素涉及铁部过热，其影响因素涉及铁心拉板材料、几何结构形式心拉板材料、几何结构形式与尺寸、漏磁场源等。与尺寸、漏磁场源等。一、直环流或涡流在导体和金一、直环流或涡流在导体和金 属结构件中引起的过热属结构件中引起的过热o5 5涡流集中引起的油箱局部过热涡流集中引起的油箱局部过热o对于大型变压器或高阻抗变压器，由对于大型变压器或高阻抗变压器，由于其漏磁场很强，若绕组平衡安匝设于其漏磁场很强，若绕组平衡安匝设汁不合理或漏磁较大的油箱壁或夹件汁不合理或漏磁较大的油箱壁或夹件等结构件不采取屏蔽措施或磁钢板错等结构件不采取屏蔽措施或磁钢板错用

16、成普通钢板，使漏磁场感应的涡流用成普通钢板，使漏磁场感应的涡流失控，引起油箱或夹件等的局部过热。失控，引起油箱或夹件等的局部过热。二、金属部件之间接触不良引起的二、金属部件之间接触不良引起的过热过热1.1.分接开关动静触头接触不良分接开关动静触头接触不良 （1 1）无励磁分接开关的动触头片）无励磁分接开关的动触头片数少用了三分之一，由于接触电数少用了三分之一，由于接触电流增加，分接开关在运行中烧损。流增加，分接开关在运行中烧损。（2 2）有载分接开关或无励磁分接）有载分接开关或无励磁分接开关，由于操作机构的缺陷、固开关，由于操作机构的缺陷、固定触头的支架变形或压紧弹簧失定触头的支架变形或压紧弹

17、簧失效，效，二、金属部件之间接触不良引起的二、金属部件之间接触不良引起的过热过热o造成动触头和静触头间的接触不造成动触头和静触头间的接触不良，甚至接触不上，使其触头表良，甚至接触不上，使其触头表面腐蚀、氧化，或触头之间的接面腐蚀、氧化，或触头之间的接触电阻增大，引起分接开关烧坏。触电阻增大，引起分接开关烧坏。二、金属部件之间接触不良引起的二、金属部件之间接触不良引起的过热过热o（3 3）在有载调压变压器中，特别）在有载调压变压器中，特别是跳崖频繁、负荷电流较大的变是跳崖频繁、负荷电流较大的变压器，会造成触头之间的机械磨压器，会造成触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染，电流的损、电腐蚀和触头污染

18、，电流的热效应会使弹簧刀弹性变弱，从热效应会使弹簧刀弹性变弱，从而使动、静触头之间的接触压力而使动、静触头之间的接触压力下降。下降。二、金属部件之间接触不良引起二、金属部件之间接触不良引起的过热的过热o2 2引线接头连接不良引线接头连接不良o(1)(1)低压绕组引出线与大电低压绕组引出线与大电流套管的连接螺栓压接接头，流套管的连接螺栓压接接头，由于压紧程度不足，造成接由于压紧程度不足，造成接触电阻大，引起接线片及套触电阻大，引起接线片及套管导流片烧损；管导流片烧损；二、金属部件之间接触不良引起二、金属部件之间接触不良引起的过热的过热o(2)(2)高压绕组引出线的接线头没有高压绕组引出线的接线头

19、没有与高压套管的导电头与高压套管的导电头(将军帽将军帽)拧拧紧，由于接触电阻大，引起接线紧，由于接触电阻大，引起接线头和导电头烧焊在一起，或引线头和导电头烧焊在一起，或引线头与引出线的焊剂融化，使引线头与引出线的焊剂融化，使引线脱落；脱落；二、金属部件之间接触不良引起二、金属部件之间接触不良引起的过热的过热o(3)(3)在铜铝连接接头间加过渡接头在铜铝连接接头间加过渡接头或过渡板，由于过渡元件本身的或过渡板，由于过渡元件本身的电阻大，引起过渡元件本身以及电阻大，引起过渡元件本身以及被连接的接触面烧损；被连接的接触面烧损；o(4)(4)分接引线与绕组的引线接头焊分接引线与绕组的引线接头焊接质量不

20、良，引起分接引线在焊接质量不良，引起分接引线在焊接处烧断。接处烧断。二、金属部件之间接触不良引起二、金属部件之间接触不良引起的过热的过热o3 3处于漏磁场中的金属结构件之处于漏磁场中的金属结构件之间的连接螺栓过热现象间的连接螺栓过热现象o(1)(1)当变压器铁心拉板和夹件均为当变压器铁心拉板和夹件均为低磁钢板低磁钢板(20Mn23A1)(20Mn23A1)时，由低压时，由低压引线漏磁场在铁心拉板与夹件腹引线漏磁场在铁心拉板与夹件腹板之间的导磁钢连接螺栓中，板之间的导磁钢连接螺栓中，二、金属部件之间接触不良引起的二、金属部件之间接触不良引起的过热过热o产生的环流或涡流的集肤效应产生的环流或涡流的

21、集肤效应使接触不紧实的螺栓边缘使接触不紧实的螺栓边缘(如如螺纹、螺帽与腹板接触面邻近螺纹、螺帽与腹板接触面邻近位置位置)出现局部烧黑、烧焦现出现局部烧黑、烧焦现象。象。o(2)(2)变压器漏磁场在上，下节变压器漏磁场在上，下节油箱连接螺栓中引起的过热油箱连接螺栓中引起的过热三、散热或冷却效果差引起的过三、散热或冷却效果差引起的过热热1.1.散热或冷却效果差易产生散散热或冷却效果差易产生散热异常型过热故障，热异常型过热故障，就单位面积的热负荷而言，虽就单位面积的热负荷而言，虽然仍处在正常范围之内，但由然仍处在正常范围之内，但由于散热条件被改变或扦常，可于散热条件被改变或扦常，可引起局部过热：绕组

22、油道堵塞。引起局部过热：绕组油道堵塞。三、散热或冷却效果差引起的过热三、散热或冷却效果差引起的过热o近年来，各制造厂为降低变压器近年来，各制造厂为降低变压器损耗，通常在绕组设汁制造中采损耗，通常在绕组设汁制造中采用换位导线，当扁线绞编和匝绝用换位导线，当扁线绞编和匝绝缘包扎不紧实或因振动引发绕组缘包扎不紧实或因振动引发绕组导体松动时，会使采用换位导线导体松动时，会使采用换位导线的油浸变压器在运行一段时间后的油浸变压器在运行一段时间后发生发生“涨包涨包”，三、散热或冷却效果差引起的过热三、散热或冷却效果差引起的过热o段间油道堵塞、油流不畅，匝段间油道堵塞、油流不畅，匝绝缘得不到充分冷却，使之严绝

23、缘得不到充分冷却，使之严重老化，以至发黄、变脆，在重老化，以至发黄、变脆，在长期电磁振动下，绝缘脱落，长期电磁振动下，绝缘脱落，局部露铜，最终形成匝间局部露铜，最终形成匝间(段段间间)短路，导致变压器烧损事短路，导致变压器烧损事故。故。三、散热或冷却效果差引起的过热三、散热或冷却效果差引起的过热o2 2冷却装置风道堵塞及其他问题冷却装置风道堵塞及其他问题o(1)(1)长期运行的变压器，由于冷却装长期运行的变压器，由于冷却装置缺少维护和清理，使风冷却器散热置缺少维护和清理，使风冷却器散热管的翅片间或散热器风道缝隙积满灰管的翅片间或散热器风道缝隙积满灰尘、树叶、昆虫等杂物，引起风道堵尘、树叶、昆虫

24、等杂物，引起风道堵塞，风扇气流无法吹到散热管上，散塞，风扇气流无法吹到散热管上，散热效率降低将致使变压器的温度不断热效率降低将致使变压器的温度不断升高。升高。三、散热或冷却效果差引起的过热三、散热或冷却效果差引起的过热o(2)(2)冷却器的冷却容量不足或误冷却器的冷却容量不足或误操作将电源接反或起动风扇设定操作将电源接反或起动风扇设定值错误，造成顶层油温度过高。值错误，造成顶层油温度过高。o(3)(3)由于水冷却器铜管开裂或冷由于水冷却器铜管开裂或冷却器法兰密封不良，在油泵的抽却器法兰密封不良，在油泵的抽力下易使变压器上部呈负压状态，力下易使变压器上部呈负压状态，导致变压器进水，使器身受潮而导

25、致变压器进水，使器身受潮而引发故障。引发故障。三、散热或冷却效果差引起的过热三、散热或冷却效果差引起的过热o3 3漏硅胶使油循环不良漏硅胶使油循环不良o由于净油器过滤网不严密，出由于净油器过滤网不严密，出现较大缝隙，经过长期运行使现较大缝隙，经过长期运行使硅胶大量进入油箱，阻挡了油硅胶大量进入油箱，阻挡了油的循环通路，使油循环不良，的循环通路，使油循环不良，引起变压器高温过热。引起变压器高温过热。四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热o当变压器的运行条件与设当变压器的运行条件与设计时所依据的性能参数标准计时所依据的性能参数标准不同时或由于某种不良原因不同时或由于某种不

26、良原因使品性能改变时，可使变压使品性能改变时，可使变压器产生障碍，严重时引起过器产生障碍，严重时引起过热或其他故障热或其他故障。四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热过负载运行过负载运行由于变压器的正常运行受季节或由于变压器的正常运行受季节或周围环境温度和负载变动的影响，周围环境温度和负载变动的影响，因此，为了合理地利用变压器能因此，为了合理地利用变压器能力，单纯考虑变压器铭牌上的额力，单纯考虑变压器铭牌上的额定容量是不够的，必须考虑变压定容量是不够的，必须考虑变压器的过负载能力。器的过负载能力。四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热o所谓变

27、压器的过负载能力，所谓变压器的过负载能力，就是指在用电曲线和冷却介就是指在用电曲线和冷却介质条件所决定的运行条件下，质条件所决定的运行条件下，能够经常维持本身的自然寿能够经常维持本身的自然寿命而使变压器正常运行的最命而使变压器正常运行的最大负载。大负载。四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热o例如，并联运行变压器中的一例如，并联运行变压器中的一台断电或采用短时急救负荷运台断电或采用短时急救负荷运行方式寸的事故过负载，此时行方式寸的事故过负载，此时可在变压器中产生高温，造成可在变压器中产生高温，造成绕组绝缘加速老化，严重时会绕组绝缘加速老化，严重时会诱发匝间短路，使绕组

28、烧毁。诱发匝间短路，使绕组烧毁。四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热o不具备运行条件而并联运行不具备运行条件而并联运行o并联运行的变压器，如果不具并联运行的变压器，如果不具备如下备如下三个运行条件三个运行条件：o1)1)绕组联结组标号相同绕组联结组标号相同；o2)2)额定电压和电压比相等额定电压和电压比相等：o3)3)阻抗电压阻抗电压()相同相同；四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热o则并联运行的变压器中，至少有则并联运行的变压器中，至少有一台会产生过热并可能损坏，因一台会产生过热并可能损坏，因为，对于上述前两个运行条件，为，对于上述前两个运行条件，若不能满足，会在各并联变压器若不能满足，会在各并联变压器之间产生循环电流，严重时负载之间产生循环电流，严重时负载电流可达额定电流的几倍至几十电流可达额定电流的几倍至几十倍；倍；四、异常运行或诱发因素引起的四、异常运行或诱发因素引起的过热过热o对于第三个运行条件，由对于第三个运行条件，由于负载分配与变压器额定阻于负载分配与变压器额定阻抗电压抗电压()成反比，所以，成反比，所以，该条件不满足时阻抗电压小该条件不满足时阻抗电压小的变压器会首先满载或过载。的变压器会首先满载或过载。