三比值法的基本原理及方法

1、三比值法的根本原理及方法大量的實(shí)踐證實(shí),采用特征氣體法結(jié)合可燃?xì)怏w含量法,可做出對(duì)故障性質(zhì)的判斷,但還必須找出故障產(chǎn)氣組分含量的相比照值與故障點(diǎn)溫度或電場(chǎng)力的依賴(lài)關(guān)系及其變化規(guī)律.為此,人們?cè)谟锰卣鳉怏w法等進(jìn)行充油電氣設(shè)備故障診斷的過(guò)程中,經(jīng)不斷的總結(jié)和改進(jìn), 國(guó)際電工委員會(huì)IEC在熱力動(dòng)力學(xué)原理和實(shí)踐的根底上,相繼推薦了三比值法和改進(jìn)的 三比值法.我國(guó)現(xiàn)行的 DL/T722-2000?導(dǎo)那么?推薦的也是改進(jìn)的三比值法.一、三比值法的原理通過(guò)大量的研究證實(shí),充油電氣設(shè)備的故障診斷也不能只依賴(lài)于油中溶解氣體的組分含量,還應(yīng)取決于氣體的相對(duì)含量；通過(guò)絕緣油的熱力學(xué)研究結(jié)果說(shuō)明,隨著故障點(diǎn)溫度的升高

2、,變壓器油裂解產(chǎn)生燒類(lèi)氣體按C4C2H6-C2T-C2Ha的順序推移,并且 H2是低溫時(shí)由局部放電的離子碰撞游離所產(chǎn)生.基于上述觀(guān)點(diǎn), 產(chǎn)生以CH/H2, GH/CHs GH/C2H, C2H/C2H的比值為根底的四比值法.由于在四比值法中QH/CH4的比值只能有限地反映熱分解的溫度范圍,于是IEC降其刪去而推薦采用三比值法.隨后,在人們大量應(yīng)用三比值法的根底上, IEC對(duì)與編碼相應(yīng)的比值范圍、編碼組合及故障類(lèi)別做了改進(jìn),得到目前推薦的改進(jìn)三比值 法以下簡(jiǎn)稱(chēng)三比值法.由此可見(jiàn),三比值法的原理是： 根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)油、絕緣在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對(duì)濃度與溫度的相互依賴(lài)關(guān)系,從5種特征氣

3、體中選取兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組成三比照值,以不同的編碼表示； 根據(jù)表2 11的編碼規(guī)那么和表212的故障類(lèi)型判斷方法作為診斷故障性質(zhì)的依據(jù).這種方法消除了油的體積效應(yīng)的影響,使判斷充油電氣設(shè)備故障類(lèi)型的主要方法,并可以得出對(duì)故障狀態(tài)較可靠的診斷.表2-11和表2-12是我國(guó)DL/T722-2000?導(dǎo)那么?推薦的改進(jìn)的三比值法類(lèi)似于IEC推薦的改進(jìn)的三比值法的編碼規(guī)那么和故障類(lèi)型的判斷方法.表2-11編碼規(guī)那么氣體范圍比值范圍的編碼Ghb/C2 HCH/H2C2H/C2H<010>v 1100>1v 3121>3222表2-12故障類(lèi)型判斷方法編碼組合故障類(lèi)型

4、判斷故障實(shí)例GH2/C2 HCH/H2GH/C 2H001低溫過(guò)熱低于150 C絕緣導(dǎo)線(xiàn)過(guò)熱,注意 C5口 CO的含量及CG/CO的值20低溫過(guò)熱(150300C)分解開(kāi)關(guān)接觸不良,引線(xiàn)夾件螺絲 松動(dòng)或接頭焊接不良,渦流引起銅 過(guò)熱,鐵芯漏磁,局部短路,層間 絕緣不良、鐵芯多點(diǎn)接地等21中溫過(guò)熱(300700C)0, 1 22高溫過(guò)熱高于700 C10局部放電高溫度、含氣量引起油中低能量密集的局部放電20, 10, 1, 2低能放電引線(xiàn)對(duì)電位未固定的部件之間連續(xù) 火花放電,分解抽頭引線(xiàn)和油隙閃 絡(luò),小同電位之間的油中火花放電 或懸浮電位之間的電火花放電20, 1, 2低能放電兼過(guò)熱10, 10

5、, 1, 2電弧放電線(xiàn)圈匝間、層間短路、相間閃絡(luò)、20, 1, 2電弧放電兼過(guò)熱分接頭引線(xiàn)間油隙閃絡(luò)、引起對(duì)箱殼放電、線(xiàn)圈熔斷、分接開(kāi)關(guān)飛弧、 因環(huán)路電流引起電弧、引線(xiàn)對(duì)其他 接地體放電等.同時(shí),DL/T722-2000?導(dǎo)那么?還提示利用三比照值的另一種判斷故障類(lèi)型的方法,即溶解氣體分析解釋表表 213和解釋簡(jiǎn)表表 214.表2- 13是將所有故障類(lèi)型分為 6種情況,這6種情況適合于所有類(lèi)型的充油電氣設(shè)備,氣體比值的極限依賴(lài)于設(shè)備的具體類(lèi)型,可稍有不同；表2- 13顯示D1和D2兩種故障類(lèi)型之間既有重疊又有區(qū)別,這說(shuō)明放電的能量有所不同,必須對(duì)設(shè)備采取不同的舉措.表2-14給出了粗略的解釋,

6、對(duì)于局部放電,低能量或高能量放電以及熱故障可有一個(gè)簡(jiǎn)便粗略的區(qū)別.表2- 13溶解氣體分析解釋表情況特征故障GH/C2H4CH/HGH2/C2HDP局部放電見(jiàn)注3N§<<D1低能量局部放電> 1> 1D2高能量局部放電1>2T1熱故障tv300cnS15> 1 但 N$ > 1v 1T2熱故障 300Cv tv700c<>114T3熱故障t>700C <>1>4注：1.上述比值在不同地區(qū)可稍有不同；2 .以上比值在至少上述氣體之一超過(guò)正常值并超過(guò)正常值增長(zhǎng)速率時(shí)才增長(zhǎng)有效；3 .在互感器中CH/士時(shí)為局部放

7、電.在套管中CH/士為局部放電；4 .氣體比值落在極限范圍之外,而不對(duì)應(yīng)于本表中的某個(gè)故障特征時(shí),可認(rèn)為是混合故障或一種新的故障.這個(gè)新的故障包含了高含量的背景氣體水平.在這種情況下,本表不能提供診斷.但可以使用圖示法給出直觀(guān)的、在本表中最接近的故障特征.NS表示無(wú)論什么數(shù)值均無(wú)意義.表2-14溶解氣體分析解釋簡(jiǎn)表情況特征故障C2H/C2 HCH/H2GH/C2HPD局部放電<D低能量或高能量放電>T熱故障<二、三比值法的應(yīng)用原那么三比值法的應(yīng)用原那么是：(1)只有根據(jù)氣體各組分含量的注意值或氣體增長(zhǎng)率的注意值有理由判斷設(shè)備可能存 在故障時(shí),氣體比值才是最有效的, 并應(yīng)予以計(jì)

8、算.對(duì)氣體含量正常,且無(wú)增長(zhǎng)趨勢(shì)的設(shè)備, 比值沒(méi)有意義.(2)假設(shè)氣體的比值與以前的不同,可能有新的故障重疊或正常老化上.為了得到僅僅相對(duì)于新故障的氣體比值,要從最后一次分析結(jié)果中減去上一次的分析數(shù)據(jù),并重新計(jì)算比值(尤其在CO和CO含量較大的情況下).在進(jìn)行比擬時(shí),要注意在相同的負(fù)荷和溫度等 情況下在相同的位置取樣.(3)由于溶解氣體分析本身存在的試驗(yàn)誤差,導(dǎo)致氣體比值也存在某些不確定性.利 用DL/T722-2000?導(dǎo)那么?所述的方法,分析油中溶解氣體結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性.對(duì)氣體 濃度大于10 L/L的氣體,兩次的測(cè)試誤差不應(yīng)大于平均值的10%而在計(jì)算氣體比值時(shí),誤差提升到20%當(dāng)氣體濃

9、度低于 10 L/L時(shí),誤差會(huì)更大,使比值的精確度迅速降低. 因此在使用比值法判斷設(shè)備故障性質(zhì)時(shí),應(yīng)注意各種可能降低精確度的因素.尤其是對(duì)正常值較低的電壓互感器、電流互感器和套管,更要注意這種情況.三、三比值法的缺乏通過(guò)大量的時(shí)間,發(fā)現(xiàn)三比值法存在以下缺乏：(1)由于充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障非常復(fù)雜,有典型事故統(tǒng)計(jì)分析得到的三比值法推薦的編碼組合,在實(shí)際應(yīng)用中常常出現(xiàn)不包括表212范圍內(nèi)的編碼組合對(duì)應(yīng)的故障.如表中編碼組合202的故障類(lèi)型為低能放電, 但實(shí)際在裝有帶負(fù)荷調(diào)壓分解開(kāi)關(guān)的變壓器中,由于分解開(kāi)關(guān)筒里的電弧分解物滲入變壓器油箱內(nèi),一般是過(guò)熱與放電同時(shí)存在；對(duì)編碼組合 010,通常是H2組分

10、含量較高,但引起 H2高的原因甚多,一般難以作出正確無(wú)誤的判斷.(2)只有油中氣體各組分含量足夠高或超過(guò)注意值,并且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后,才能進(jìn)一步用三比值法判斷故障性質(zhì).如果不管變壓器是否存在故障,一律使用三比值法,就有可能對(duì)正常的變壓器造成誤判斷.(3)在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)有多種故障聯(lián)合作用時(shí),可能在表中找不到相對(duì)應(yīng)的比值組合；同時(shí),在三比值編碼邊界模糊的比值區(qū)間內(nèi)的故障,往往易誤判.(4)在實(shí)際中可能出現(xiàn)的故障沒(méi)有包括在表2 12比值組合對(duì)應(yīng)的故障類(lèi)型中,例如,編碼組合202或201在表中為低能放電故障, 但對(duì)于有載調(diào)壓變壓器,應(yīng)考慮切換開(kāi)關(guān)油室的油可能向變壓器本體油箱滲漏的情

11、況.此時(shí)要用比值C2H/H2配合診斷.(5)三比值法不適用于氣體繼電器里收集到的氣體分析診斷故障類(lèi)型.(6)當(dāng)故障涉及固體絕緣的正常老化過(guò)程與故障情況下的劣化分解時(shí),將引起CO和CO含量明顯增長(zhǎng),表 212中無(wú)此編碼組合.此時(shí)要利用下述的比值CO/CO配合診斷.(7)由于故障分類(lèi)存在模糊性,一種故障狀態(tài)可能引起多種故障特征,而一種故障特征也可在不同程度上反映多種故障狀態(tài),因此三比值法不能全面反映故障狀況.同時(shí),對(duì)油中各種氣體組分含量正常的變壓器,其比值沒(méi)有意義.總之,由于故障分類(lèi)本身存在模糊性,每一組編碼與故障類(lèi)型之間也具有模糊性,三比值還未能包括和反映變壓器內(nèi)部故障的所有形態(tài),所以,它還在不

12、斷的開(kāi)展的積累經(jīng)驗(yàn),并繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn),其開(kāi)展方向之一是通過(guò)把比值法與故障穩(wěn)定的關(guān)系變?yōu)槟：P(guān)系矩陣來(lái)判 斷,以便更全面的反映故障信息.四、以三比值法診斷故障的步驟我國(guó)DL/T711-2000?導(dǎo)那么?指出,對(duì)出廠(chǎng)的設(shè)備,按?導(dǎo)那么?規(guī)定的注意值進(jìn)行比擬, 并注意積累數(shù)據(jù)；當(dāng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果疑心有故障時(shí),應(yīng)結(jié)合其他檢查性試驗(yàn)進(jìn)行綜合診斷.對(duì)運(yùn)行中的變壓器,按下述步驟進(jìn)行故障診斷：1 .將試驗(yàn)結(jié)果的幾項(xiàng)主要指標(biāo)(總燒、甲烷、乙快、氫)與充油電氣設(shè)備產(chǎn)氣速率注意值作比擬.短期內(nèi)各種氣體含量迅速增加,但尚未超標(biāo)的數(shù)據(jù),也可診斷為內(nèi)部有異常狀況；有的設(shè)備因某種原因使氣體含量基值較高,但增長(zhǎng)速率低于產(chǎn)氣率注意值的,仍可認(rèn)為是正常設(shè)備.2 .當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時(shí),可用特征氣體法、三比值法和其他方法并參考溶解氣體分析解釋表和氣體比值的圖示法,對(duì)故障類(lèi)型進(jìn)行診斷.3 .對(duì)CO和CO進(jìn)行診斷