畢業設計 (論文 )外文資料翻譯 題 目 : 電弧對變壓器油中溶解氣體成分的影響 院系名稱： 電氣工程學院 專業班級： 電氣工程及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 起止日期： 地 點 : 附 件： 1.外文資料翻譯譯文； 2.外文原文。 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 附件 1：外文資料翻譯譯文 電弧 對 變壓器油中溶解氣體成分的 影響 SUWARNO 萬隆 科技 學院 電氣工程和信息 學院 摘要 ： 在電力系統 中 ，變壓器轉換電壓 等級的 方面發揮了重要作用。電力變壓器的一個重要組成部分 是絕緣 。一般來說，固體和液體絕緣被廣泛使用。在以高電場 為特征 的電 力變壓器操作過程中 ， 電弧可能發生的一個薄弱點。電弧可能會降低 變壓器 油以及固體絕緣材料 的絕緣性 。它可以提高的 變壓器 油中溶解氣體 量 。最近， 變壓器油中溶解的氣體的分析成為檢測變壓器狀態的一個重要方法 。本文報道的 是 實驗 狀態下 電弧 對 變壓器油 中溶解氣體的影響 。 樣品中包括不同系列的變壓器油。在試驗中使用多針平面電極產生電弧。在交流電的作用下，樣品接受電弧的沖擊。電弧受到分離的電極和電弧限制器的控制。實驗結果表明，電弧的作用使得變壓器油中可燃氣體的濃度增加了，如氫氣，乙烷，乙烯和乙炔。我們 使用 關鍵 氣體，羅杰的比率和杜瓦爾三 角 等 方法 對相關氣體進行分析 。 實驗結果表明，上述方法都得到了相似的結論。同時， 油中溶解氣體分析還表明， 過熱是由于嚴重的電弧作用引起的 。 關鍵字 ： 油中溶解氣體分析 ； 變壓器油 ； 電弧 ； 可燃氣體分析法 ； 主要氣體 分析法；羅杰 比例法； 杜瓦爾三角 。 1 引言 在電力系統中，最為重要的裝置是變壓器。一般來說，以絕緣紙形式為特點的固體絕緣用來包裹變壓器的線圈。同時，也經常使用變壓器油作為液體絕緣。在變壓器的運行過程中，可能會有氣體溶解在液體介質中。油中溶解氣體產生的原因在于變壓器的故障運行狀態，例如電弧放電，電暈放電（低能量 電?。?，變壓器油過熱，絕緣紙的過熱導致的纖維素分解等等。分析變壓器油中溶解的氣體可以對變壓器處于何種故障狀態進行判斷。同時，這些處于溶解狀態的可燃氣體同樣也十分危險， 因為它們會導致變壓器的燃燒甚至爆炸。這些可燃氣體中最經常出現的有氫氣，乙烷，乙烯和乙炔。變壓器油受熱分解是這些氣體產生的原因。 電弧放電是變壓器中經常出現的故障，同時也是油中氣體產生的一個重要的原因。本文探討基于電弧作用下對變壓器油中溶解氣體的影響。 在這篇文章中，將討論幾種分析有中溶解氣體的方法。這些方法包括總可燃氣體法，關鍵氣體法，羅杰比 例法，大衛三角形法。其中的任何一種方法都是用來驗證通過對變壓器油中溶解氣體的分析來判斷變壓器故障運行狀態的有效性。 2 試驗 2.1 樣品 用于試驗的變壓器油樣品主要來源于兩種商業用油 M,C。變壓器油被廣泛的使用在在印度尼西亞的電力系統中。上述的兩種樣品各處在 10 中不同的試驗狀態下。因此，在試驗中一共有 20 個樣品。樣品及其試驗狀態見表 1. 表 1 樣品及其處理方式 油品 樣品 處理方式 電弧產生電壓（ KV） 電弧作用時間 (min) M M0 0 0 M1 12 5 M2 12 10 M3 12 15 M4 20 5 M5 20 10 M6 20 15 M7 24 5 M8 24 10 M9 24 15 C C0 0 0 C1 12 5 C2 12 10 C3 12 15 C4 20 5 C5 20 10 C6 20 15 C7 24 5 C8 24 10 C9 24 15 2.2 電極布置 本實驗使用鋼制六平行針頭作為電弧產生的電極。針狀電極的針頭曲率半徑為3um。 針狀電 極與平板電極間的距離分別為 1， 2， 3mm，用來檢測不同狀況下電弧的能量變化。每一個樣品都由交流電作用，在針狀電極產生的電弧下進行測試。一系列的電阻用來限制電路中通過的電流。電極設置與實驗電路如圖 1 所示。 圖 1 試驗中電弧產生電路 外加電壓為 12， 20， 24 千伏。每個樣品上面的電弧作用時間都為 5， 10， 15 分鐘。 2.3 溶解氣體分析 本實驗使用惠普 6890 與 7649 自動液體監測儀作為可燃氣體的色譜分析儀。變壓器油溶解氣體分析采用總可燃氣體分析法，羅杰比例法，大衛三角形法及關鍵氣體法。 3 試驗結果及其分 析 3.1 基于電弧電壓的氣體產生量 單位： ppm 圖 2 電壓與可燃氣體產生量之間的關系 （ a）樣品 M（ b）樣品 C 圖 2 顯示了油樣品中所產生的可燃氣體量與外加電壓的關系。高電壓能夠產生大的電弧。相關數據指出，乙炔是所有變壓器油樣品中受電弧影響而產生的最多的可燃性氣體。相關數據也指出，可燃氣體的產生量幾乎與電壓增加成正比（確切說是與電壓的二次方成正比）。從此可知，油中可燃氣體的產生來源于電弧能量。而電弧的產生來源于電壓中的能量。 圖 3 顯示了總可燃氣體的產生量與電弧電壓的關系。與單種氣體相類似，總可燃氣體量與電壓同樣不成線形關系。 圖 3 總可燃氣體量與電弧電壓的關系 3.2 基于電弧作用而產生可燃氣體的影響 圖 4 20KV 電弧作用時間與可燃氣體產生量的關系 （ a） M 樣品（ b） C 樣品 圖 4 顯示了樣品 M 與樣品 C 中的溶解的可燃氣體量與電弧作用時間的關系。圖中顯示了可燃氣體的增長量與電弧的作用時間基本上呈線性的關系。相似的趨勢同同樣顯示了總可燃氣體量與電弧作用時間的關系，并如圖 5 所示。 圖 5 20KV 時總可燃氣體量與電弧作用 時間的關系 3.3 使用總可燃氣體法分析溶解氣體 總可燃氣體分析法是一種用來預測變壓器運行狀態的方法。這種方法是基于IEEE C57 一 104-1991 和 ASTM D-3612 標準。每種樣品的分析結果如表 2 所示。 表 2 使用總可燃氣體分析的結果 樣品 條件 樣品 條件 M0 1 C0 1 M1 3 C1 3 M2 3 C2 3 M3 3 C3 3 M4 4 C4 4 M5 4 C5 4 M6 4 C6 4 M7 4 C7 4 M8 4 C8 4 M9 4 C9 4 表 2 中顯示在本實驗中電 弧產生的大量氣體。各油樣品的條件從條件 1 轉換到條件 3 與 4，中間不包含條件 2。 3.4 用關鍵氣體法來解釋 這種用來分析變壓器油中溶解的氣體的的成份，并用其對相應的關鍵氣體進行比較，從而來預測變壓器的運行狀態，這已成為 IEEE C57.104 的方法。 M 與 C 樣本中的溶解氣體如圖 6 所示。表 3 顯示了使用變壓器油溶解氣體分析法分析過的結果。從表 3 中可知， M0 組和 C0 組處于正常狀態。樣品 M1-6 中顯示了電弧與關鍵氣體 C2H2 的關系。然而，在樣品 M7-M9 上加的電壓增長到 24KV 時，主要的關鍵氣體成為 C2H4。這一結果表明 ，高壓電弧釋放了大量的能量，使得附近的油溫大幅升高。這一結果同樣適用于樣品 C 系列。 圖 6 樣品中 M 與 C 氣體的組成成分 表 3 使用關鍵氣體分析法的分析結果 樣品 關鍵氣體 分析結果 M0 - 正常 M1-M6 C2H2 電弧放電 M7-M9 C2H4 變壓器油過熱 C0 - 正常 C1-C6 C2H2 電弧放電 C7-C9 C2H4 變壓器油過熱 3.5 用羅杰比例進行分析溶解氣體 羅杰比例法是對這些油樣品進行分析的主要方法。使用這個方法對油品進行分析的工作已經完成。分析診斷結果如表 4 所示 。表中的 C0 和 M0 處于正常狀態。M1-6 被診斷為持續電弧放電， M7-M9 被診斷為過熱。 C 樣品有類似的結果。上述結果表明，持續的大電弧放電是導致變壓器油過熱的主要原因。 表 4 使用羅杰比例法的分析結果 樣品 羅杰比例 分析結果 R1 R4 R5 R2 M0 0 - - - 正常 M1-M6 0 - 1 1 電弧或低能量放電 M7-M9 0 - 1 0 變壓器油過熱 C0 0 - - - 正常 C1-C6 0 - 1 1 電弧或低能量放電 C7-C9 0 - 1 0 變壓器油過熱 3.6 使用 大衛三角形來分析溶解氣體 大衛三角形法主要使用三種關鍵氣體來分析變壓器油的狀態。它們分別是甲烷，乙烯及乙炔。通過使用這三種氣體的組成的變化，可以對變壓器油進行分析。具體的分析過程見圖 7 如果坐標定位在 PD 區，則說明存在局部放電的故障。 T1 去表明了在 300 與 700之間的過熱故障，同時， T3 區表明了超過 700 度的過熱故障。 D1 區 顯示出低能量放電（火花） 而 D2 是高能量放電（電?。?。 DT 區是 一個混合區 ， 里面同時包含著放電與過熱的故障。 圖 7 大衛三角形 表 5 使用大衛三角形法分析的結果 樣品 區域 分析結 果 M0 - 正常 M1-M6 D1 低能量放電（電火花） M7-M9 T3 高溫過熱（大于 700） N0 - 正常 C0 - 正常 C7-C8 D1 低能量放電（電火花） C9 T3 高溫過熱（大于 700） 表 5顯示。 M0C0處于正常狀態， M1-6被診斷為持續低能量電火花放電， M7-M9被診斷為過熱。 M9 被診斷為超過 700 的嚴重過熱。樣品 C 也能得到類似的結果。上述結論表明，大衛三角