1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業變壓器油中溶解氣體分析與診斷摘 要變壓器在線監測及故障診斷技術，對提高電力系統的安全穩定性具有十分重要的意義。其中基于油中溶解氣體分析的在線監測技術是變壓器在線監測中最普遍，也是最重要的技術。目前己投入使用的油中溶解氣體在線監測系統普遍存在一些不足，如檢測氣體種類少、準確度及精確度不高、體積大、成本高等。本文對變壓器油色譜在線監測及故障診斷系統進行了研究，分析了其它色譜在線監測方法的種種不足，對其進行了改進，設計了一套變壓器油在線監測系統，能夠及時、準確地監測變壓器油中

2、溶解的各種特征氣體，實時地反映設備的運行狀態，并對故障診斷算法進行了仿真。在獲得真實可靠的監測數據的基礎上，建立了一個診斷模型，并對該模型進行了仿真，仿真結果表明三比值法、四比值法等故障診斷方法有一定的優越性，能夠比較準確地定性和定量地對故障做出判斷，為電力運營部門提供有用的決策依據。分析了變壓器油中溶解氣體的發展變化規律，研究了變壓器油中溶解氣體和故障類型之間的關系。對常用的三比值模型進行深入研究，總結了各種模型的特點和適用范圍。論述了用三比值進行變壓器油中溶解氣體分析，診斷和預測變壓器故障的有效性和可行性。關鍵詞：變壓器 油中溶解氣體 在線監測 故障診斷TRANSFORMER OIL DI

3、SSOLOED GAS ANALYSIS AND DISGNOSISABSTRACTTransformers online monitoring and fault diagnosis technology, to improve the security of power system stability is of great significance. In which the oil dissolved gas analysis based on-line monitoring of transformer online monitoring technology is the mos

4、t common and most important technology. Currently in use has been dissolved gas line monitoring system for a number of less common, such as the small number of gas detection, accuracy and precision is not high, bulky, high cost.This article on-line monitoring of transformer oil chromatography and fa

5、ult diagnosis system is studied, analyzed the other chromatographic method for online monitoring the various inadequacies, its improved design of a transformer oil line monitoring system capable of timely and accurate monitoring of transformer oil Various features of dissolved gases, to reflect real

6、-time operating status of equipment, and the fault diagnosis algorithmSimulation. Access to real and reliable monitoring data, based on the establishment of a diagnostic model and the model simulation, the simulation results show that the three-ratio method, ratio method and other four-fault diagnos

7、is method has some advantages that can more accurately the qualitative And quantitative way to judge the fault for the power operations to provide useful basis for decision making.Analysis of dissolved gases in transformer oil developments in the law of dissolved gases in transformer oil and the rel

8、ationship between type of fault. Three commonly used model for the ratio of in-depth study, summed up the characteristics of each model and application. Paper, with the three ratio transformer oil dissolved gas analysis transformer fault diagnosis and prediction of the effectiveness and feasibility.

9、KEYWORDS: transformer, oil dissolved gas, Online Monitoring, Diagnosis太原理工大學畢業設計（論文）任務書畢業設計（論文）題目：變壓器油中溶解氣體分析與診斷一、 畢業設計（論文）基本要求：掌握電力變壓器狀態檢修的各種理論基礎及相關數學模型。能用VB語言進行界面設計和編程。能用所開發軟件對電力變壓器進行狀態檢修。完成畢業設計說明書（畢業論文一份）。5、 完成10000字符與設計內容相關的英文資料翻譯。二、畢業設計（論文）原始數據及資料： （個人依據內容書寫即可）三、畢業設計（論文）的主要內容：1、介紹了變壓器、變壓器油的相關內容

10、及變壓器油國內外發展現狀。2、變壓器油中溶解氣體分析與診斷。3、變壓器油的運行維護。4、變壓器故障原因分析與處理。5、變壓器油中溶解氣體分析與診斷。四、學生應交出設計文件（論文)畢業設計論文一本五、畢業設計進度安排：階段設計（論文）各階段名稱日期1查閱并學習變壓器狀態檢修基本原理方法3月上旬3月中旬2學習VB語言編程方法3月中旬3月下旬3建立狀態檢修相關數學模型3月下旬4月上旬4編寫軟件與實例分析4月上旬5月下旬5畢業論文寫作6月初6月20日6英文資料翻譯自行安排六、主要參考文獻（資料）1 范錫普，發電廠電氣部分，四川聯合大學，中國電力出版社，2004年9月2 趙志大，高電壓技術，浙江大學，中

11、國電力出版社，2006年8月3 邱仕義，電力設備可靠性，中國電力出版社，2004年4 程相杰、高沁翔、劉建芳，變壓器狀態檢修技術及其應用，北京交通大學電氣工程學院，2007年10月5萬達，王建明，變壓器的故障診斷與檢修策略，江蘇省電力科學研究院，江蘇省電力公司6 李康明、王彥斌，運行中變壓器的狀態評估與狀態檢修，2007年第7期7 楊晶、VB6.0程序設計（第二版）M.北京：清華大學出版社，2002.8劉華昌，高壓電容器直流局部放電的特征分析，中國工程物理研究院，2005年3月專業班級 學生 要求設計（論文）工作起止日期 2011.32011.6 指導教師簽字 日期 教研室主任審查簽字 日期

12、系主任批準簽字 日期 目 錄 TOC o 1-3 h z u 變壓器油中溶解氣體分析與診斷第一章 緒 論電力變壓器可以：1、傳輸和分配電能。如果是升壓變壓器，可以把電能送出去。如果是降壓變壓器或者配電變壓器，可以將電能分別輸送或分配出去；2、可以改變一、二次側的額定電壓；3、可以改變一、二次側的相位角；4、主要是以上幾條，當然還可以有：改善或保護電網的作用，減少或增加相數等等。對變壓器油有十分重要的作用。1.1變壓器 通過電磁感應將一個系統的交流電壓和電流轉換為另一個系統的電壓和電流的電力設備。由鐵心和套于其上的兩個或多個繞組組成。 1.1.1變壓器的分類電力變壓器是一種靜止的電氣設備，是用來

13、將某一數值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數值不同的電壓（電流）的設備。當一次繞組通以交流電時，就產生交變的磁通，交變的磁通通過鐵芯導磁作用，就在二次繞組中感應出交流電動勢。二次感應電動勢的高低與一二次繞組匝數的多少有關，即電壓大小與匝數成正比。主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數。額定容量是一個表現功率的慣用值，它是表征傳輸電能的大小，以Kva或MVA表示，當對變壓器施加額定電壓時，根據它來確定在規定條件下不超過溫升限值的額定電流。變壓器的分類可根據用途、繞組電壓等級和結構、輸入及輸出地相數、冷卻方式、鐵芯結構、防潮結構、調壓結構以及星形連接的繞組中性點絕緣等分類原則

14、進行分類，如表1-1所示。 表1-1 變壓器分類表分類方式分類型號的標準代號按相數分類單相變壓器三相變壓器多相變壓器DS按主絕緣材料分類浸漬式礦物油浸變壓器合成油浸變壓器液浸變壓器OR干式包封式（環氧樹脂型）非包封式（NOMEX紙包繞絕緣式）CG按冷卻方式分類油浸變壓器油浸自冷變壓器油浸風冷變壓器強油水冷變壓器強油風冷變壓器強油導向風冷變壓器FSPFPDP干式變壓器干式自冷變壓器（315kVA)干冷風冷變壓器（315kVA）按繞組結構分類單繞組變壓器雙繞組變壓器三繞組變壓器多繞組變壓器自耦變壓器分裂變壓器（有縱、橫分裂之分）SOF按調壓方式分類無勵磁調壓變壓器有載調壓變壓器ZY形繞組的中性點的

15、絕緣水平分類全絕緣變壓器分級絕緣變壓器（通常為伴絕緣變壓器，即中性點絕緣水平為線端絕緣的1/2）Q按絕緣油的保護分類開放式密封式M按電磁線材質和材形分類銅芯線材變壓器銅芯箔材變壓器鋁芯線材變壓器鋁芯箔材變壓器BLB按用途分類電力變壓器（有升壓、降壓變壓器之分）牽引變壓器整流變壓器電爐變壓器調壓變壓器特殊用途的變壓器（如試驗變壓器、電焊變壓器）注 符號“”表示無代號。1.1.2電力變壓器的選型原則眾所周知，電力變壓器的安全經濟運行已涉及到各行各業的營運的安全性、經濟性、合理性、穩定性、可靠性。電力變壓器在全過程管理的主流程中，選型是首要環節。電力變壓器的選型原則可參照GB/T 17468-199

16、8電力變壓器選用導則，結合實際使用條件、環境、要求，投資可行性，相關的技術標準、導則等規范著手。但是，該導則僅僅只是一個技術規范，條件的局限性使之不可能包羅其他方面的綜合性因素，例如，投資經濟指標、維護運行經濟效益、新管理環境下的適應性等。本節僅針對該導則以技術經濟指標形勢為要求予以簡述，并結合現代新的管理理念，闡述合理選型的原則。一使用條件 根據變壓器使用所在地的環境條件海拔高度、年最高和最低溫度、最濕月平均最大相對濕度，參照國家標準GB 1094-1985相關條件及要求，予以比較對照后，再確定選型的基本要求。海拔高度。該條件與油浸變壓器的外絕緣有關，亦與干式變壓器器身耐受絕緣水平有關。一般

17、使用地點在海拔高度1000m以下屬于正常使用范圍；當超過1000m時，則變壓器的外絕緣應該進行校正，以提高外絕緣水平，必須按要求進行絕緣距離設計并采用比內絕緣水平高的外絕緣件，即采用高原型絕緣組件產品。對于干式變壓器相對正常海拔高度的額定工頻耐壓值，以每500m為一級增加6.5%的水平進行設計。同時，隨著海拔高度的升高，最高日平均、年平均溫度有所降低。在正常海拔高度試驗的空氣冷卻的變壓器，當在1000m以上地點使用時，應以每500m為一級遞減（油浸自冷變壓器是2.0%；油浸風冷及強油風冷變壓器是3.0%；自冷干式變壓器是2.5%；風冷干式變壓器是5.0%）進行溫升值的校正設計。在正常海拔高度試

18、驗的變壓器沒有必要給予海拔校正。（2）環境溫度。變壓器的溫升與環境溫度有關，若變壓器冷卻空氣溫度高于最高允許氣溫（40），則變壓器的設計應將其繞組、鐵芯及溫升限制降低，以保證絕緣材料溫度在耐熱等級的允許溫度以下。（3）溫度及環境污穢等級。變壓器外絕緣性能與環境濕度及其污穢等級相關。對油浸變壓器，濕度影響并不嚴重，但對于干式變壓器多少有些影響，因為這類變壓器的主絕緣和鐵芯完全裸露在空氣中，凝露對變壓器絕緣有影響，同時對變壓器的輔助電氣設備也有影響。實際上，僅僅是濕度的影響并不大，但考慮環境污穢因素的影響，則對變壓器的絕緣威脅程度是很大的。所亦必須提供濕度及環境污穢等級值，以便在設計變壓器時適當地

19、調整絕緣的爬距。二一般基準原則 選用變壓器時，應遵循變壓器的行業規范，不可隨心所欲擬定不規則的技術參數，這樣不會形成紊亂的局面。必須明確應符合的標準（國家標準、行業標準、國際標準或國外不標準）、名稱及代號。在選用國產或者國外產品時，應力求參照國家標準GB/T 6451-1999、GB/T 10228-1997、GB/T 16274-1996、JB/T 2426-2004 進行選擇。另外其他特殊要求，如損耗、聲級等參數要求，即確定是升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯絡變壓器還是常用變壓器，并根據表1-1的變壓器分類，結合其用途選擇變壓器的繞組數（三繞組或單繞組變壓器）、相數（三相或單相變壓器

20、）、調壓方式（有載調壓或是無勵磁調壓變壓器），再根據容量大小選用冷卻方式。 三技術參數的選擇 （1)額定電壓及分接。變壓其額定電壓應與所在的電力系統各電壓等級相符。例如一臺110kV電力降壓變壓器，一次側的系統電壓是110kV,二次側電壓是低于一次側電壓的各級電壓，即35、10、6kV，以所需電壓級為準，有可能是兩級，也可能是一級。所以變壓器的額定電壓選擇只根據所處電力系統電壓而定。選擇難度較大的使分接。所謂分接，即是為了達到調整電壓選擇的目的，將繞組按若干記抽頭來改變繞組匝數。一般設計為主繞組和分接繞組，而分接繞組起到改變匝數的目的。在分接繞組上又分為主分接頭與非主分接頭，主分接即為與額定量

21、（額定電壓、電流、容量）相對應的分接，通常是，當分解位置數為奇數時也稱主分接為中間分接；當分接位置數為偶數時，兩個中間分接位置有效匝數最多的是主分接。對于分接還引進其他有關技術參數：分接因數、分接級、分接范圍。在實際應用中，分接因數出現較少，但是它是一個基礎參數，必須將其定義予以交代。 1）分接因數，即計非分接繞組施加額定電壓時在分接繞組上所指定分接位置線端子上產生的空載電壓U0繞組的額定電壓UN之比值（U0/UN)或100U0、UN（以百分數表示分接因數）；也表示帶有分接的繞組處在某一分接時，其有效匝數與主分接時匝數的比值。由此可見，分接因數值為1時，則說明在主分接位置上；當大于1時，稱為正

22、分接；當小于1時，稱為負分接。 2）分接級為相鄰分接間以百分數表示的分接因數之差。 3）分接范圍為用百分數表示的分接因數與100相比的變化范圍。若該因數在（100+a）（100+a)之間變化，則認為分接范圍是（+a%,-b%).當a=b時，則分接范圍是a%。可見變壓器電壓的調節范圍不一定是以主分接為中心的對稱分布，也也可以設計成不對稱，根據具體需要而定。在實際運用中是將正負調壓范圍分成若干等分的級數（多抽頭），譬如a=n*a。關鍵問題是在建立這些概念后，如何選擇。一般是10kV及以下電壓等級的配電變壓器推薦有載調壓范圍4*2.5%，無勵磁調壓范圍5%；63kV級變壓器推薦有載調壓范圍8*1.2

23、5%，無勵磁調壓22.5%；110kV及以上變壓器推薦有載調壓范圍8*1.25%，無勵磁調壓范圍2*2.5%。若有特殊要求，在許可的前提下可與制造廠商協商解決，如將級電壓 a有1.25%修改為1.5%，或者是適當修改n值。額定容量。額定容量指輸入到變壓器的視在功率值，其中包括變壓器本身吸收的有功功率（即變壓器總損耗的功率）和無功功率（即變壓器本身呈現出的電感、電容所吸收的功率）。額定容量的選擇應遵循相應的標準（GB/T 6451-1999GB/T 10228-1997GB/T 16274-1996JB/T 2426-2004).原來的老標準的優選數系是R8，現在的新標準是R10，所以建議盡量采

24、用國家標準GB/T 321-2005中的R10優選數系。對于降壓變壓器而言，容量選擇的工作量其實并不在變壓器選型的工作上，而是在被使用于系統容量的遠期值的估算工作上。如何合理選擇變壓器額定容量，同時使變壓器不因容量原因而過早地被淘汰，這是一個深邃的課題。在電力系統中，負荷的增長是一個無規律性的變化量，它與本地區或（企事業）的生產經濟發展增長程度、人們生活水平息息相關。所以負荷預測量的誤差很大，但是一般按變壓器的運行后5-10年的預期負荷選擇，同時還應根據變壓所設施變壓器的數量來選擇。當設置兩臺以上時，若一臺停運，其余變壓器的總容量不應小于全部負荷的60%。所以在電力系統中規劃設計是比較艱難的工

25、作。對于用電用戶的終端變壓器若將容量裕度選擇過大，有涉及政策性電價（每月按變壓器容量的一種固定收費）的問題。這意味著變壓器處于“低載高價”、“大馬拉小車”的狀態，是既不經濟的方式。簡言之，變壓器的容量主要取決與遠期負荷的容量。對于三繞組變壓器而言還涉及到容量分配的問題。即每側繞組容量可以不相同，但是以一次繞組為基準，其他側繞組以下雨該容量比例分配。變壓器的絕緣水平。該參數是反映變壓器能承受運行各種過電壓和長期最高工作電壓作用的能力。它是以絕緣試驗作為考核手段，包括：變壓器最高工作電壓額頂端是工頻耐受電壓（有效值）；額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）（其中包括全波和截波兩種試驗）。對各級電壓等級變壓器

26、的絕緣水平的要求，國家標準GB 1094.3-2003、改變311.1-1997、gb/t6451-1999均有明確的規定。但是其中對變壓器中性點的絕緣水平在全國大部分選用半絕緣（相當于63kV）。因此這個電壓級別的變壓器中性點常用絕緣水平與國家標準有所不同，即額定短時工頻耐受電壓為140kV.主要原因是中性點避雷器的配合有不適之處，當高壓側主斷路器發生非同期合閘時，避雷器易發生事故，額定雷電沖擊耐受電壓為250kV。另外，220kV電壓級的降壓變壓器，為確保有兩臺變壓器運行時變壓器繞組的零序保護，要選用半絕緣。損耗與阻抗壓降（也稱短路阻抗）。損耗是體現變壓器性能水平的參數，包括空載損耗和負荷

27、損耗；阻抗壓降是體現限制穿越變壓器短路電流能力的參數。一般實施中可按國家標準GB/T 6451-1999、GB/T 16274-1996和GB/T 10228-1997或者按制造廠的產品樣本來選擇兩參數。隨著制造廠開發能力的加強，高性能的變壓器不斷涌現，性能水平設計序號高的電力變壓器，損耗相應有一定程度甚至大幅度的降低。目前，用硅鋼片制造的10kV配電變壓器設計序號已達11型，個別制造廠聲稱已達13型。但是用新型導磁材料非晶合金制造的變壓器，其空載損耗降低了50%70%。35kV及以上的變壓器，性能設計及序號已達9型以上。但實際上負荷損耗遠大于空載損耗，若負荷損耗是空載損耗的n倍，其節能效果比

28、空在節能大得多。另外負荷損耗與變壓器的負荷系數息息相關。所謂變壓器負荷系數，系指在某時間內變壓器運行的實際負荷容量與額定容量的比值。所以說在節能方面不能忽視降低負荷損耗的措施。對于阻抗壓降的選擇，35kV及以下的變壓器一般是按國家標準運作；但對于110kV及以上的變壓器，為了降低 其出口短路電流幅值，保證變壓器動穩定性能，可適度提高阻抗壓降。必須指出，阻抗壓降的提高會引起電壓調整率增大而影響供電質量。因此，應以兩者兼顧選擇為宜。 （5）空載電流。這是銘牌參數，與空載損耗有關，空載損耗低者空載電流也相應降低，兩者是相輔相成的。在選擇時，沒有必要花太多的精力，一般按國家標準或制造廠的樣本作為基準。

29、 （6） 連接組別。變壓器繞組連接方式的選擇是至關重要的環節，它與變壓器所在電力系統的運行方式有關。對于三相的電力系統而言，各側的變壓器繞組連接方式只有三種：星形連接或Y連接,表示符號Y（高壓側）或y（低壓側）；三角形連接或稱連接，表示符號D（高壓側）或d（低壓側）；曲折性連接或稱Z連接，表示符號Z（高壓側）或z（低壓側）。各側繞組組合后的表示方法是將高壓側的大寫符號排在第一位，后面按電壓高低依次排列小寫符號，后面排列的阿拉伯數字是表示繞組電壓相差的時鐘制序數。例如YNyn0d11,其中N和n分別表示高壓和中壓側中性點引出，序數0和11分別表示高中壓側電壓相差0和高低壓側電壓相差30。三種繞組

30、連接方法的主要特點，如表1-2所示。表1-2 變壓器繞組接線方式的特點項目星形連接三角形連接曲折形連接中性點的負荷能力與其他繞組的連接方法和變壓器所連接系統的零序阻抗有關可帶繞組額定電流的負荷勵磁電流三次諧波電流不能通過（中性點絕緣，無三角形接的繞組）三次諧波電流至少能在三角形連接通過三次諧波電流能在三角形連接繞組通過相電壓含有三次諧波電流*正弦波正弦波*在三相三柱芯變壓器中三次諧波電壓值不大，但在三相五柱芯式變壓器、三相殼式變壓器和連接成三相組的電相變壓器，三次諧波電壓可能較高，使中性點 發生漂移。 在國家標準GB 1094.4-2003中對連接組別已作詳細定義，并且列出常用的連接方法以及連

31、接組標號與三相變壓器連接標志的實例。一臺三相變壓器或者要接成三相組別的單相變壓器的連接方法，喲啊根據該變壓器與其他變壓器并聯運行，中性點是否引出和中性點的負荷要求等條件來選擇。GB/T 17468-1998中也提到我國某些地區的特殊接法：10kV與110kV輸電系統電壓相差是60電氣角，這意味著它們的時鐘序數是10，即此時可采用YNd11y10。在多雷地區可采用Dy和Yz的連接方式。根據變壓器的設計基準和使用，除配電變壓器外最好不要選用全星形接法的變壓器。連接組別的選擇最好按國標推薦的常用連接組。一般原則：分期投入的變壓器，在前期選擇的應謹慎選好臉接組，以便后期選用相同連接組，便于維護：在大電

32、力系統中應固定統一的連接組，便于以后隨系統負荷調節時變壓器的變壓器的變動；對于需要并聯運行的變壓器，更應考慮選好連接組。冷卻方式。冷卻裝置是變壓器的重要組成部分，變壓器的損耗是變壓器的發熱源，若冷卻不良會導致變壓器在運行時溫度急劇上升，從而影響出力。變壓器依據容量采用不同方式的冷卻裝置；變壓器主絕緣材料不同，所選用的冷卻方式也較大的差異。目前常推薦的冷卻方式如表1-3所示。 表1-3 變壓器常用冷卻方式分類變壓器分類冷卻方式冷卻方式的標志適用范圍特征油浸變壓器油浸自冷ONAN31500KVA及以下、35kV及以下變壓器50000kVA及以下變壓器無冷卻動力、節能、維護簡單、維護費用低廉，造成成

33、本低油浸風冷ONFN1250063000kVA,35110kV,75000KVA及以下、110kV變壓器,4000kVA及以下、220kV變壓器對容量較大的變壓器有較好的冷卻效果，冷卻功率最小；比較經濟，維護工作量及費用較少強迫油循環風冷OFAFkVA、220kV變壓器,6300016000KVA、1100kV變壓器對大容量變壓器有良好的冷卻效果，冷卻裝置動力功率較大，比較經濟，維護及費用略大強迫導向油循環風冷ODAFkVA及以上、220kV變壓器,330kV和550kV變壓器對特大型變壓器采用，冷卻裝置動力的配置功率大；維護工作量及費用略大強迫（導向）油循環水冷OFWF(ODWF)一般在水力

34、發電廠的升壓變使用因采用水作第二冷卻介質，裝置結構較復雜，特別是深防水滲入油中；維護工作量及費用小干式變壓器空氣自冷ANAN630kVA以下的10（或6）kV變壓器結構簡單，無冷卻動力功率，節能；維護工作量及費用小空氣風冷ANAF630kVA以下的10（或6）kV變壓器35kV變壓器結構略為復雜，需要冷卻動力功率；維護工作量及其費用略大現已開發110kV、63000kVA的電力變壓器一般在100kVA及以上的干式變壓器設有兩種冷卻方式。但是廠家不推薦此方式長時間連續過負荷運行，僅作為短時急救過負荷運行。散熱器的布置形式有兩種：一種是掛吊在變壓器油箱外壁之上，從結構上看，結構簡單，油的循環路徑短

35、，比較適合油浸自冷方式的冷卻設計，所以該冷卻方法的變壓器絕大部分采用此種冷卻結構。在變壓器設計中，溫度場的計算比磁場和電場的計算更為復雜，所以有些設計能力較弱的制造廠，所生產的較大容量的油浸制冷變壓器一定要做升溫試驗，以確保變壓器在運行中不至于因溫升過大而導致使用壽命縮短。另外一種是分體式，散熱器和箱體是分別獨立固定的，由于采用匯流管結構，散熱器的散熱效果較好、溫度分布均勻，且因散熱器與變壓器油箱本體是分離安裝，使其油箱裸露在外，更有利油箱自身輻射散熱，相應增大了變壓器本身的散熱能力。冷卻器的分布形式與散熱器相同，同樣有兩種；一種是掛吊式，將每組冷卻器吊掛在變壓器的油箱壁上，此種形式的分布，安

36、裝占地面積小，連接結構簡單，油的循環路徑較小。為減小油箱比的載荷需要架設輔助支撐結構，對變壓器檢修略帶來不便，需要逐個拆除冷卻器，同時冷卻器檢修也不方便；而另一種分布形式是把冷卻器集中獨立的固定在支架上，使油箱不承載負荷，缺點是安裝占地面積較大，但是在變壓器檢修時檢修工量可減少，不必將冷卻器逐個拆除，只需把連接管拆除即可繼續下一道工序。兩種分布形式在冷卻效果方面并無明顯的優劣之區別。當然選用時，應因地制宜。在選用冷卻器時潛水泵的選擇是不可忽視的，現在常用的潛水泵有兩種：其一是離心泵，其二是盤式泵。不論是那一種，為了使變壓器安全運行，按變壓器的反事故措施，要求其轉速不大于1500r/min,其目

37、的就是使其壽命延長。冷卻器又分為空氣冷卻器和水冷卻器，前者已被廣泛采用，一般降壓變壓器普遍使用此類冷卻器，絕大部分升壓變壓器，特備是火力發電廠也普遍采用。水冷卻器通常被水力發電廠選用。在此，著重推薦一下110kV容量為2000063000kVA的油浸自冷方式的變壓器。這種方式的變壓器冷卻形式是各種冷卻方式中最簡單、最方便、最便宜、最安全的一種。所謂簡單，即除散熱器外，無需其他任何輔助設備來輔佐該裝置的冷卻能力；所謂方便，即無需專人監護和維護管理；所謂便宜，它是各類變壓器冷卻裝置中結構最簡單的一種，造價和維護費用必定較低廉；正因結構最簡單，自然循化冷卻，除非冷卻路徑的管道被堵塞（幾乎不可能發生）

38、，通常幾乎不可能發生破壞冷卻平衡狀態的現象，所以說是最安全的冷卻方式。特別是在無人值班的變電站，安裝此類型冷卻裝置的變壓器，當負荷高峰季節時不會擔心因風機發生故障而被迫降低變壓器的負荷，影響正常供電。過去，如此優良的冷卻方式，卻因冷卻容量和設計計算技術等方面因素的局限而只能在小型變壓器上。變壓器油和保護系統。對于變壓器油的三種規格：10號、25號、45號油，用戶可根據當地的氣候條件（每百年最低氣溫）來選擇其型號。例如，某地每百年最低氣溫是-19，那么變壓器油的型號可選擇為25號。對于備用油應做到選用同型號油，不同號牌的油要混用時，必須要做混油試驗，特別是進口或牌號不清的油要混用時更要謹慎。對變

39、壓器油的油基也有相應的要求，如選擇環烷基油還是石蠟基油。一般根據運行經驗的總結，環烷基的運行參數比后者較為穩定。此外，為了避免變壓器油長期與空氣接觸而氧化變質，應將容量較大的變壓器的出油裝置設計成全密封結構，使變壓器油與空氣完全隔離。同時要解決變壓器油的熱脹冷縮可能引起的密封結構的破壞。在小型變壓器上采用膨脹是散熱器或波紋形箱壁油箱，以代替儲油柜作為油體積變化時的補償裝置（與空氣完全隔離）。對大型變壓器，應在儲油柜的結構上采取與空氣隔離的措施，通常采用膠囊和隔膜兩種形式，后者除易產生滲漏外其他性能與前者相同。一般為防滲漏，多傾向采用膠囊式。另外對于大型變壓器，必須在油箱壁或在潛油泵后設置凈油器

40、，以便凈化變壓器油。目前已廣泛使用不銹鋼波紋密封式儲油柜，選用時應選則波紋接焊接質量好的產品。變壓器的聲級。只是指標要求在出廠試驗時，在額定電壓下空載時發出的噪聲。然而運行變壓器的噪聲實際上應該指的是額定電壓、額定電流和額定頻率下運行時發出的電磁噪聲。所以說在訂貨文件中所指的變壓器升級要求實際上是變壓器空載狀態的噪聲。但是，在多次實踐中，與制造廠商協商在測量聲級是將空載勵磁電壓提升至1.31.5UN,以作為變壓器帶負荷時升級的增量的補償，其效果較為滿意。事實上某些變壓器在出廠試驗時符合要求，但一到現場投運后升級增量過大，其原因是復雜、多方面的，通常是制造質量、設計參數的選擇、測試方法、運輸等方

41、面的失誤而引起的。雖然要求提高聲級測量時的空載勵磁電壓尚未獲得國家標準的認可，但與制造單位協商是允許的。在社會上，環保部門指定的噪聲排放標準GB 12348-1990和GB 3096-1993的要求是較嚴格的，而變壓器負荷噪聲在正常情況下略大于空載噪聲，同時要考慮噪聲源（變壓器）距排放點衰減值。應避免過分降低變壓器聲級值，使變壓器造價過高。綜上所述，變壓器的選用應以其運行可靠性及其使用壽命為基本原則，結合實際條件合理選擇各項參數，以便做到經濟、可靠、安全、實用。其他結構的要求。對變壓器油箱、聯管、蝶形閥門、套管電流互感器等組件根據相關標準和規程的要求，有如下規定：220kV變壓器油箱蓋頂部和升

42、高座排氣聯管向儲油柜的升高坡度應分別有1%1.5%和1.5%；油箱的機械強度能承受負真空壓力；蝶形閥門的布置要求和套管電流互感器的參數選擇均應符合有關標準。1.1.3變壓器的作用及其意義 主要作用是變換電壓，以利于功率的傳輸。在同一段線路上,傳送相同的功率,電壓經升壓變壓器升壓后，線路傳輸的電流減小,可以減少線路損耗，提高送電經濟性，達到遠距離送電的目的，而降壓則能滿足各級使用電壓的用戶需要。(1)按相數分：1)單相變壓器：用于單相負荷和三相變壓器組。2)三相變壓器：用于三相系統的升、降電壓。(2)按冷卻方式分：1)干式變壓器：依靠空氣對流進行冷卻，一般用于局部照明、電子線路等小容量變壓器。2

43、)油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環等。(3)按用途分：1)電力變壓器：用于輸配電系統的升、降電壓。2)儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測量儀表和繼電保護裝置。3)試驗變壓器：能產生高壓，對電氣設備進行高壓試驗。4)特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調整變壓器等。(4)按繞組形式分：1)雙繞組變壓器：用于連接電力系統中的兩個電壓等級。2)三繞組變壓器：一般用于電力系統區域變電站中，連接三個電壓等級。3)自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。(5)按鐵芯形式分：1)芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。2)殼式

44、變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電焊變壓器變壓器油在變壓器中的作用是絕緣、冷卻；在有載開關中用于熄弧。1.2變壓器油科技名詞定義中文名稱：變壓器油英文名稱：transformer oiL 定義：適用于變壓器等電器(電氣)設備、起冷卻和絕緣作用的低黏度油品。所屬學科：電力（一級學科）；熱工自動化、電廠化學與金屬（二級學科）1.2.1變壓器油簡介變壓器油樣品變壓器油：是石油的一種分鎦產物，它的主要成分是烷烴,環烷族飽和烴,芳香族不飽和烴等化合物。 變壓器油的主要作用： （1）絕緣作用：變壓器油具有比空氣高得多的絕緣強度。絕緣材料浸在油中，不僅可提高絕緣強度，而且還可免受潮氣的侵蝕。

45、散熱作用：變壓器油的比熱大，常用作冷卻劑。變壓器運行時產生的熱量使靠近鐵芯和繞組的油受熱膨脹上升，通過油的上下對流，熱量通過散熱器散出，保證變壓器正常運行。 （3）消弧作用：在油斷路器和變壓器的有載調壓開關上，觸頭切換時會產生電弧。由于變壓器油導熱性能好，且在電弧的高溫作用下能分觸了大量氣體，產生較大壓力，從而提高了介質的滅弧性能，使電弧很快熄滅。 對變壓器油的性能通常有以下要求： 變壓器油密度盡量小，以便于油中水分和雜質沉淀。 粘度要適中，太大會影響對流散熱，太小又會降低閃電。 （3） 閃點應盡量高，一般不應低于136。 （4）凝固點應盡量低。 （5） 酸、堿、硫、灰分等雜質含量越低越好，以

46、盡量避免它們對絕緣材料、導線等的腐蝕。 （6） 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸價表示，它指吸收1克油中的游離酸所需的氫氧化鉀量（毫克）。 （7） 安定度不應太低，安定度通常用酸價試驗的沉淀物表示，它代表油抗老化的能力。1.2.2變壓器油國內外發展現狀 國內外變壓器色分析儀都有很大發展。PerkinElmer是全球領先的分析儀器與生命科學解決方案供應商，主要致力于人類健康和環境健康的改善。在色譜領域，我們擁有50多年氣相色譜儀(Gas Chromatography)的研發生產經驗，在各行業都有非常成熟的應用。PerkinElmer的Clarus系列氣相色譜儀可滿足當前絕大部分樣品分析、過程監

47、測和質量控制所需要的完美性能和批量處理能力。Clarus 680氣相色譜儀(GC)建立在PerkinElmer公司多項發明創造基礎上。它包括獨特的預排切割壓力平衡系統、性能優異的程序控制氣路系統、功能強大的Totalchrom色譜工作站和創新的觸摸化彩屏。在傳統柱箱上實現了快速升溫降溫。使分析周期大大縮短，工作效率大幅提升。Clarus 480氣相色譜儀(GC)以合理的價格為需要控制預算的實驗室提供了一流的 Clarus GC系列一貫所秉承的卓越性能和分析能力。其靈活性可以滿足各種分析要求，包括制藥、環境監控、法醫學、食品和飲料、材料檢測以及教學機構實驗室的分 析要求。 Clarus 580

48、氣象色譜儀(GC)是提供了包含 最具創新的圖形化儀器界面，觸摸式彩色顯示屏，使儀器操作和控制變得極為簡單。 高精度、寬范圍的柱箱溫度控制保證分析結果的準確可靠。運用專利技術從根本上防止有害溶劑和高沸點污染物進入GC系統，延長GC壽命，節省分析時間。 國內的變壓器色譜分析儀也有突飛猛進的發展。GC-9560-HD變壓器油專用色譜儀是上海華愛色譜分析技術有限公司最新推出的一款專用于電力用絕緣油中溶解氣體組份含量測定的專用氣相色譜儀，儀器采用先進三檢測器流程，配TCD檢測器和兩個FID檢測器，一次進樣,7分鐘內即可完成絕緣油中溶解的8種氣體組分含量的全分析。其中H2和O2通過TCD檢測；烴類氣體（C

49、H4、C2H4、C2H6、C2H2）通過FID1檢測，CO、CO2通過FID2檢測，克服了大量CO、CO2對烴類氣體的影響，特別是對C2H2的影響，縮短檢測時間的同時也大大提高了檢測靈敏度。產品名稱：氣相色譜儀產品型號：JC1308- 301關鍵詞： 氣相色譜儀變壓器油色譜分析儀 色譜儀氣相色譜儀，專為變壓器油色譜分析領域開發，應用了國際最先進的EPC氣路控制系統和虛擬儀器設計理念，采用了革新性的先進技術，智能性更強，靈敏度更高，操作更方便。各項性能指標均達到國際一流水平。 技術參數：信號通道數：單TCD、雙FID，3通道信號同時輸出 穩定時間：30min 溫控精度：0.1EPC控制精度：0.

50、1ml/min 功率：1500W智能液晶觸摸屏參數： 5.7吋，640 x480點陣，65k色分析時間： A型 單針進樣，8分鐘完成7種特征氣體分析 B型 雙針進樣，11分鐘完成9種特征氣體分析 C型 單針進樣，5分鐘完成5鐘特征氣體分析環境溫度： -1035 外形尺寸：490mm x 575mm x 480mm最小檢測濃度：單位：L/L性能特點：電子氣路控制(EPC) 通過精密的閉環反饋控制系統，實現載氣流量的數字化調節與穩流。從根本上解決了手動閥件的漂移，并根據環境溫度變化自動進行補償與校準。確保載氣流量的高度重復性。虛擬儀器控制面板(VI) 色譜儀的控制面板可通過虛擬儀器技術顯示在配套的

51、工作站軟件界面上。儀器的操作全部可通過工作站進行。全面實現自動化、智能化，儀器開機后不需要任何操作即可達到分析狀態。三通道信號輸出 國內第一款配備了三個信號輸出通道的色譜儀，專為電力行業設計，可實現一個熱導檢測器和二個氫焰檢測器信號的同時輸出。徹底解決了雙通道色譜儀無法同時輸出三檢測器信號的難題。大尺寸彩色智能觸摸屏 色譜儀配置了5.7吋寬溫型工業液晶屏，640480圖形點陣，65K色。圖形化操作界面，顯示直觀，觸摸屏操作，控制方便。更高的檢測靈敏度 儀器采用高靈敏度熱導檢測器和氫焰檢測器，乙炔等烴類的最小檢測濃度0.06L/L。熱導檢測器智能保護 當載氣漏氣或斷氣時，橋電流將自動斷開，保護熱

52、導檢測器不被燒壞。抗污染色譜柱 采用變壓器油專用抗污染復合色譜柱技術，大大提高了色譜柱的使用壽命。平衡氣取樣口 配置專門的平衡氣取樣口氣路，與色譜儀氣路完全獨立，互不干擾。低壓力輸出，取樣安全。第二章 .變壓器油中溶解氣體分析與診斷2.1.利用CO、CO2濃度及CO2/CO比值診斷固體絕緣老化利用變壓器油中的CO、CO2含量診斷固體絕緣老化變壓器固體絕緣老化有兩種現象： （1）變壓器內部故障涉及固體絕緣的局部老化。這種老化與制造和安裝質量以及運行維護有關，而與設備運行年限無關。 （2）變壓器固體絕緣整體老化。這是從變壓器投入運行后就開始發生的所謂正常老化，隨著設備運行年限的延長，其老化將會加速

53、發展。因此，它不僅與運行維護有關，而且與變壓器運行年限亦有關系。由于絕緣紙老化分解產生CO、CO2，因此，可以利用絕緣油中溶解氣體分析得到的CO、CO2含量來診斷變壓器固體絕緣的老化狀況。然而，上述兩種現象，即固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的局部老化分解，表現在CO、CO2的含量方面，目前尚未發現明顯的界限。而且碳的氧化物在油中含量還受到另外一些不確定因素的影響，例如，絕緣油氧化分解出CO、CO2；國產變壓器往往使用1030號或1032號絕緣漆，在運行中會自然分解出CO、CO2；固體絕緣中的水分對其老化的自催化作用，使碳的氧化物，特別是CO2的生成量大為增加等等。因此，目前對于CO、CO2

54、的絕對濃度判據，國內尚未作出明確的規定。一般認為，對于開放式變壓器油中CO含量的正常水平為300L/L以下，密封式變壓器油中CO含量則遠高于開放式變壓器。統計表明，開放式變壓器油中CO含量正常水平小于400L/L，CO2則約為4500L/L以下；密封式變壓器油中CO濃度正常水平不超過1100L/L，CO2濃度約為7000L/L以下。一般而言，當CO和CO2或其中一項的濃度較高時，更重要的是應考察其產氣速率，并與表2-1中CO、CO2產氣速率注意值加以比較判斷。然而，實踐證明，以下基本規律是比較明確：（1）變壓器內部故障涉及固體絕緣材料時，不僅絕緣紙/紙熱裂解產生大量碳的氧化物，同時絕緣油亦受熱

55、分解，產生大量的氫和烴類氣體。但是，固體絕緣非故障正常老化時，絕緣油分解產生的氫、烴類氣體是很少的，且烴類氣體中一般是少量烷烴。（2）在故障狀態下固體絕緣材料裂解時，CO的生成量比CO2更為突出，一般CO/ CO23；而固體絕緣整體正常老化時，CO2的生成量比CO更為突出，一般CO2/CO7。當然，CO2/CO為37時，也存在固體絕緣正常老化現象，但不嚴重。（3）變壓器絕緣正常老化時，油中CO2濃度隨運行年限延長而增長十分明顯，而CO濃度隨運行年限的增幅卻不大。統計表明，國產變壓器投運初期的23年內CO濃度增長較明顯，CO2/CO比值較低，運行78年之后，CO增長明顯變得緩慢，幾乎趨于穩定，C

56、O2/CO逐漸增高。油中CO2濃度隨運行年限增長顯著，大約每年正常增量達150350L/L。越是老舊變壓器，CO2年增幅越高。正因為此，有的文獻推薦圖4-1作為變壓器運行年限與CO2濃度的判斷標準。有一實例可以說明上述規律，例如一臺SFSL-15MVA/110kV開放式變壓器運行32年后，取不同部位的固體絕緣材料測得聚合度為108228，分析油中糠醛含量為3.70mg/L。其油中溶解氣體分析，如表4-1所示。由表4-1可知，變壓器油中CO2/CO7，CO2濃度很高，但氫和烴類氣體濃度很低，總烴中主要是烷烴。這說明該變壓器屬于典型的整體絕緣正常老化。15.00012.500異常基準10.0007

57、.500要注意基準5.0002.500 5 10 15 20 25 30運行年限（年）圖2-1 變壓器運行年限和二氧化碳判斷標準表2-1 SFSL-15MVA/110kV變壓器油中氣體分析結果（L/L）COCO2H2C2H4C2H2總烴備注1005000無無無40運行期間濾油3次（4）油中CO和CO2的含量不僅與溫度有關，而且與固體絕緣中含水量亦有關。CO2/CO與其含水量成正比關系。當溫度一定時，含水量高的絕緣紙分解的CO2量高；反之，含水量低時，固體絕緣分解的CO量多。值得說明是，上述CO2/CO判據是IEC推薦的，也是我國DL/T722-2000所確認，但是只有在CO或CO2的絕對濃度較

58、高時才有意義。其中CO2/CO3一般只適用于開放式變壓器。對于密封式變壓器，因為CO不易逸散損失，一般CO2/CO2才可能表征設備內部故障涉及固體絕緣局部老化。因此，考察CO2/CO比值時，對于涉及固體絕緣的內部故障，仍應注重油中是否含有多量的氫和烴類氣體。CO2/CO7判據一般只適用于密封式變壓器，對于開放式變壓器，該比值的統計結果應為CO2/CO10時，才可能為固體絕緣整體正常老化。這時油中即使含有少量氫烴類氣體，但其主要成分只是CH4和氫氣。總之，由于絕緣油氧化分解和變壓器內部醇酸樹脂漆自然分解，以及絕緣紙中水分的差異等因素的影響，致使單用CO和CO2的濃度和產氣速率，以及CO2/CO判

59、據來判斷變壓器固體絕緣老化存在較大的不確定性。因此，這些判據的準確率不高，尤其是緩慢發展的繞組低溫過熱故障，單用CO和CO2判據來判斷是否涉及固體絕緣老化分解更為困難。對25臺涉及纖維絕緣分解的開放式變壓器油中氣體分析數據統計顯示，符合CO2/CO3判據的為18臺，即準確率為72%。正因為這些判斷的靈敏度較低，所以人們把它稱為軟指標。經驗證明，在考察CO和CO2兩種氣體含量時，更應注意結合具體變壓器的結構特點（如油保護方式）、運行溫度、負荷大小、運行檢修史等情況加以綜合分析判斷。2.2.利用mL(CO2+CO)/g(紙)診斷變壓器絕緣壽命日本的月岡淑郎等根據絕緣紙在老化過程中向油中釋放的CO2

60、+CO氣體量與抗張強度降低的關系，采用單位質量絕緣紙生成的CO2+CO量mL/g（紙）來判斷固體絕緣的老化，并診斷變壓器的壽命，如圖2-2所示。月岡淑郎等認為，通常變壓器正常運行壽命至少為30年，如果（CO2+CO）生成量達到0.421.7mL/g（紙）時，絕緣紙的抗張強度降到原來的60%，即絕緣已達到臨界壽命。因此，在變壓器運行的30年間（CO2+CO）量達到0.42mL/g（紙）時為注意值，達到1.7mL/g（紙）時為危險水平。CO2+CO生成量由圖4-2可見，例如已運行10年的變壓器，CO2+CO生成速度為mL/（g h），以此為O點。這臺變壓器在原有狀態下繼續運行，危險水平（1.7mL