变压器油中溶解气体分析与诊断

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业变压器油中溶解气体分析与诊断摘 要变压器在线监测及故障诊断技术，对提高电力系统的安全稳定性具有十分重要的意义。其中基于油中溶解气体分析的在线监测技术是变压器在线监测中最普遍，也是最重要的技术。目前己投入使用的油中溶解气体在线监测系统普遍存在一些不足，如检测气体种类少、准确度及精确度不高、体积大、成本高等。本文对变压器油色谱在线监测及故障诊断系统进行了研究，分析了其它色谱在线监测方法的种种不足，对其进行了改进，设计了一套变压器油在线监测系统，能够及时、准确地监测变压器油中

2、溶解的各种特征气体，实时地反映设备的运行状态，并对故障诊断算法进行了仿真。在获得真实可靠的监测数据的基础上，建立了一个诊断模型，并对该模型进行了仿真，仿真结果表明三比值法、四比值法等故障诊断方法有一定的优越性，能够比较准确地定性和定量地对故障做出判断，为电力运营部门提供有用的决策依据。分析了变压器油中溶解气体的发展变化规律，研究了变压器油中溶解气体和故障类型之间的关系。对常用的三比值模型进行深入研究，总结了各种模型的特点和适用范围。论述了用三比值进行变压器油中溶解气体分析，诊断和预测变压器故障的有效性和可行性。关键词：变压器 油中溶解气体 在线监测 故障诊断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太原理工大学毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：变压器油中溶解气体分析与诊断一、 毕业设计（论文）基本要求：掌握电力变压器状态检修的各种理论基础及相关数学模型。能用VB语言进行界面设计和编程。能用所开发软件对电力变压器进行状态检修。完成毕业设计说明书（毕业论文一份）。5、 完成10000字符与设计内容相关的英文资料翻译。二、毕业设计（论文）原始数据及资料： （个人依据内容书写即可）三、毕业设计（论文）的主要内容：1、介绍了变压器、变压器油的相关内容

10、及变压器油国内外发展现状。2、变压器油中溶解气体分析与诊断。3、变压器油的运行维护。4、变压器故障原因分析与处理。5、变压器油中溶解气体分析与诊断。四、学生应交出设计文件（论文)毕业设计论文一本五、毕业设计进度安排：阶段设计（论文）各阶段名称日期1查阅并学习变压器状态检修基本原理方法3月上旬3月中旬2学习VB语言编程方法3月中旬3月下旬3建立状态检修相关数学模型3月下旬4月上旬4编写软件与实例分析4月上旬5月下旬5毕业论文写作6月初6月20日6英文资料翻译自行安排六、主要参考文献（资料）1 范锡普，发电厂电气部分，四川联合大学，中国电力出版社，2004年9月2 赵志大，高电压技术，浙江大学，中

11、国电力出版社，2006年8月3 邱仕义，电力设备可靠性，中国电力出版社，2004年4 程相杰、高沁翔、刘建芳，变压器状态检修技术及其应用，北京交通大学电气工程学院，2007年10月5万达，王建明，变压器的故障诊断与检修策略，江苏省电力科学研究院，江苏省电力公司6 李康明、王彦斌，运行中变压器的状态评估与状态检修，2007年第7期7 杨晶、VB6.0程序设计（第二版）M.北京：清华大学出版社，2002.8刘华昌，高压电容器直流局部放电的特征分析，中国工程物理研究院，2005年3月专业班级 学生 要求设计（论文）工作起止日期 2011.32011.6 指导教师签字 日期 教研室主任审查签字 日期

12、系主任批准签字 日期 目 录 TOC o 1-3 h z u 变压器油中溶解气体分析与诊断第一章 绪 论电力变压器可以：1、传输和分配电能。如果是升压变压器，可以把电能送出去。如果是降压变压器或者配电变压器，可以将电能分别输送或分配出去；2、可以改变一、二次侧的额定电压；3、可以改变一、二次侧的相位角；4、主要是以上几条，当然还可以有：改善或保护电网的作用，减少或增加相数等等。对变压器油有十分重要的作用。1.1变压器 通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流的电力设备。由铁心和套于其上的两个或多个绕组组成。 1.1.1变压器的分类电力变压器是一种静止的电气设备，是用来

13、将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以Kva或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。变压器的分类可根据用途、绕组电压等级和结构、输入及输出地相数、冷却方式、铁芯结构、防潮结构、调压结构以及星形连接的绕组中性点绝缘等分类原则

14、进行分类，如表1-1所示。 表1-1 变压器分类表分类方式分类型号的标准代号按相数分类单相变压器三相变压器多相变压器DS按主绝缘材料分类浸渍式矿物油浸变压器合成油浸变压器液浸变压器OR干式包封式（环氧树脂型）非包封式（NOMEX纸包绕绝缘式）CG按冷却方式分类油浸变压器油浸自冷变压器油浸风冷变压器强油水冷变压器强油风冷变压器强油导向风冷变压器FSPFPDP干式变压器干式自冷变压器（315kVA)干冷风冷变压器（315kVA）按绕组结构分类单绕组变压器双绕组变压器三绕组变压器多绕组变压器自耦变压器分裂变压器（有纵、横分裂之分）SOF按调压方式分类无励磁调压变压器有载调压变压器ZY形绕组的中性点的

15、绝缘水平分类全绝缘变压器分级绝缘变压器（通常为伴绝缘变压器，即中性点绝缘水平为线端绝缘的1/2）Q按绝缘油的保护分类开放式密封式M按电磁线材质和材形分类铜芯线材变压器铜芯箔材变压器铝芯线材变压器铝芯箔材变压器BLB按用途分类电力变压器（有升压、降压变压器之分）牵引变压器整流变压器电炉变压器调压变压器特殊用途的变压器（如试验变压器、电焊变压器）注 符号“”表示无代号。1.1.2电力变压器的选型原则众所周知，电力变压器的安全经济运行已涉及到各行各业的营运的安全性、经济性、合理性、稳定性、可靠性。电力变压器在全过程管理的主流程中，选型是首要环节。电力变压器的选型原则可参照GB/T 17468-199

16、8电力变压器选用导则，结合实际使用条件、环境、要求，投资可行性，相关的技术标准、导则等规范着手。但是，该导则仅仅只是一个技术规范，条件的局限性使之不可能包罗其他方面的综合性因素，例如，投资经济指标、维护运行经济效益、新管理环境下的适应性等。本节仅针对该导则以技术经济指标形势为要求予以简述，并结合现代新的管理理念，阐述合理选型的原则。一使用条件 根据变压器使用所在地的环境条件海拔高度、年最高和最低温度、最湿月平均最大相对湿度，参照国家标准GB 1094-1985相关条件及要求，予以比较对照后，再确定选型的基本要求。海拔高度。该条件与油浸变压器的外绝缘有关，亦与干式变压器器身耐受绝缘水平有关。一般

17、使用地点在海拔高度1000m以下属于正常使用范围；当超过1000m时，则变压器的外绝缘应该进行校正，以提高外绝缘水平，必须按要求进行绝缘距离设计并采用比内绝缘水平高的外绝缘件，即采用高原型绝缘组件产品。对于干式变压器相对正常海拔高度的额定工频耐压值，以每500m为一级增加6.5%的水平进行设计。同时，随着海拔高度的升高，最高日平均、年平均温度有所降低。在正常海拔高度试验的空气冷却的变压器，当在1000m以上地点使用时，应以每500m为一级递减（油浸自冷变压器是2.0%；油浸风冷及强油风冷变压器是3.0%；自冷干式变压器是2.5%；风冷干式变压器是5.0%）进行温升值的校正设计。在正常海拔高度试

18、验的变压器没有必要给予海拔校正。（2）环境温度。变压器的温升与环境温度有关，若变压器冷却空气温度高于最高允许气温（40），则变压器的设计应将其绕组、铁芯及温升限制降低，以保证绝缘材料温度在耐热等级的允许温度以下。（3）温度及环境污秽等级。变压器外绝缘性能与环境湿度及其污秽等级相关。对油浸变压器，湿度影响并不严重，但对于干式变压器多少有些影响，因为这类变压器的主绝缘和铁芯完全裸露在空气中，凝露对变压器绝缘有影响，同时对变压器的辅助电气设备也有影响。实际上，仅仅是湿度的影响并不大，但考虑环境污秽因素的影响，则对变压器的绝缘威胁程度是很大的。所亦必须提供湿度及环境污秽等级值，以便在设计变压器时适当地

19、调整绝缘的爬距。二一般基准原则 选用变压器时，应遵循变压器的行业规范，不可随心所欲拟定不规则的技术参数，这样不会形成紊乱的局面。必须明确应符合的标准（国家标准、行业标准、国际标准或国外不标准）、名称及代号。在选用国产或者国外产品时，应力求参照国家标准GB/T 6451-1999、GB/T 10228-1997、GB/T 16274-1996、JB/T 2426-2004 进行选择。另外其他特殊要求，如损耗、声级等参数要求，即确定是升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器还是常用变压器，并根据表1-1的变压器分类，结合其用途选择变压器的绕组数（三绕组或单绕组变压器）、相数（三相或单相变压器

20、）、调压方式（有载调压或是无励磁调压变压器），再根据容量大小选用冷却方式。 三技术参数的选择 （1)额定电压及分接。变压其额定电压应与所在的电力系统各电压等级相符。例如一台110kV电力降压变压器，一次侧的系统电压是110kV,二次侧电压是低于一次侧电压的各级电压，即35、10、6kV，以所需电压级为准，有可能是两级，也可能是一级。所以变压器的额定电压选择只根据所处电力系统电压而定。选择难度较大的使分接。所谓分接，即是为了达到调整电压选择的目的，将绕组按若干记抽头来改变绕组匝数。一般设计为主绕组和分接绕组，而分接绕组起到改变匝数的目的。在分接绕组上又分为主分接头与非主分接头，主分接即为与额定量

21、（额定电压、电流、容量）相对应的分接，通常是，当分解位置数为奇数时也称主分接为中间分接；当分接位置数为偶数时，两个中间分接位置有效匝数最多的是主分接。对于分接还引进其他有关技术参数：分接因数、分接级、分接范围。在实际应用中，分接因数出现较少，但是它是一个基础参数，必须将其定义予以交代。 1）分接因数，即计非分接绕组施加额定电压时在分接绕组上所指定分接位置线端子上产生的空载电压U0绕组的额定电压UN之比值（U0/UN)或100U0、UN（以百分数表示分接因数）；也表示带有分接的绕组处在某一分接时，其有效匝数与主分接时匝数的比值。由此可见，分接因数值为1时，则说明在主分接位置上；当大于1时，称为正

22、分接；当小于1时，称为负分接。 2）分接级为相邻分接间以百分数表示的分接因数之差。 3）分接范围为用百分数表示的分接因数与100相比的变化范围。若该因数在（100+a）（100+a)之间变化，则认为分接范围是（+a%,-b%).当a=b时，则分接范围是a%。可见变压器电压的调节范围不一定是以主分接为中心的对称分布，也也可以设计成不对称，根据具体需要而定。在实际运用中是将正负调压范围分成若干等分的级数（多抽头），譬如a=n*a。关键问题是在建立这些概念后，如何选择。一般是10kV及以下电压等级的配电变压器推荐有载调压范围4*2.5%，无励磁调压范围5%；63kV级变压器推荐有载调压范围8*1.2

23、5%，无励磁调压22.5%；110kV及以上变压器推荐有载调压范围8*1.25%，无励磁调压范围2*2.5%。若有特殊要求，在许可的前提下可与制造厂商协商解决，如将级电压 a有1.25%修改为1.5%，或者是适当修改n值。额定容量。额定容量指输入到变压器的视在功率值，其中包括变压器本身吸收的有功功率（即变压器总损耗的功率）和无功功率（即变压器本身呈现出的电感、电容所吸收的功率）。额定容量的选择应遵循相应的标准（GB/T 6451-1999GB/T 10228-1997GB/T 16274-1996JB/T 2426-2004).原来的老标准的优选数系是R8，现在的新标准是R10，所以建议尽量采

24、用国家标准GB/T 321-2005中的R10优选数系。对于降压变压器而言，容量选择的工作量其实并不在变压器选型的工作上，而是在被使用于系统容量的远期值的估算工作上。如何合理选择变压器额定容量，同时使变压器不因容量原因而过早地被淘汰，这是一个深邃的课题。在电力系统中，负荷的增长是一个无规律性的变化量，它与本地区或（企事业）的生产经济发展增长程度、人们生活水平息息相关。所以负荷预测量的误差很大，但是一般按变压器的运行后5-10年的预期负荷选择，同时还应根据变压所设施变压器的数量来选择。当设置两台以上时，若一台停运，其余变压器的总容量不应小于全部负荷的60%。所以在电力系统中规划设计是比较艰难的工

25、作。对于用电用户的终端变压器若将容量裕度选择过大，有涉及政策性电价（每月按变压器容量的一种固定收费）的问题。这意味着变压器处于“低载高价”、“大马拉小车”的状态，是既不经济的方式。简言之，变压器的容量主要取决与远期负荷的容量。对于三绕组变压器而言还涉及到容量分配的问题。即每侧绕组容量可以不相同，但是以一次绕组为基准，其他侧绕组以下雨该容量比例分配。变压器的绝缘水平。该参数是反映变压器能承受运行各种过电压和长期最高工作电压作用的能力。它是以绝缘试验作为考核手段，包括：变压器最高工作电压额顶端是工频耐受电压（有效值）；额定雷电冲击耐受电压（峰值）（其中包括全波和截波两种试验）。对各级电压等级变压器

26、的绝缘水平的要求，国家标准GB 1094.3-2003、改变311.1-1997、gb/t6451-1999均有明确的规定。但是其中对变压器中性点的绝缘水平在全国大部分选用半绝缘（相当于63kV）。因此这个电压级别的变压器中性点常用绝缘水平与国家标准有所不同，即额定短时工频耐受电压为140kV.主要原因是中性点避雷器的配合有不适之处，当高压侧主断路器发生非同期合闸时，避雷器易发生事故，额定雷电冲击耐受电压为250kV。另外，220kV电压级的降压变压器，为确保有两台变压器运行时变压器绕组的零序保护，要选用半绝缘。损耗与阻抗压降（也称短路阻抗）。损耗是体现变压器性能水平的参数，包括空载损耗和负荷

27、损耗；阻抗压降是体现限制穿越变压器短路电流能力的参数。一般实施中可按国家标准GB/T 6451-1999、GB/T 16274-1996和GB/T 10228-1997或者按制造厂的产品样本来选择两参数。随着制造厂开发能力的加强，高性能的变压器不断涌现，性能水平设计序号高的电力变压器，损耗相应有一定程度甚至大幅度的降低。目前，用硅钢片制造的10kV配电变压器设计序号已达11型，个别制造厂声称已达13型。但是用新型导磁材料非晶合金制造的变压器，其空载损耗降低了50%70%。35kV及以上的变压器，性能设计及序号已达9型以上。但实际上负荷损耗远大于空载损耗，若负荷损耗是空载损耗的n倍，其节能效果比

28、空在节能大得多。另外负荷损耗与变压器的负荷系数息息相关。所谓变压器负荷系数，系指在某时间内变压器运行的实际负荷容量与额定容量的比值。所以说在节能方面不能忽视降低负荷损耗的措施。对于阻抗压降的选择，35kV及以下的变压器一般是按国家标准运作；但对于110kV及以上的变压器，为了降低 其出口短路电流幅值，保证变压器动稳定性能，可适度提高阻抗压降。必须指出，阻抗压降的提高会引起电压调整率增大而影响供电质量。因此，应以两者兼顾选择为宜。 （5）空载电流。这是铭牌参数，与空载损耗有关，空载损耗低者空载电流也相应降低，两者是相辅相成的。在选择时，没有必要花太多的精力，一般按国家标准或制造厂的样本作为基准。

29、 （6） 连接组别。变压器绕组连接方式的选择是至关重要的环节，它与变压器所在电力系统的运行方式有关。对于三相的电力系统而言，各侧的变压器绕组连接方式只有三种：星形连接或Y连接,表示符号Y（高压侧）或y（低压侧）；三角形连接或称连接，表示符号D（高压侧）或d（低压侧）；曲折性连接或称Z连接，表示符号Z（高压侧）或z（低压侧）。各侧绕组组合后的表示方法是将高压侧的大写符号排在第一位，后面按电压高低依次排列小写符号，后面排列的阿拉伯数字是表示绕组电压相差的时钟制序数。例如YNyn0d11,其中N和n分别表示高压和中压侧中性点引出，序数0和11分别表示高中压侧电压相差0和高低压侧电压相差30。三种绕组

30、连接方法的主要特点，如表1-2所示。表1-2 变压器绕组接线方式的特点项目星形连接三角形连接曲折形连接中性点的负荷能力与其他绕组的连接方法和变压器所连接系统的零序阻抗有关可带绕组额定电流的负荷励磁电流三次谐波电流不能通过（中性点绝缘，无三角形接的绕组）三次谐波电流至少能在三角形连接通过三次谐波电流能在三角形连接绕组通过相电压含有三次谐波电流*正弦波正弦波*在三相三柱芯变压器中三次谐波电压值不大，但在三相五柱芯式变压器、三相壳式变压器和连接成三相组的电相变压器，三次谐波电压可能较高，使中性点 发生漂移。 在国家标准GB 1094.4-2003中对连接组别已作详细定义，并且列出常用的连接方法以及连

31、接组标号与三相变压器连接标志的实例。一台三相变压器或者要接成三相组别的单相变压器的连接方法，哟啊根据该变压器与其他变压器并联运行，中性点是否引出和中性点的负荷要求等条件来选择。GB/T 17468-1998中也提到我国某些地区的特殊接法：10kV与110kV输电系统电压相差是60电气角，这意味着它们的时钟序数是10，即此时可采用YNd11y10。在多雷地区可采用Dy和Yz的连接方式。根据变压器的设计基准和使用，除配电变压器外最好不要选用全星形接法的变压器。连接组别的选择最好按国标推荐的常用连接组。一般原则：分期投入的变压器，在前期选择的应谨慎选好脸接组，以便后期选用相同连接组，便于维护：在大电

32、力系统中应固定统一的连接组，便于以后随系统负荷调节时变压器的变压器的变动；对于需要并联运行的变压器，更应考虑选好连接组。冷却方式。冷却装置是变压器的重要组成部分，变压器的损耗是变压器的发热源，若冷却不良会导致变压器在运行时温度急剧上升，从而影响出力。变压器依据容量采用不同方式的冷却装置；变压器主绝缘材料不同，所选用的冷却方式也较大的差异。目前常推荐的冷却方式如表1-3所示。 表1-3 变压器常用冷却方式分类变压器分类冷却方式冷却方式的标志适用范围特征油浸变压器油浸自冷ONAN31500KVA及以下、35kV及以下变压器50000kVA及以下变压器无冷却动力、节能、维护简单、维护费用低廉，造成成

33、本低油浸风冷ONFN1250063000kVA,35110kV,75000KVA及以下、110kV变压器,4000kVA及以下、220kV变压器对容量较大的变压器有较好的冷却效果，冷却功率最小；比较经济，维护工作量及费用较少强迫油循环风冷OFAFkVA、220kV变压器,6300016000KVA、1100kV变压器对大容量变压器有良好的冷却效果，冷却装置动力功率较大，比较经济，维护及费用略大强迫导向油循环风冷ODAFkVA及以上、220kV变压器,330kV和550kV变压器对特大型变压器采用，冷却装置动力的配置功率大；维护工作量及费用略大强迫（导向）油循环水冷OFWF(ODWF)一般在水力

34、发电厂的升压变使用因采用水作第二冷却介质，装置结构较复杂，特别是深防水渗入油中；维护工作量及费用小干式变压器空气自冷ANAN630kVA以下的10（或6）kV变压器结构简单，无冷却动力功率，节能；维护工作量及费用小空气风冷ANAF630kVA以下的10（或6）kV变压器35kV变压器结构略为复杂，需要冷却动力功率；维护工作量及其费用略大现已开发110kV、63000kVA的电力变压器一般在100kVA及以上的干式变压器设有两种冷却方式。但是厂家不推荐此方式长时间连续过负荷运行，仅作为短时急救过负荷运行。散热器的布置形式有两种：一种是挂吊在变压器油箱外壁之上，从结构上看，结构简单，油的循环路径短

35、，比较适合油浸自冷方式的冷却设计，所以该冷却方法的变压器绝大部分采用此种冷却结构。在变压器设计中，温度场的计算比磁场和电场的计算更为复杂，所以有些设计能力较弱的制造厂，所生产的较大容量的油浸制冷变压器一定要做升温试验，以确保变压器在运行中不至于因温升过大而导致使用寿命缩短。另外一种是分体式，散热器和箱体是分别独立固定的，由于采用汇流管结构，散热器的散热效果较好、温度分布均匀，且因散热器与变压器油箱本体是分离安装，使其油箱裸露在外，更有利油箱自身辐射散热，相应增大了变压器本身的散热能力。冷却器的分布形式与散热器相同，同样有两种；一种是挂吊式，将每组冷却器吊挂在变压器的油箱壁上，此种形式的分布，安

36、装占地面积小，连接结构简单，油的循环路径较小。为减小油箱比的载荷需要架设辅助支撑结构，对变压器检修略带来不便，需要逐个拆除冷却器，同时冷却器检修也不方便；而另一种分布形式是把冷却器集中独立的固定在支架上，使油箱不承载负荷，缺点是安装占地面积较大，但是在变压器检修时检修工量可减少，不必将冷却器逐个拆除，只需把连接管拆除即可继续下一道工序。两种分布形式在冷却效果方面并无明显的优劣之区别。当然选用时，应因地制宜。在选用冷却器时潜水泵的选择是不可忽视的，现在常用的潜水泵有两种：其一是离心泵，其二是盘式泵。不论是那一种，为了使变压器安全运行，按变压器的反事故措施，要求其转速不大于1500r/min,其目

37、的就是使其寿命延长。冷却器又分为空气冷却器和水冷却器，前者已被广泛采用，一般降压变压器普遍使用此类冷却器，绝大部分升压变压器，特备是火力发电厂也普遍采用。水冷却器通常被水力发电厂选用。在此，着重推荐一下110kV容量为2000063000kVA的油浸自冷方式的变压器。这种方式的变压器冷却形式是各种冷却方式中最简单、最方便、最便宜、最安全的一种。所谓简单，即除散热器外，无需其他任何辅助设备来辅佐该装置的冷却能力；所谓方便，即无需专人监护和维护管理；所谓便宜，它是各类变压器冷却装置中结构最简单的一种，造价和维护费用必定较低廉；正因结构最简单，自然循化冷却，除非冷却路径的管道被堵塞（几乎不可能发生）

38、，通常几乎不可能发生破坏冷却平衡状态的现象，所以说是最安全的冷却方式。特别是在无人值班的变电站，安装此类型冷却装置的变压器，当负荷高峰季节时不会担心因风机发生故障而被迫降低变压器的负荷，影响正常供电。过去，如此优良的冷却方式，却因冷却容量和设计计算技术等方面因素的局限而只能在小型变压器上。变压器油和保护系统。对于变压器油的三种规格：10号、25号、45号油，用户可根据当地的气候条件（每百年最低气温）来选择其型号。例如，某地每百年最低气温是-19，那么变压器油的型号可选择为25号。对于备用油应做到选用同型号油，不同号牌的油要混用时，必须要做混油试验，特别是进口或牌号不清的油要混用时更要谨慎。对变

39、压器油的油基也有相应的要求，如选择环烷基油还是石蜡基油。一般根据运行经验的总结，环烷基的运行参数比后者较为稳定。此外，为了避免变压器油长期与空气接触而氧化变质，应将容量较大的变压器的出油装置设计成全密封结构，使变压器油与空气完全隔离。同时要解决变压器油的热胀冷缩可能引起的密封结构的破坏。在小型变压器上采用膨胀是散热器或波纹形箱壁油箱，以代替储油柜作为油体积变化时的补偿装置（与空气完全隔离）。对大型变压器，应在储油柜的结构上采取与空气隔离的措施，通常采用胶囊和隔膜两种形式，后者除易产生渗漏外其他性能与前者相同。一般为防渗漏，多倾向采用胶囊式。另外对于大型变压器，必须在油箱壁或在潜油泵后设置净油器

40、，以便净化变压器油。目前已广泛使用不锈钢波纹密封式储油柜，选用时应选则波纹接焊接质量好的产品。变压器的声级。只是指标要求在出厂试验时，在额定电压下空载时发出的噪声。然而运行变压器的噪声实际上应该指的是额定电压、额定电流和额定频率下运行时发出的电磁噪声。所以说在订货文件中所指的变压器升级要求实际上是变压器空载状态的噪声。但是，在多次实践中，与制造厂商协商在测量声级是将空载励磁电压提升至1.31.5UN,以作为变压器带负荷时升级的增量的补偿，其效果较为满意。事实上某些变压器在出厂试验时符合要求，但一到现场投运后升级增量过大，其原因是复杂、多方面的，通常是制造质量、设计参数的选择、测试方法、运输等方

41、面的失误而引起的。虽然要求提高声级测量时的空载励磁电压尚未获得国家标准的认可，但与制造单位协商是允许的。在社会上，环保部门指定的噪声排放标准GB 12348-1990和GB 3096-1993的要求是较严格的，而变压器负荷噪声在正常情况下略大于空载噪声，同时要考虑噪声源（变压器）距排放点衰减值。应避免过分降低变压器声级值，使变压器造价过高。综上所述，变压器的选用应以其运行可靠性及其使用寿命为基本原则，结合实际条件合理选择各项参数，以便做到经济、可靠、安全、实用。其他结构的要求。对变压器油箱、联管、蝶形阀门、套管电流互感器等组件根据相关标准和规程的要求，有如下规定：220kV变压器油箱盖顶部和升

42、高座排气联管向储油柜的升高坡度应分别有1%1.5%和1.5%；油箱的机械强度能承受负真空压力；蝶形阀门的布置要求和套管电流互感器的参数选择均应符合有关标准。1.1.3变压器的作用及其意义 主要作用是变换电压，以利于功率的传输。在同一段线路上,传送相同的功率,电压经升压变压器升压后，线路传输的电流减小,可以减少线路损耗，提高送电经济性，达到远距离送电的目的，而降压则能满足各级使用电压的用户需要。(1)按相数分：1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。(2)按冷却方式分：1)干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。2

43、)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。(3)按用途分：1)电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。2)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。3)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。4)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器等。(4)按绕组形式分：1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。3)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。(5)按铁芯形式分：1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。2)壳式

44、变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器变压器油在变压器中的作用是绝缘、冷却；在有载开关中用于熄弧。1.2变压器油科技名词定义中文名称：变压器油英文名称：transformer oiL 定义：适用于变压器等电器(电气)设备、起冷却和绝缘作用的低黏度油品。所属学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科）1.2.1变压器油简介变压器油样品变压器油：是石油的一种分镏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物。 变压器油的主要作用： （1）绝缘作用：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。

45、散热作用：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热器散出，保证变压器正常运行。 （3）消弧作用：在油断路器和变压器的有载调压开关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性能，使电弧很快熄灭。 对变压器油的性能通常有以下要求： 变压器油密度尽量小，以便于油中水分和杂质沉淀。 粘度要适中，太大会影响对流散热，太小又会降低闪电。 （3） 闪点应尽量高，一般不应低于136。 （4）凝固点应尽量低。 （5） 酸、碱、硫、灰分等杂质含量越低越好，以

46、尽量避免它们对绝缘材料、导线等的腐蚀。 （6） 氧化程度不能太高。氧化程度通常用酸价表示，它指吸收1克油中的游离酸所需的氢氧化钾量（毫克）。 （7） 安定度不应太低，安定度通常用酸价试验的沉淀物表示，它代表油抗老化的能力。1.2.2变压器油国内外发展现状 国内外变压器色分析仪都有很大发展。PerkinElmer是全球领先的分析仪器与生命科学解决方案供应商，主要致力于人类健康和环境健康的改善。在色谱领域，我们拥有50多年气相色谱仪(Gas Chromatography)的研发生产经验，在各行业都有非常成熟的应用。PerkinElmer的Clarus系列气相色谱仪可满足当前绝大部分样品分析、过程监

47、测和质量控制所需要的完美性能和批量处理能力。Clarus 680气相色谱仪(GC)建立在PerkinElmer公司多项发明创造基础上。它包括独特的预排切割压力平衡系统、性能优异的程序控制气路系统、功能强大的Totalchrom色谱工作站和创新的触摸化彩屏。在传统柱箱上实现了快速升温降温。使分析周期大大缩短，工作效率大幅提升。Clarus 480气相色谱仪(GC)以合理的价格为需要控制预算的实验室提供了一流的 Clarus GC系列一贯所秉承的卓越性能和分析能力。其灵活性可以满足各种分析要求，包括制药、环境监控、法医学、食品和饮料、材料检测以及教学机构实验室的分 析要求。 Clarus 580

48、气象色谱仪(GC)是提供了包含 最具创新的图形化仪器界面，触摸式彩色显示屏，使仪器操作和控制变得极为简单。 高精度、宽范围的柱箱温度控制保证分析结果的准确可靠。运用专利技术从根本上防止有害溶剂和高沸点污染物进入GC系统，延长GC寿命，节省分析时间。 国内的变压器色谱分析仪也有突飞猛进的发展。GC-9560-HD变压器油专用色谱仪是上海华爱色谱分析技术有限公司最新推出的一款专用于电力用绝缘油中溶解气体组份含量测定的专用气相色谱仪，仪器采用先进三检测器流程，配TCD检测器和两个FID检测器，一次进样,7分钟内即可完成绝缘油中溶解的8种气体组分含量的全分析。其中H2和O2通过TCD检测；烃类气体（C

49、H4、C2H4、C2H6、C2H2）通过FID1检测，CO、CO2通过FID2检测，克服了大量CO、CO2对烃类气体的影响，特别是对C2H2的影响，缩短检测时间的同时也大大提高了检测灵敏度。产品名称：气相色谱仪产品型号：JC1308- 301关键词： 气相色谱仪变压器油色谱分析仪 色谱仪气相色谱仪，专为变压器油色谱分析领域开发，应用了国际最先进的EPC气路控制系统和虚拟仪器设计理念，采用了革新性的先进技术，智能性更强，灵敏度更高，操作更方便。各项性能指标均达到国际一流水平。 技术参数：信号通道数：单TCD、双FID，3通道信号同时输出 稳定时间：30min 温控精度：0.1EPC控制精度：0.

50、1ml/min 功率：1500W智能液晶触摸屏参数： 5.7吋，640 x480点阵，65k色分析时间： A型 单针进样，8分钟完成7种特征气体分析 B型 双针进样，11分钟完成9种特征气体分析 C型 单针进样，5分钟完成5钟特征气体分析环境温度： -1035 外形尺寸：490mm x 575mm x 480mm最小检测浓度：单位：L/L性能特点：电子气路控制(EPC) 通过精密的闭环反馈控制系统，实现载气流量的数字化调节与稳流。从根本上解决了手动阀件的漂移，并根据环境温度变化自动进行补偿与校准。确保载气流量的高度重复性。虚拟仪器控制面板(VI) 色谱仪的控制面板可通过虚拟仪器技术显示在配套的

51、工作站软件界面上。仪器的操作全部可通过工作站进行。全面实现自动化、智能化，仪器开机后不需要任何操作即可达到分析状态。三通道信号输出 国内第一款配备了三个信号输出通道的色谱仪，专为电力行业设计，可实现一个热导检测器和二个氢焰检测器信号的同时输出。彻底解决了双通道色谱仪无法同时输出三检测器信号的难题。大尺寸彩色智能触摸屏 色谱仪配置了5.7吋宽温型工业液晶屏，640480图形点阵，65K色。图形化操作界面，显示直观，触摸屏操作，控制方便。更高的检测灵敏度 仪器采用高灵敏度热导检测器和氢焰检测器，乙炔等烃类的最小检测浓度0.06L/L。热导检测器智能保护 当载气漏气或断气时，桥电流将自动断开，保护热

52、导检测器不被烧坏。抗污染色谱柱 采用变压器油专用抗污染复合色谱柱技术，大大提高了色谱柱的使用寿命。平衡气取样口 配置专门的平衡气取样口气路，与色谱仪气路完全独立，互不干扰。低压力输出，取样安全。第二章 .变压器油中溶解气体分析与诊断2.1.利用CO、CO2浓度及CO2/CO比值诊断固体绝缘老化利用变压器油中的CO、CO2含量诊断固体绝缘老化变压器固体绝缘老化有两种现象： （1）变压器内部故障涉及固体绝缘的局部老化。这种老化与制造和安装质量以及运行维护有关，而与设备运行年限无关。 （2）变压器固体绝缘整体老化。这是从变压器投入运行后就开始发生的所谓正常老化，随着设备运行年限的延长，其老化将会加速

53、发展。因此，它不仅与运行维护有关，而且与变压器运行年限亦有关系。由于绝缘纸老化分解产生CO、CO2，因此，可以利用绝缘油中溶解气体分析得到的CO、CO2含量来诊断变压器固体绝缘的老化状况。然而，上述两种现象，即固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的局部老化分解，表现在CO、CO2的含量方面，目前尚未发现明显的界限。而且碳的氧化物在油中含量还受到另外一些不确定因素的影响，例如，绝缘油氧化分解出CO、CO2；国产变压器往往使用1030号或1032号绝缘漆，在运行中会自然分解出CO、CO2；固体绝缘中的水分对其老化的自催化作用，使碳的氧化物，特别是CO2的生成量大为增加等等。因此，目前对于CO、CO2

54、的绝对浓度判据，国内尚未作出明确的规定。一般认为，对于开放式变压器油中CO含量的正常水平为300L/L以下，密封式变压器油中CO含量则远高于开放式变压器。统计表明，开放式变压器油中CO含量正常水平小于400L/L，CO2则约为4500L/L以下；密封式变压器油中CO浓度正常水平不超过1100L/L，CO2浓度约为7000L/L以下。一般而言，当CO和CO2或其中一项的浓度较高时，更重要的是应考察其产气速率，并与表2-1中CO、CO2产气速率注意值加以比较判断。然而，实践证明，以下基本规律是比较明确：（1）变压器内部故障涉及固体绝缘材料时，不仅绝缘纸/纸热裂解产生大量碳的氧化物，同时绝缘油亦受热

55、分解，产生大量的氢和烃类气体。但是，固体绝缘非故障正常老化时，绝缘油分解产生的氢、烃类气体是很少的，且烃类气体中一般是少量烷烃。（2）在故障状态下固体绝缘材料裂解时，CO的生成量比CO2更为突出，一般CO/ CO23；而固体绝缘整体正常老化时，CO2的生成量比CO更为突出，一般CO2/CO7。当然，CO2/CO为37时，也存在固体绝缘正常老化现象，但不严重。（3）变压器绝缘正常老化时，油中CO2浓度随运行年限延长而增长十分明显，而CO浓度随运行年限的增幅却不大。统计表明，国产变压器投运初期的23年内CO浓度增长较明显，CO2/CO比值较低，运行78年之后，CO增长明显变得缓慢，几乎趋于稳定，C

56、O2/CO逐渐增高。油中CO2浓度随运行年限增长显著，大约每年正常增量达150350L/L。越是老旧变压器，CO2年增幅越高。正因为此，有的文献推荐图4-1作为变压器运行年限与CO2浓度的判断标准。有一实例可以说明上述规律，例如一台SFSL-15MVA/110kV开放式变压器运行32年后，取不同部位的固体绝缘材料测得聚合度为108228，分析油中糠醛含量为3.70mg/L。其油中溶解气体分析，如表4-1所示。由表4-1可知，变压器油中CO2/CO7，CO2浓度很高，但氢和烃类气体浓度很低，总烃中主要是烷烃。这说明该变压器属于典型的整体绝缘正常老化。15.00012.500异常基准10.0007

57、.500要注意基准5.0002.500 5 10 15 20 25 30运行年限（年）图2-1 变压器运行年限和二氧化碳判断标准表2-1 SFSL-15MVA/110kV变压器油中气体分析结果（L/L）COCO2H2C2H4C2H2总烃备注1005000无无无40运行期间滤油3次（4）油中CO和CO2的含量不仅与温度有关，而且与固体绝缘中含水量亦有关。CO2/CO与其含水量成正比关系。当温度一定时，含水量高的绝缘纸分解的CO2量高；反之，含水量低时，固体绝缘分解的CO量多。值得说明是，上述CO2/CO判据是IEC推荐的，也是我国DL/T722-2000所确认，但是只有在CO或CO2的绝对浓度较

58、高时才有意义。其中CO2/CO3一般只适用于开放式变压器。对于密封式变压器，因为CO不易逸散损失，一般CO2/CO2才可能表征设备内部故障涉及固体绝缘局部老化。因此，考察CO2/CO比值时，对于涉及固体绝缘的内部故障，仍应注重油中是否含有多量的氢和烃类气体。CO2/CO7判据一般只适用于密封式变压器，对于开放式变压器，该比值的统计结果应为CO2/CO10时，才可能为固体绝缘整体正常老化。这时油中即使含有少量氢烃类气体，但其主要成分只是CH4和氢气。总之，由于绝缘油氧化分解和变压器内部醇酸树脂漆自然分解，以及绝缘纸中水分的差异等因素的影响，致使单用CO和CO2的浓度和产气速率，以及CO2/CO判

59、据来判断变压器固体绝缘老化存在较大的不确定性。因此，这些判据的准确率不高，尤其是缓慢发展的绕组低温过热故障，单用CO和CO2判据来判断是否涉及固体绝缘老化分解更为困难。对25台涉及纤维绝缘分解的开放式变压器油中气体分析数据统计显示，符合CO2/CO3判据的为18台，即准确率为72%。正因为这些判断的灵敏度较低，所以人们把它称为软指标。经验证明，在考察CO和CO2两种气体含量时，更应注意结合具体变压器的结构特点（如油保护方式）、运行温度、负荷大小、运行检修史等情况加以综合分析判断。2.2.利用mL(CO2+CO)/g(纸)诊断变压器绝缘寿命日本的月冈淑郎等根据绝缘纸在老化过程中向油中释放的CO2

60、+CO气体量与抗张强度降低的关系，采用单位质量绝缘纸生成的CO2+CO量mL/g（纸）来判断固体绝缘的老化，并诊断变压器的寿命，如图2-2所示。月冈淑郎等认为，通常变压器正常运行寿命至少为30年，如果（CO2+CO）生成量达到0.421.7mL/g（纸）时，绝缘纸的抗张强度降到原来的60%，即绝缘已达到临界寿命。因此，在变压器运行的30年间（CO2+CO）量达到0.42mL/g（纸）时为注意值，达到1.7mL/g（纸）时为危险水平。CO2+CO生成量由图4-2可见，例如已运行10年的变压器，CO2+CO生成速度为mL/（g h），以此为O点。这台变压器在原有状态下继续运行，危险水平（1.7mL