8、电气设备故障诊断

电气设备的缺点诊断1设备实验的重要意义预防性实验是电力设备运转与维护任务的一个重要环节，是保证电力系统平安运转的有效手段之一。电力设备绝缘预防性实验是指对曾经投运的设备按照规定的实验条件、实验工程和实验周期所进展的检查、实验和监测。它是判别设备能否继续投入运转，预防发惹事故或设备损坏以及保证设备平安运转的重要措施。因此，我国规定，凡电力系统的设备，应根据<电力设备预防性实验规程>的要求进展预防性实验，防患于未然。2产生缺陷的缘由电气设备在制造、运输和检修过程中，有能够因发生不测事故而残留有埋伏性缺陷；在长期运转过程中，又遭到电场的作用、导体发热的作用、机械力损伤与化学腐蚀作用以及大气条件的影响等，在这些外界要素的影响下，能够逐渐产生缺陷，使其绝缘性能变坏，这就是通常所说的劣化。劣化的绝缘有的是可逆的，有的是不可逆的。可逆：绝缘受潮，烘干后可以恢复其绝缘性能。绝缘在各种要素的长期作用下发生一系列的物理、化学变化，导致绝缘性能和机械性能等不断下降，我们称这种劣化为老化。设备劣化是指设备降低或丧失了规定的功能。设备劣化包括设备任务异常、性能降低、突发缺点、设备损坏和经济价值降低等形状表现的总称。3预防性实验的分类按对被试设备绝缘的危险性进展分类：1、非破坏性实验2、破坏性实验按照停电与否进展分类：1、常规停电预防性实验2、在线监测按丈量的信息分类：1、电气法2、非电气法4破坏性实验：交流耐压实验，直流耐压实验非破坏性实验：丈量绝缘电阻、丈量泄露电流、丈量介质损耗因数、丈量电压分布等5绝缘电阻、吸收比实验一、绝缘电阻实验运用范围绝缘电阻实验是电气设备绝缘实验中一种最简单、最常用的实验方法。当电气设备绝缘受潮，外表变脏，留有外表放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降。绝缘电阻丈量和吸收比丈量可以发现绝缘的贯穿的集中性缺陷，绝缘整体受潮或有贯穿性的部分受潮。根据绝缘等级的不同，测试要求的区别，常采用的兆欧表输出电压有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。二、绝缘电阻实验的主要参数及技术目的电气设备的绝缘，不能等值为单纯的电阻，其等值电路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多层的，如图1-1为双层电介质的一个简化等值电路。6当合上开关K将直流电压U加到绝缘上后，等值电路中电流i的变化如图1-2中曲线所示，开场电流很大，以后逐渐减小，最后趋近于一个常数Ig；图1-2中曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电过程中从电源“吸收〞的电荷Qa。这种逐渐“吸收〞电荷的景象就叫做“吸收景象〞。在实践实验中，规程规定，只需丈量60s时的绝缘电阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收景象特别明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。图1-1双层电介质简化等值电路图1-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线7工程上用“吸收比〞来反映绝缘形状能否良好，吸收比普通用K表示，其定义为：

K＝R60s/R15s〔1－1〕

式中R60S为t=60s测得绝缘电阻值，R15S为t=15s时测得的绝缘电阻值，假设绝缘严重受潮，那么吸收比K将约等于1。

对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示：

K＝R10min/R1min〔1－2〕

式中R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min时测得的绝缘电阻值，K在工程上称为极化指数。

当绝缘情况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K值将变小，普通以为如K<1.3时，就可判别绝缘能够受潮。

绝缘电阻和吸收比丈量可发现绝缘贯穿的集中性缺陷，绝缘整体受潮，贯穿性的部分受潮。

三、实验设备

工程上进展绝缘电阻实验所采用的设备为兆欧表，输出电压是脉动的直流电压。兆欧表有三个接线端子：线路端子〔L〕，接地端子〔E〕，屏蔽〔或维护〕端子〔G〕，被试品接在L和E之间，G用以消除绝缘试品外表走漏电流的影响，其实验原理接线如图1－3所示。8

在绝缘实验中，如不接屏蔽端子，测得的绝缘电阻是外表电阻和体积电阻的并联值，由于这时沿绝缘外表的走漏电流同样流过兆欧表的丈量回路。假设在外表上缠上几匝裸铜线，并接到端子G上，那么绝缘外表走漏电流不流过兆欧表的丈量回路，这时测得的结果便是消除了外表走漏电流影响的真实的体积电阻四、绝缘电阻实验结果判别的根本方法在绝缘电阻实验中，绝缘电阻的大小与绝缘资料的构造、体积有关，与所用的兆欧表的电压高低有关，还与大气条件有关，因此，不能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判别绝缘的好坏。在排除了大气条件的影响后，所测绝缘电阻值和吸收比应与其出厂时的值比较，与历史数据相比较，与同批设备相比较，其变化不能超越规程允许的范围。同时，应结合绝缘电阻值与吸收比的变化结合起来综合思索。1－电缆金属铠装；2－电缆绝缘；3－导电芯图1－3绝缘电阻实验原理接线表示图

9五、丈量绝缘电阻的规定

〔一〕测试规定

〔1〕实验前应撤除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电。

〔2〕校验兆欧表能否指零和无穷大。

〔3〕用枯燥清洁的柔软布擦去被试物的外表污垢，必要时可先用汽油洗净套管的外表积垢，以消除外表的影响。

〔4〕接好线，如用手摇式兆欧表时，运用恒定转速〔120r/min〕转动摇柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值。

〔5〕在丈量吸收比时，为了在开场计算时就能在被试物上加上全部实验电压，应在兆欧表到达额定转速时再将表笔接于被试物，同时计算时间，分别读取15s和60s的读数。

〔6〕实验终了或反复进展实验时，必需将被试物短接后对地充分放电。这样除可保证平安外，还可提高测试的准确性。

〔7〕记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气候条件等。10〔二〕测试时本卷须知

〔1〕对于同杆双回架空线或双母线，当一路带电时，不得丈量另一回路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身平安。对于平行线路，也同样要留意感应电压，普通不应测其绝缘电阻。在必需丈量时，要采取必要措施才干进展，如用绝缘棒接线等。

〔2〕丈量大容量电机和长电缆的绝缘电阻时，充电电流很大，因此兆欧表开场指示数很小，但这并不表示被试设备绝缘不良，必需经过较长时间，才干得到正确的结果。运用手摇式兆欧表丈量大容量设备的绝缘电阻时，实验终了时手不能停，耍先断开L线与被测设备之间的联接，再停顿转动摇表，并立刻对被测设备放电和接地，防止被试设备对兆欧表反充电损坏兆欧表和被测设备所带高电压电人。

〔3〕如所测绝缘电阻过低，应进展分解实验，找出绝缘电阻最低的部分。

〔4〕普通应在枯燥、晴天、环境温度不低于50C时进展丈量。在阴雨潮湿的天气及环境湿度太大时，不应进展丈量。

〔5〕丈量绝缘的吸收比时，应防止记录时间带来的误差。由上述可知，变压器、发电机等设备绝缘的吸收比，是用兆欧表在加压15s和60s时记录其绝缘电阻值后计算求得的。11〔6〕屏蔽环装设位置。为了防止外表走漏电流的影响，丈量时应在绝缘外表加等电位屏蔽环，且应接近E端子装设。

〔7〕兆欧表的L和E端子接线不能对调。用兆欧表丈量电气设备绝缘电阻时，其正确接线方法是L端子接被试品与大地绝缘的导电部分，E端子接被试品的接地端。

〔8〕兆欧表与被试品间的连线不能铰接或拖地，否那么会产生丈量误差。

〔9〕采取兆欧表丈量时，应设法消除外界电磁场干扰引起的误差。在现场有时在强磁场附近或在未停电的设备附近运用兆欧表丈量绝缘电阻，由于电磁场干扰也会引起很大的丈量误差。

引起误差的缘由是：1〕磁耦合；2〕电容耦合。

〔10〕为便于比较，对同一设备进展丈量时，应采用同样的兆欧表、同样的接线。当采用不同型式的兆欧表测绝缘电阻，特别是丈量具有非线性电阻的阀型避雷器时，往往会出现很大的差别。

当用同一只兆欧表丈量同一设备的绝缘电阻时，应采用一样的接线，否那么将丈量结果放在一同比较是没有意义的。12六、影响测试绝缘电阻的主要要素

〔一〕湿度

随着周围环境的变化，电气设备绝缘的吸湿程度也随着发生变化。

〔二〕电气设备的绝缘电阻随温度变化而变化的，其变化的程度随绝缘的种类而异。富于吸湿性的资料，受温度影响最大。

〔三〕外表脏污和受潮

由于被试物的外表脏污或受潮会使其外表电阻率大大降低，绝缘电阻将明显下降。必需设法消除外表走漏电流的影响，以获得正确的丈量结果。

〔四〕被试设备剩余电荷

对有剩余电荷的被试设备进展实验时，会出现虚伪景象，由于剩余电荷的存在会使丈量数据虚伪地增大或减小，要求在实验前先充分放电10min。

〔五〕兆欧表容量

实测阐明，兆欧表的容量对绝缘电阻、吸收比和极化指数的丈量结果都有一定的影响。兆欧表容量愈大愈好。13七、丈量结果

各种电力设备的绝缘电阻允许值，见规程规定。

将所测得的结果与有关数据比较，这是对实验结果进展分析判别的重要方法。通常用来作为比较的数据包括：同一设备的各相间的数据、出厂实验数据、耐压前后数据等。如发现异常，应立刻查明缘由或辅以其他测试结果进展综合分析、判别。

对于大容量设备，如大型变压器、发电加、电缆等，有时用R60/R15吸收比值缺乏以反映绝缘介质的电流吸收全过程，为更好地判别绝缘能否受潮，可采用较长时间的绝缘电阻比值进展衡量，称为绝缘的极化指数。极化指数丈量加压时间较长，用手摇兆欧表

很难控制转速稳定，普通采用电动兆欧表丈量。

14第二节走漏电流和直流耐压实验一、走漏电流

丈量走漏电流所用的设备要比兆欧表复杂，普通用高压整流设备进展测试。由于实验电压高，所以就容易暴露绝缘本身的弱点，用微安表直测走漏电流，这可以做到随时进展监视，灵敏度高。并且可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线来判别绝缘的缺陷。因此，它属于非破坏性实验。1、走漏电流的特点〔1〕实验电压高，并且可随意调理。〔2〕走漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，丈量反复性也较好。〔3〕根据走漏电流丈量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值那么不可换算出走漏电流值。〔4〕可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线及丈量吸收比来判别绝缘缺陷。〔5〕丈量原理当直流电压加于被试设备时，其充电电流〔几何电流和吸收电流〕随时间的添加而逐渐衰减至零，而走漏电流坚持不变。故微安表在加压一定时间后其指示数值趋于恒定，此时读取的数值那么等于或近似等于漏导电流即走漏电流。152、影响丈量结果的主要要素〔一〕高压衔接导线由于接往被测设备的高压导线是暴露在空气中的，当其外表场强高于约20kV/cm时〔决议于导线直径、外形等〕，沿导线外表的空气发生电离，对地有一定的走漏电流，这一部分电流会结果回来而流过微安表，因此影响丈量结果的准确度。普通都把微安表固定在升压变压器的上端，这时就必需用屏蔽线作为引线，也要用金属外壳把微安表屏蔽起来。〔二〕外表走漏电流走漏电流可分为体积走漏电流和外表走漏电流两种。外表走漏电流的大小，只需决议于被试设备的外表情况，如外表受潮、脏污等。为真实反映绝缘内部情况，在走漏电流丈量中，所要丈量的只是体积电流。但是在实践丈量中，外表泄露电流往往大于体积走漏电流，这给分析、判别被试设备的绝缘形状带来了困难，因此必需消除外表走漏电流对真实丈量结果的影响。消除影响的方法实施被试设备外表枯燥、清洁、且高压端导线与接地端要坚持足够的间隔；另一种是采用屏蔽环将外表走漏电流直接短接，使之不流过微安表。16〔三〕温度与绝缘电阻丈量类似，温度对走漏电流丈量结果有显著影响。所不同的是温度升高，走漏电流增大。〔四〕电源电压的非正弦波形在进展走漏电流丈量时，供应整流设备的交流高压应该是正弦波形。假设供应整流设备的交流低压不是正弦波，那么对丈量结果是有影响的。影响电压波形的主要是三次谐波。〔五〕加压速度对被试设备的走漏电流本身而言，它与加压速度无关，但是用微安表所读取的数值并不一定是真实的走漏电流值，而能够是维护吸收电流在内的合成电流。(六)微安表接在不同位置时在丈量接线中，微安表接的位置不同，测得的走漏电流的数值也不同，因此对丈量结果有很大影响〔七〕实验电压极性〔1〕电浸透景象使不同极性实验电压下油纸绝缘电气设备的泄漏电流丈量值不同。电浸透景象是指在外加电场作用下，液体经过多孔固体的运动景象，它是胶体中常见的电动景象之一。17〔2〕实验电压极性对引线电晕电流的影响在不均匀、不对称电场中，外加电压极性不同，其放电过程及放电电压不同的景象，称为极性效应。3、丈量时的操作规定〔1〕按接线图接好线，并由专人仔细检查接线和仪器设备，当确认无误后，方可通电及升压。〔2〕在升压过程中，应亲密监视被试设备、实验回路及有关表记。微安表的读数应在升压过程中，按规定分阶段进展，且需求有一定的停留时间，以避开吸收电流。〔3〕在丈量过程中，假设有击穿、闪络等异常景象发生，应马上降压，以断开电源，并查明缘由，详细记录，待妥善处置后，再继续丈量。〔4〕实验终了、降压、断开电源后，均应对被试设备进展充分放电。〔5〕假设是三相设备，同理应进展其它两项丈量。〔6〕按照规定的要求进展详细记录。184、丈量中的问题在电力系统交接和预防性实验中，丈量走漏电流时，常遇到的主要异常情况如下。〔一〕从微安表中反映出来的情况〔1〕指针来回摆动。这能够是由于电源动摇、整流后直流电压的脉动系数比较大以及实验回路和被试设备有充放电过程所致。假设摆动不大，又不非常影响读数，那么可取其平均值；假设摆动很大，影响读数，那么可增大主回路和维护回路中的滤波电容的电容量。必要时可改动滤波方式。〔2〕指针周期性摆动。这能够是由于回路存在的反充电所致，或者是被试设备绝缘不良产生周期性放电呵斥的。〔3〕指针忽然冲击。假设向小冲击，能够是电源回路引起的；假设向大冲击，能够是实验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引起的。〔4〕指针指示数值随丈量时间而发生变化。假设逐渐下降，那么能够是由于充电电流减小或被试设备外表绝缘电阻上升所致；假设逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。〔5〕测压用微安表不规那么摆动。这能够是由于测压电阻断线或接触不良所致。〔6〕指针反指。这能够是由于被试设备经测压电阻放电所致。〔7〕接好线后，未加压时，微安表有指示。这能够是外界干扰太强或地电位抬高引起的。19〔二〕从走漏电流数值上反映出来的情况〔1〕走漏电流过大。这能够是由于丈量回路中各设备的绝缘情况不佳或屏蔽不好所致，遇到这种情况时，应首先对实验设备和屏蔽进展仔细检查，例如电缆电流偏大应先检查屏蔽。假设确认无上述问题，那么阐明被试设备绝缘不良。〔2〕走漏电流过小。这能够是由于线路接错，微安表维护部分分流或有断脱景象所致。〔3〕当采用微安表在低压侧读数，且用差值法消除误差时，能够会出现负值。这能够是由于高压线过长、空载时电晕电流大所致。因此高压引线该当尽量粗、短、无毛刺。〔三〕硅堆的异常情况在走漏电流丈量中，有时发生硅堆击穿景象，这是由于硅堆选择不当、均压不良或质量不佳所致。5、丈量结论对走漏电流丈量结果进展分析、判别可从下述几方面着手。〔一〕与规定值比较走漏电流的规定值就是其允许的规范，它是在消费实际中根据积累多年的阅历制定出来的，普通能阐明绝缘情况。对于一定的设备，具有一定的规定规范。这是最简便的判别方法。20〔二〕比较对称系数法在分析走漏电流丈量结果时，还常采用不对称系数〔即三相之中的最大值和最小值的比〕进展分析、判别。普通说来不对称系数不大于2。〔三〕查看关系曲线法〔四〕空载电流对实验结果的影响二、直流耐压实验直流耐压实验与交流耐压相比有以下几个特点：〔1〕设备较轻便。〔2〕绝缘无介质极化损失。〔3〕可制造伏安特性。〔4〕在进展直流耐压实验时，普通都兼做走漏电流丈量，由于直流耐压实验时所加电压较高，故容易发现缺陷。〔5〕易于发现某些设备的部分缺陷。综上所述，直流耐压实验可以发现某些交流耐压所不能发现的缺陷。但这两实验不能相互替代，必需同时运用于预防性实验中，特别是电机、电缆等更该当作直流实验。21〔一〕实验电压确实定进展直流耐压实验时，外施电压的数值通常应参考该绝缘的交流耐压实验电压和交、直流下击穿电压之比，但主要是根据运转经验来确定。〔二〕实验电压的极性电力设备的绝缘分为内绝缘和外绝缘，外绝缘对地电场可以近似用棒—板电极构成的不对称、极不均匀电场中，气体间隙一样时，由于极性效应，负棒—正极的火花放电电压是正棒—负极的火花放电电压的2倍多。应指出，直流耐压实验的时间可比交流耐压实验的时间〔1min〕长些。直流耐压实验结果的分析判别，可参阅交流耐压实验分析判别的有关原那么。丈量绝缘电阻及直流走漏电流通常不能发现的设备整体老化及部分缺陷。22第三节电气设备的介质损失角正切值实验电介质就是绝缘资料。当研讨绝缘物质在电场作用下所发生的物理景象时，把绝缘物质称为电介质；当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个电阻和电容并联组成的等值电路，如图1-4〔a〕所示。根据等值电路可以作出电流和电压的相量图，如图1-4〔b〕所示。由相量图可知，介质损耗由电导产生，阻性电流和容性电流间数值比较大时，电流间的夹角就越大，故称为介质损失角，其正切值为：介质损耗为：23第三节电气设备的介质损失角正切值实验24丈量的灵敏度较高，可以发现绝缘的整体受潮、劣化、蜕变及小体积设备的部分缺陷。一、介质损失角正切值的丈量原理对套管、电力变压器、互感器、电容器等普通做此项实验。图1-5〔a〕正接线〔b〕反接线〔c〕对角线接线西林电桥的两个高压桥臂，分别由试品ZN及无损耗〔〕的规范电容器CN组成；两个低压桥臂，分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成，如上图所示。其中，有25(二)角差丈量法丈量tgδ

非平衡法丈量tgδ接线表示图上图所示为角差法典型的丈量原理接线图，其任务原理如下：丈量tgδ实践上就是丈量流过试品容性电流与全电流的相角差，在实验时同时丈量流过规范电容器电流〔其相角与流过试品的容性电流的相角一致〕和流过试品的电流〔全电流〕，这样可测得到二者之间的相角差，从而可以计算tgδ的数值。二、丈量中的抗干扰措施为了消除或减少由电场干扰引起的误差，采用平衡法丈量时可以采用如下措施：〔1〕加设屏蔽26〔2〕采用移相电源〔3〕倒相法采用非平衡法丈量时，可采用如下措施：〔1〕采用异频电源。〔2〕补偿法。经过计算机数据处置，将丈量数据进展补偿，使得丈量波形为不畸变的正弦波形后，计算得到tgδ和C。三、影响测试的主要要素及分析判别〔一〕影响要素〔1〕温度的影响。介损值受温度影响而变化，为了比较实验结果，对同一设备在不同温度下的介损值必需将结果归算到一个稳定的基准温度，普通归算到20度。〔2〕湿度的影响。在不同的湿度下测得的值也是有差别的，应在空气相对湿度小于80%下进展实验。〔3)绝缘的清洁度和外表走漏电流的影响。这可以用清洁和枯燥表面来将损失减到最小，也可采用涂硅油等方法来消除这种影响。〔二〕分析〔1〕和<电力设备预防性实验规程>的要求值作比较。〔2〕对逐年的实验结果应进展比较，在两个实验间隔之间的实验测量值不应该有显著的添加或降低。27〔3〕当值未超越规定值时，可以补充电容量来分析，电容量不应该有明显的变化。〔4〕应充分思索温度等的影响，并进展修正。〔三〕综合判别根据现场实验阅历，现将电气设备绝缘预防性实验结果的综合分析判别概括为比较法。它包括以下内容：〔1〕与设备历年〔次〕实验结果相互比较，由于普通的电气设备都应定期地进展预防性实验，假设设备绝缘在运转过程中没有什么变化，那么历次的实验结果都该当比较接近。假设有明显的差别，那么说明绝缘能够有缺陷。〔2〕与同类型设备实验结果相互比较。由于对同一类型的设备而言，其绝缘构造一样，在一样的运转和气候条件下，其测试结果应大致一样。假设悬殊很大，那么阐明绝缘能够有缺陷。28〔3〕同一设备相间的实验结果相互比较。由于同一设备，各相的绝缘情况该当根本一样，假设三相实验结果相互比较差别明显，那么说明有异常的绝缘能够有缺陷。〔4〕与<电力设备预防性实验规程>规定的“允许值〞相互比较。对有些实验工程，<电力设备预防性实验规程>规定了“允许值〞，假设测量值超越“允许值〞，应仔细分析，查找缘由，或在结合其他实验工程来查找缺陷。29第四节绝缘油实验本节讲述绝缘油的电气性能实验以及油中溶解气体的气相色谱分析将在下一章详细阐明。一、电气强度实验实验方法：电气强度实验，即丈量绝缘油的瞬时击穿电压值。实验接线与交流耐压实验一样，即在绝缘油中放上一定外形的规范实验电极，电极间加上工频电压，并以一定的速率逐渐升压，直至电极间的油隙击穿为止。该电压即绝缘油的击穿电压〔KV〕，或换算为击穿强度〔KV/cm〕。实验步骤及本卷须知清洗油杯：实验前电极和油杯应先用汽油、苯或四氯化碳洗净烘干，洗涤时用干净的丝绢，不可用布和棉纱。电极外表有烧伤痕迹的不可再用。调整好电极间间隔，使其坚持2.5毫米。油杯上要加玻璃盖或玻璃罩。实验在室温15~35℃，湿度不高于75%的条件下进行。油样处置：试油样送到实验室后，必需在不破坏原有贮藏密封的形状下放置30影响液体电介质击穿电压的要素〔1〕本身质量要素：杂质的多少〔含水量、纤维量、气量〕经过规范油杯中变压器油的工频击穿电压来衡量油的质量31相当时间，直至油样接近室温。在油倒出前，应将储油容器颠倒数次，使油均匀混合，并尽能够不产生气泡。然后用被试油杯和电极冲洗两、三次。再将变压器油沿着被试油杯壁徐徐注入油杯。盖上玻璃盖或玻璃罩，静置10分钟。加压实验调理调压器使电压从零升起，升压速度约3千伏/秒，直至油隙击穿，并记录击穿电压值。这样反复实验5次，取平均值。为了减少油在击穿后产生的碳粒，应将击穿时的电流限制在5毫安左右。在每次击穿后要对电极间的油进展充分搅拌，并静置5分钟后再反复实验。二、tgδ值的丈量实验方法实验接线和运用仪器实验时应按所用电桥阐明书要求进展接线。目前我国运用较多的有关仪器有以下几种。〔１〕油杯有单圆筒式、双圆筒式及三接线柱电极式的。采用最多的是单圆筒式，又叫圆柱形电极。包括外电极〔高压电极〕、内电极〔丈量电极〕和屏蔽电极三部分。〔２〕交流平衡电桥常用的国产电桥有QS3型或其它可丈量tgδ值小于0.01%灵敏度较高的电桥。322、实验步骤〔１〕清洗油杯：实验前先用有机溶剂将丈量油杯仔细清洗并烘干，〔以防附着于电极上的任何污舞杂质及水分潮气等影响实验结果。〔２〕适当的实验电压和温度实验电压由丈量油杯电极间隙大小而定，普通应保证间隙上的电场强度为1千伏/毫米。在注油实验前，还必需对空杯进展1.5倍任务电压的耐压实验。由于绝缘油的tgδ值随温度的升高而按指数规律剧增，因此除了在常温下丈量油的tgδ值外，还必需将被实验油样升温〔变压器油要升温至70℃，电缆油要升温至100℃〕，丈量高温下tgδ值。

按有关规范规定，对于变压器油、新油和再生油升温至70℃时的tgδ值应不大于0.5%，运转中的油70℃时的tgδ值应不大于2%，电缆油100℃时的tgδ值应不大于0.5%。

33绝缘油的气相色谱实验与分析34第一节充油电气设备内部主要绝缘资料的性能充油电气设备内部的主要绝缘资料有变压器油、纸和纸板等A级绝缘资料，当运转年限为20年左右时，最高允许温度为105℃。一、变压器油的性能变压器油的耐电强度、传热性及热量都比空气要好得多，因此目前国内外的电气设备，特别是大中型电力变压器和电抗器、电流互感器、电压互感器等根本上都采用油浸式构造，并且变压器油起着绝缘和散热的双重作用。35运转中的变压器油质量规范如表2－1运转中变压器油质量规范序号项目设备电压等级/kV质量标准检验方法投入运行前的油运行油1外状透明、无杂质或悬浮物外观目视2水溶性酸/pH＞5.4≥4.2GB/T75983酸值（mgKOH/g）≤0.03≤0.1GB/T7599或GB/T2644闪点（闭口）/℃≥140（10、25号油）≥135（45号油）与新油原始测定值相比不低于10GB/T26136序号项目设备电压等级/kV质量标准检验方法投入运行前的油运行油5水分/（mg/L）330～500220≤110≤10≤15≤20≤15≤25≤35GB/T7600或GB/T76016界面张力（25℃）/（mN/m）≥35≥19GB/T65417介质损耗因数（90℃）500≤330≤0.007≤0.010≤0.020≤0.040GB/T56548击穿电压/kV50033066～22035及以下≥60≥50≥40≥35≥50≥45≥35≥30GB/T507或DL/T429.99体积电阻率（90℃）/Ω•m)500≤330≥6×1010≥1×1010≥5×109GB/T5654或DL/T421运转中的变压器油质量规范如表2－1运转中变压器油质量规范3710油中含气量/（%）（体积分数）330～500≤1≤3DL/T423或DL/T45011油泥与沉淀物/（%）（质量分数）＜0.02（以下可忽略不计）GB/T51112油中溶解气体组分含量色谱分析按DL/T722-2000规定GB/T17623GB/T7252取样油温为40～60℃运转中变压器油的质量随着老化程度与所含杂质等条件不同而变化很大，除能判别变压器缺点的工程〔如油中溶解气体色谱分析等〕外，通常不能单凭任何一种实验工程作为评价油质形状的根据，应根据几种主要特性目的进展综合分析，并随变压器电压等级和容量不同而有所区别。表2－2为运转中变压器油常规检验周期及检验工程。38表2－2运转中变压器油常规检验周期及检验工程设备名称设备规范检验周期表5.1.1中检验项目变压器（电抗器）330～500kV设备投运前或大修后每年至少一次必要时1～101～3，5～104，1166～220kV、8MVA以上设备投运前或大修后每年至少一次必要时1～91～3，5，7，86，9，11＜35kV设备投运前或大修三年至少一次自行规定套管设备投运前或大修每年1～3年必要时自行规定39由于充油电气设备容量和运转条件的不同，油质老化的速度也不一样。当变压器用油的PH值接近4.4或颜色骤然变深，其他某项目的接近允许值或不合格时，应缩短检验周期，添加检验工程，必要时采取有效处置措施。二、固体绝缘资料的性能充油电气设备的内绝缘常采用油纸绝缘构造，所用的植物纤维纸及其制品包含电缆纸、纸、皱纹纸、金属皱纹纸、点胶绝缘纸、绝缘纸板等。变压器油与绝缘纸相结合构成的油纸绝缘式构造具有很高的耐电强度，比两者分开单独的〔油和纸〕任何一种资料都高得多。由于油的绝缘强度和介电系数低于纤维质，油接受较大的电场强度，因此，用纸把油分成一定数量的小油隙，既可以消除油中纤维杂质的积累而不易构成“小桥〞，又可以使电场均匀，提高绝缘的电气强度。40油纸绝缘的缺陷是油和纸两者均易被污染，只需含百分之几的杂质，影响就相当严重。因此，在工艺过程中要尽能够地获得较纯真的油和纸，并根据此选择适宜的任务场强，才干保证变压器绝缘构造的可靠性。2．绝缘纸板它由木质纤维或掺有适量棉纤维的混合纸浆经抄纸、压光而制成。目前有木质纤维和棉纤维各占一半的50/50型和不掺棉纤维的100/100型两种纸板。从表2－3中的纤维程度可以看出，，棉纤维中含99%以上纯α纤维素，而木纤维中的α纤维素只占80%左右，并还含一定的β纤维素和木质。易吸收水分的β纤维素和木质混合在一同将添加吸湿才干，同时也加强纤维的构造作用。41表2－3棉布纤维物理性能比较

种类指标棉纤维木纤维断面粗度10～20μm25～45μm纤维间隙多而少少而大毛细管现象多少在变压器绝缘中，绝缘纸板被广泛用作主绝缘的隔板〔纸筒〕、线圈间支撑条、垫块、线圈的支撑绝缘和铁轭绝缘。在110kV级以上变压器中用作隔板、角环等的绝缘纸板，通常采用型号为100/100，其厚度有0.5，1.0，1.5，2.5和3mm，目前已开场采用4~8mm的厚纸板。42第二节变压器油中气体的产活力理油和纸是充油电气设备的主要绝缘资料，油中气体的产活力理与资料的性能和各种要素有关。一、变压器油劣化及产气变压器油是由天然石油经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油。它是由各种碳氢化合物所组成的混合物，其中，碳、氢两元素占其全部分量95%~99%，其他为硫、氮、氧及极少量金属元素等。石油基碳氢化合物有环烷烃〔CnH2n〕、烷烃〔CnH2n+2〕、芳香烃〔CnH2n-m〕以及其他一些成分。普通新变压器油的分子量在270~310之间，每个分子的碳原子数在19~23之间，其化学组成包含50%以上的烷烃、10%~40%的环烷烃和5%~15%的芳香烃。表2－4列出了部分国产变压器油的成分分析结果。43表2－4部分国产变压器油的成分分析根据油类及厂家芳烃/（CA%）烷烃/（CP%）环烷烃/（CN%）新疆独炼，#453.3049.7047.00新疆独炼，#254.5645.8350.06兰炼，#454.4645.8349.71兰炼，#256.1057.8036.10东北七厂，#258.2860.4631.26天津大港，#2511.8024.5063.7044变压器油在运转中因受温度、电场、氧气及水分和铜、铁等资料的催化作用，发生氧化、裂解与碳化等反响，生成某些氧化产物及其缩合物〔油泥〕，产生氢及低分子烃类气体和固体X腊等。当变压器油受高电场能量的作用时，即使温度较低，也会分解产气。在场强为130kV/cm作用下，变压器油在25~30℃时的产气成分如表2－5所示。45表2－5在场强为130kV/cm作用下变压器油的产气组分〔体积%〕试样编号CH4C2H6C2H4C2H213.31.71.93.022.21.42.32.433.721.011.61`1.42变压器油中溶解的气体在电场作用下将发生电离，释放出的高能电子与油分子发生碰撞，把其中的H原子或CH3原子团游离出来而构成游离基，促使产生二次气泡。46当电场能量足够时即可发生上述反响。上述反响的产气速率取决于化学键强度，键强度越高，产气速率越低；同时产气速率还与电场强弱、液相外表气体的压力有关。总之，在热、电、氧的作用下，变压器油的劣化过程以游离基链式反响进展，反响速率随着温度的上升而添加。氧和水分的存在及其含量高低对反响影响很大，铜和铁等金属也起触媒作用使反响加速，老化后所生成的酸和H2O及油泥等危及油的绝缘特性。经过精炼的变压器油中不含低分子烃类气体，但变压器油在运转中遭到高温作用将分解产生二氧化碳、低分子烃类气体和氢气等。47综上所述，变压器油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，由于电或热缺点的缘由，生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自在基，这些氢原子或自在基经过复杂的化学反响迅速重新化合，构成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也能够生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物〔X腊〕。在缺点初期，所构成的气体溶解于油中；当缺点能量较大时，也能够聚集成游离气体。油碳化生成碳粒的温度在500-800℃，碳的固体颗粒及碳氢聚合物可堆积在设备的内部。低能量放电性缺点，如部分放电经过离子反响而构成重新化合成烃类气体，依次需求越来越高的温度和越来越多的能量。乙烯虽然在较低的温度时也有少量生成，但主要是在高于甲烷和乙烷的温度即大约为500℃下生成。乙炔普通在800-1200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反响迅速被抑制，作为重新化合物的稳定产物而积累。因此，虽然在较低的温度下〔低于800℃〕也会有少量乙炔生成，但大量乙炔是在电弧的弧道中产生。此外，油在起氧化反响时，伴随生成少量CO和CO2，并且CO和CO2能长期积累，成为数量显著的特征气体。48二、固体绝缘资料的分解及气体油纸绝缘包括绝缘纸、绝缘纸板等，它们的主要成分是纤维素。长期相互之间氢键的引力和摩擦力，纤维素有很大的强度和弹性，因此机械性能良好。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的生成不仅随温度升高而加快，而且随油中氧的含量和纸的湿度增大而添加。由表2－6的实验结果可知，纤维素热分解的气体组分主要是CO和CO2。49表2－6温度470℃时纤维素热分解产物分解产物重量/（%）分解产物重量/（%）水35.5CO210.40醋酸1.40CO4.20丙铜0.07CH40.27焦油4.20C2H40.17其他有机物质5.20焦炭39.5950第三节电气设备内部缺点与油中特征气体的关系充油电气设备内部缺点方式主要是机械、热和电三种类型，而又以后两种为主，并且机械性缺点常以热的或电的缺点方式表现出来。从表2－7国内对359台缺点变压器的缺点类型进展统计的结果可以看出，运转中充油电气设备的缺点主要有过热性缺点和高能放电性缺点。根据模拟实验和大量的现场实验，电弧放电的电弧电流大，变压器主要分解出乙炔、氢及较少的甲烷；部分放电的电流较小，变压器油主要分解出氢和甲烷；变压器油过热时分解出氢和甲烷、乙烯、丙烯等，而纸和某些绝缘资料过热时还分解出一氧化碳和二氧化碳等气体。我国现行的<变压器油中溶解气体分析和判别导那么>〔DL/T22-2000〕，将不同缺点类型产生的主要特征气体和次要特征气体归纳为表2－8。同时，经过对充油变压器在运转中发生的大量事故的诊断和吊心检验，在表2－9和表2－10中列出了电力变压器及其高压引线套管内的典型缺点与缺点类型的关系。51表2－7充油电气设备缺点类型的统计故障类型台次比率/（%）过热性故障22653高能量放电故障6518.1过热兼高能放电故障3610.0火花放电故障257.0受潮或局部放电71.952表2－8充油电力变压器不同缺点类型产生的气体故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4、C2H2H2、C2H6油和纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸绝缘中局部放电H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2油中火花放电H2、C2H2油中电弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油和纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6注：进水受潮或油中气泡可使氢含量升高53表2－9充油电力变压器的典型缺点故障类型举例局部放电由不完全津渍、高湿度的纸、油的过饱和，或空腔造成的充气空腔中的局部放电，并导致形成Xl蜡低能量放电不良连接形成不同电位或悬浮电位的。造成的火花放电或电弧，可发生在屏蔽环、绕组中相邻的线饼间或导体间，以及连线开焊处或铁心的闭合回路中夹件间、套管与箱壁、线圈内的高压的地端的放电木质绝缘块、绝缘构件胶合处，以及绕组垫块的沿面放点。油击穿、选择开关的切断电流高能量放电局部高能量或由短路造表2－9充油电力变压器的典型故障成的闪络，沿面放电或电弧低压对地、接头之间、线圈之间、套管与箱体之间、铜排与箱体之间、绕组与铁芯之间的短路环绕主磁通的两个邻近导体之间的放电。铁芯的绝缘螺丝、固定铁芯的金属环之间的放电过热t＜300℃在救急情况下，变压器超铭牌运行绕组中油流被阻塞在铁轭夹件中的杂散磁通量过热300℃＜t＜700℃螺栓连接处（特别是铜排）、滑动接触面、选择开关内的接触面（形成积碳），以及套管引线和电缆的连接接触不良铁轭处夹件和螺栓之间、夹件和铁芯叠片之间的环流，接地线中的环流，以及磁屏蔽上的不良焊点和夹件的环流绕组中平行的相邻导体之间的绝缘磨损过热t＞700℃油箱和铁芯上的大的环流油箱壁为补偿的磁场过高，形成一定的电流铁芯叠片之间的短路54表2－10充油变压器套管的典型缺点故障类型举例局部放电纸受潮、不完全浸渍、油的过饱和、或纸被X蜡沉积物染，造成充气空腔中的局部放电。也可能在运输期间把松散的绝缘纸弄皱、弄折，造成局部放电低能量放电电容末屏连接不良引起的火花放电静电屏蔽连接线中的电弧纸上有沿面放电高能量放电在电容均压金属箔片间的短路，局部高电流密度熔化金属箔片，但不会导致套管爆炸热故障300℃＜t＜700℃由于污染或不合理地选择绝缘材料引起的高介损，从而造成纸绝缘中的环流，并造成热崩溃套管屏蔽间或高压引线接触不良，温度由套管内的导体传出55第四节三比值法的根本原理及方法大量的实际证明，采用特征气体法结合可燃气体含量法，可做出对缺点性质的判别，但还必需找出缺点产气组分含量的相对比值与缺点点温度或电场力的依赖关系及其变化规律。为此，人们在用特征气体法等进展充油电气设备缺点诊断的过程中，经不断的总结和改良，国际电工委员会〔IEC〕在热力动力学原理和实际的根底上，相继引荐了三比值法和改良的三比值法。我国现行的DL/T722-2000<导那么>引荐的也是改良的三比值法。一、三比值法的原理经过大量的研讨证明，充油电气设备的缺点诊断也不能只依赖于油中溶解气体的组分含量，还应取决于气体的相对含量；经过绝缘油的热力学研讨结果阐明，随着缺点点温度的升高，变压器油裂解产生烃类气体按CH4→C2H6→C2H4→C2H2的顺序推移，并且H2是低温时由部分放电的离子碰撞游离所产生。基于上述观念，产生以CH4/H2，C2H6/CH4，C2H4/C2H6，C2H2/C2H4的四比值法。由于在四比值法中C2H6/CH4的比值只能有限地反映热分解的温度范围，于是IEC降其删去而引荐采用三比值法。56随后，在人们大量运用三比值法的根底上，IEC对与编码相应的比值范围、编码组合及缺点类别做了改良，得到目前引荐的改良三比值法〔以下简称三比值法〕。由此可见，三比值法的原理是：根据充油电气设备内油、绝缘在缺点下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和分散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示；根据表2－11的编码规那么和表2－12的缺点类型判别方法作为诊断缺点性质的根据。这种方法消除了油的体积效应的影响，使判别充油电气设备缺点类型的主要方法，并可以得出对缺点形状较可靠的诊断。表2－11和表2－12是我国DL/T722-2000<导那么>引荐的改良的三比值法〔类似于IEC引荐的改良的三比值法〕的编码规那么和缺点类型的判别方法。57表2－11编码规那么气体范围比值范围的编码C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6＜0.1010≥0.1～＜1100≥1～＜3121≥322258表2－12缺点类型判别方法编码组合故障类型判断故障实例C2H2/C2H4CH4/H2C2H2/C2H6001低温过热（低于150℃）绝缘导线过热，注意CO和CO2的含量及CO2/CO的值20低温过热（150～300℃）分解开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良、铁芯多点接地等21中温过热（300～700℃）0，1，22高温过热（高于700℃）10局部放电高温度、含气量引起油中低能量密集的局部放电20，10，1，2低能放电引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分解抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的电火花放电20，1，2低能放电兼过热10，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路、相间闪络、分接头引线间油隙闪络、引起对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起电弧、引线对其他接地体放电等。20，1，2电弧放电兼过热59同时，DL/T722-2000<导那么>还提示利用三对比值的另一种判别缺点类型的方法，即溶解气体分析解释表(表2－13)和解释简表(表2－14)。表2－13是将一切缺点类型分为6种情况，这6种情况适宜于一切类型的充油电气设备，气体比值的极限依赖于设备的详细类型，可稍有不同；表2－13显示D1和D2两种缺点类型之间既有重叠又有区别，这阐明放电的能量有所不同，必需对设备采取不同的措施。表2－14给出了粗略的解释，对于部分放电，低能量或高能量放电以及热缺点可有一个简便粗略的区别。表2－13溶解气体分析解释表情况特征故障C2H2/C2H4CH4/H2C2H2/C2H6DP局部放电（见注3）NS①＜0.1＜0.2D1低能量局部放电＞10.1～0.5＞1D2高能量局部放电0.6～2.50.1～1＞2T1热故障t＜300℃NS①＞1但NS①＞1＜1T2热故障300℃＜t＜700℃＜0.1＞11～4T3热故障t＞700℃＜0.2①＞1＞460注：1．上述比值在不同地域可稍有不同；2．以上比值在至少上述气体之一超越正常值并超越正常值增长速率时才增长有效；3．在互感器中CH4/H2＜0.2时为部分放电。在套管中CH4/H2＜0.7为部分放电；4．气体比值落在极限范围之外，而不对应于本表中的某个缺点特征时，可以为是混合缺点或一种新的缺点。这个新的缺点包含了高含量的背景气体程度。在这种情况下，本表不能提供诊断。但可以运用图示法给出直观的、在本表中最接近的缺点特征。①NS表示无论什么数值均无意义；②C2H2的总量添加，阐明热点温度添加，高于1000℃。表2－14溶解气体分析解释简表情况特征故障C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6PD局部放电＜0.2D低能量或高能量放电＞0.2T热故障＜0.261二、三比值法的运用原那么三比值法的运用原那么是：〔1〕只需根据气体各组分含量的留意值或气体增长率的留意值有理由判别设备能够存在缺点时，气体比值才是最有效的，并应予以计算。对气体含量正常，且无增长趋势的设备，比值没有意义。〔2〕假设气体的比值与以前的不同，能够有新的缺点重叠或正常老化上。为了得到仅仅相对于新缺点的气体比值，要从最后一次分析结果中减去上一次的分析数据，并重新计算比值〔尤其在CO和CO2含量较大的情况下〕。在进展比较时，要留意在一样的负荷和温度等情况下在一样的位置取样。〔3〕由于溶解气体分析本身存在的实验误差，导致气体比值也存在某些不确定性。利用DL/T722-2000<导那么>所述的方法，分析油中溶解气体结果的反复性和再现性。对气体浓度大于10μL/L的气体，两次的测试误差不应大于平均值的10%，而在计算气体比值时，误差提高到20%。当气体浓度低于10μL/L时，误差会更大，使比值的准确度迅速降低。因此在运用比值法判别设备缺点性质时，应留意各种能够降低准确度的要素。尤其是对正常值较低的电压互感器、电流互感器和套管，更要留意这种情况。62第五节无编码比值法的根本原理及方法虽然我国现行的DL/T722-2000<导那么>中采用了改良的三比值法，提高了诊断缺点的可靠性，但三比值法缺点编码不多，实践任务中有许多变压器的缺点因查不到编码而无法判别，而且判别方法也较复杂。因此，寻求更简单、更准确的诊断技术已成为各国研讨的主要课题。我国电力研讨者经过10多年搜集的全国部分省市变压器缺点实例和对国外模拟缺点色谱数据的分析研讨，提出了用“无编码比值法〞分析和诊断变压器缺点性质的方法，可以从一个层面处理三比值法缺点编码少，有的缺点用三比值法难于诊断的问题。一、缺点类型诊断的原理如前所述，变压器油和固体绝缘资料在不同的温度、不同的放电方式下产生的气体也不一样。日本等国经过大量的模拟实验，得到过热、放电分解的不同气体。从实验结果可以看出以下规律：63〔1〕在油中发生600℃以下过热时，产生的主要气体是甲烷，其次是乙烯、乙烷和少量氢气。〔2〕在电弧放电时，油产生的气体以氢气和乙炔为主，有少量的甲烷、乙烯；在纸和油中电弧放电时产生的CO是纯油中的10倍多。〔3〕在部分放电时，无乙炔，而且甲烷较多。〔4〕火化放电产生的气体近似于电弧放电。利用上述实验得到的规律，我们可以利用某些特征气体的组分含量和它们之间的相互比值来判别变压器中存在的不同缺点类型。如用过热时甲烷过氢气少、放电时氢气多而甲烷少的特点，用甲烷与氢气比率就可区分放电与过热缺点。为此，合计算出9种不同组合方式的气体比率值，并按变压器实践缺点分类统计，从中找出缺点性质相关的量。于是，我们就可以用表2－15与缺点性质相关的气体比率来确定缺点性质。64表2－15气体比值与实践缺点性质分类统计表序号气体比值分类实际故障与比值编码分类高能量放电102高能量放电112，110，101，100低能量放电202，212，200低能量放电兼过热220，222高能量放电兼过热120，121，122高温过热022，002中温过热021，001低温过热020，0001CH4/H20.1～0.970.03～0.750.01～0.961.6～3.51.05～2.480.37～8.40.75～24.20.62～3.22C2H2/C2H40.1～2.910.11～2.633.02～20.03.13～18.460.10～2.810～0.100～0.100～0.103C2H4/C2H63.4～500.24～11.63.2～65.20.08～11.50.2～18.03.07～17.11.25～3.00.12～0.954C2H2/(C1+C2)/(%)4.4～67.43.5～56.517.2～89.443.3～74.01.7～60.70～5.990～4.20～35H2/(H2+C1+C2)/(%)3.3～87.65.9～81.46.3～95.711.1～37.30～31.30～60.50～40.80～40.3656C2H4/(C1+C2)/(%)21.3～6621.5～45.20～202.4～18.28.8～57.646.1～92.031.6～53.415.9～30.37CH4/(C1+C2)/(%)6.0～74.017.9～43.70～39.520～23.012.6～81.44.7～70.317.2～53.817.2～85.68C2H6/(C1+C2)/(%)0～15.21.8～72.00～13.01.9～32.00～44.03.4～16.812.6～38.017～42.09(CH4+C2H4)/(C1+C2)/(%)37.6～86.741.7～72.022.6～82.822.7～1.734.0～91.079.7～98.235.0～87.034.5～74.066该方法不需求对比值编码，而是直接由两个比值确定一个缺点性质，减去了传统的“三比值法〞先变法然后由编码查找缺点性质的过程，使分析判别方法简化而可操作性又较强。二、诊断缺点性质的方法〔1〕以计算比值诊断根据计算的比值，按表2－16进展诊断，步骤如下：表2－16无编码比值缺点性质分析诊断方法故障性质C2H2/C2H4C2H4/C2H6CH4/H2典型例子低温过热＜300℃＜0.1＜1无关引线外包绝缘脆化，绕组油道堵塞，铁芯局部短路中温过热300~700℃＜0.11＜比值＜3无关铁芯多点接地或局部短路，分接开关引线接头接触不良高温过热＞700℃＜0.1＞3无关高能量放电0.1＜比值＜3无关＜1绕组匝间、饼间短路，引线对地放电，分接开关拨叉处围屏放电，有载分接开关、选择开关切断电流高能量放电兼过热0.1＜比值＜3无关＞1低能量放电＞3无关＜1围屏树枝状放电，分接开关错位，铁芯接地铜片与铁芯多点接触，选择开关调节不到位。低能量放电兼过热＞3无关＞167〔1〕以计算的乙炔比乙烯值诊断过热或放电性缺点。当计算的比值小于0.1时为过热性缺点，大于0.1时为放电性缺点。〔2〕计算乙烯比乙烷的值并以过热温度诊断缺点程度。当乙烯比乙烷的计算比值小于1时为低温过热〔小于300℃〕；大于1小于3为中温过热〔300～700℃〕；大于3时为高温过热〔大于700℃〕。〔3〕以计算的甲烷比氢气值诊断能否放电或过热性缺点并存。当甲烷比氢气的计算比值大于1时，为放电兼过热性缺点，反之为纯放电性缺点。〔2〕以缺点分区图诊断根据计算的比值，按图2-1的缺点分区图进展诊断，其步骤如下：图2-1变压器缺点性质分区图68①以计算的乙炔比乙烯的值判别缺点区域。当计算比值小于0.1时为过热性缺点，大于0.1时为放电性缺点。②以计算的乙烯比乙烷值过热缺点区域。以左纵坐标为准，查出过热温度，诊断过热缺点类型。③以计算的甲烷比氢气值判别缺点程度。以图2－1的右纵坐标为准，查处该值所对应的缺点。求出两对比值后，即可在缺点分区图2－1中查到缺点性质，因此该图示法具有直观、明了、简单、准确等优点；对于过热缺点，还可以看出它的温度变化情况，可用于运转中变压器的色谱追踪分析。三、无编码比值法的特点与三比值法相比，无编码比值法具有以下一些特点：1．可诊断放电兼过热缺点对搜集到的102台次变压器缺点的色谱分析数据进展分析诊断比较如下：〔1〕按三比值法编码规那么编码的台次是：“120〞码16台次、“121〞码14台次、“122〞码65台次、“222〞码2台次。69〔2〕吊芯检查确认的实践缺点是：放电和过热两种缺点同时存在的变压器24台次，如引线焊接不良又有引线对均压环放电，铁芯两点接地又有分解开关缺点，围屏放电又有铁芯多点接地等；一种缺点显示两种特征的变压器有54台次，如匝间过热后导致击穿放电、引线脱焊等，铁芯接地铜片或穿心螺丝与铁芯多点接触、分接开关接触不良等。纯属放电的变压器13台次，缘由不明的12台次。〔3〕用无编码比值法进展诊断，并将诊断结果与②的实践缺点进展比较，其准确判别率为87.3%，而用三比值法诊断的结果与②的实践缺点不符合。上述实际证明，无编码比值法运转中确实存在将缺点性质划分为放电兼过热缺点的这类缺点，这对分析变压器缺点部位更为有利。２．提高过热性缺点诊断的准确率按三比值法，“000〞组合编码应诊断为设备绝缘正常老化而无缺点，而实践上属“000〞组合编码的往往仍有缺点。为此，用无编码比值法对搜集到的属“000〞组合编码的变压器进展了诊断，其结果列于表2－17。从表中可知，无编码比值法诊断为过热性缺点，从而提高了热缺点诊断的准确率。70表2－17“000〞码缺点实例统计表故障发生单位发生时间总烃/（μL/L）编码无编码比值法判断结论实际故障情况郑铁临疑1#主变1973.7.28722000低温过热局部放电黄石电厂2#主变1982.7.10138000低温过热铁芯两点接地本溪局南分区主变B相套管19824100000低温过热第一屏、第二屏放电邓工二组变CT1994.4410000低温过热过热鞍山红一变2#变1994.9.1188000低温过热过热赵山708路CT1994.11753.3000低温过热过热深圳横岗站1#变1995.3.16103.1000低温过热未查找深圳横岗站2#变1995.3.16138.1000低温过热未查找韶关局梅田1#变1996.6.27126.1000低温过热可能是烧焊引起71第六节油中气体分析的多种判据对缺点进展综合诊断如前所述，充油变压器在长期运转中，由于变压器的容量、电压等级、构造、运转环境、油质情况、运转参数等的差别，以及每种诊断方法都涉及特定的参数或大量模拟及事故数据分析统计而得出的阅历公式或判据，因此在对运转中缺点变压器进展缺点诊断及缺点开展趋势预测时，假设仅采用一种判据很难得出正确的诊断结论，甚至会呵斥误判，呵斥更大的经济损失。同时，即使是用前述的油中溶解特征气体组分含量和比值法已诊断出变压器的缺点类型及性质，但为了进一步预测变压器的缺点情况，往往还应调查缺点源的温度、功率、绝缘资料的损伤程度、缺点危害性，以及缺点的开展导致油中溶解气体到达饱和并使瓦斯维护动作等诸要素。一、综合诊断的辅助方法1．缺点源温度的估算72变压器油裂解后的产物与温度有关，温度不同产生的特征气体也不同；反之，如知缺点情况下油中产生的有关各种气体的浓度，可以估算出缺点源的温度。比如对于变压器油过热，且当热点温度高于400℃时，可根据月冈淑郎等人引荐的阅历公式来估算，即〔2-9〕国际电工委员会〔IEC〕规范指出，假设CO2/CO的比值低于3或高于11，那么以为能够存在纤维分解缺点，即固体绝缘的劣化。当涉及估计绝缘裂解时，绝缘低热点的温度阅历公式如下：300℃以下时：〔2-10〕300℃以上时：〔2-11〕732．缺点源功率估算变压器油裂解需求的平均活化能约为210kJ/mol，即油热解产生1mol体积〔规范形状下为22.4L〕的气体需求吸收热能为210kJ，那么每升热裂解气所需能量的实际值为：Qi=210/22.4=9.38(kW/L)但油裂解时实践耗费的热量要大于实际值。假设热解时需求吸收的实际热量为，实践需求吸收的热量为,那么热解效率系数为〔2-12〕假设知单位缺点时间内的产气量，即可导出缺点源功率估算公式为〔2-13〕74表2－18SFPS3-150000/220主变压器油中溶解气体含量〔μL/L〕试验日期H2CH4C2H6C2H4C2H2COCO2C1+C21996.10.13024.85.315.00787.14109.145.11996.12.1822.250.724.156.90970.54715.2131.7〔2〕以油中溶解气体绝对产气率和相对产气率判别缺点的严重程度〔3〕以三比值法诊断缺点类型〔4〕估算热点温度〔5〕估算缺点源功率75〔6〕估算油中溶解气体到达饱和态所需时间〔7〕根据缺点在导电回路和磁回路时气体比值特征和C2H2的强弱，判别缺点能否发生在磁路上。〔8〕综合分析诊断根据上述根本步骤地诊断结果，结合铁芯接地电流，铁芯对地电阻值，诊断为铁芯存在多点接地缺点，其诊断结果与停电检查相符合。如上述诊断过程中出现三比值法的无组合编码缺点时，还可利用无编码比值法诊断。76第五节交流耐压实验交流耐压实验是对电气设备绝缘外加交流实验电压，该实验电压比设备的额定任务电压要高，并继续一定的时间〔普通为1min〕。交流耐压实验是一种最符合电气设备的实践运转条件的实验，是防止发生绝缘事故的一项重要的手段。因此，交流耐压实验是各项绝缘实验中具有决议性意义的实验。一、交流工频耐压实验1、实验变压器耐压的接线原理交流耐压实验的接线，应按被试品的要求〔电压、容量〕和现有实验设备条件来决议。通常实验时采用是成套设备〔包括控制及调压设备〕。图1－7中给出交流工频耐压实验的接线图。

图1－7交流耐压实验接线图77S1、S2——开关；FU——熔断器；T1——调压器；T2——实验变压器；KM——过流继电器；P1、P2——丈量线圈；R1——维护电阻；R2——球隙维护电阻；G——维护球隙；C1、C2——电容分压器；Cx——被试绝缘交流耐压实验时，实验变压器高压回路的出线端常串有限流电阻R1，它的作用是什么？怎样选取电阻值？作用1：限制被试品击穿时的短路电流。以防止被试品的缺陷扩展和减轻实验变压器绕组的磁感应力。作用2：限制被试品击穿时产生的振荡过电压，以免实验变压器高压绕组〔出线端部位〕层间或匝间绝缘损坏。R1可按实验电压以0.1~0.5Ω/V选取。

78在图中接于丈量线圈P1、P2的电压表属于低压侧丈量，可以经过变比换算到高压侧。而接于C1和C2之间电压表属于高压侧丈量，这是现场常用的方法，它可以防止由于容性电流而使被试设备端电压升高所带来的影响。2、串联谐振、并联谐振及串并联谐振的实验方法对于大型发电机组、变压器、GIS、交联电缆等大容量较大的试品的交流耐压实验，需求大容量的实验变压器、调压器以及电源。现场往往难以办到，即使有实验设备，也需动用大型汽车、吊车等，费力费时。在此情况下，可根据详细情况分别采用串联、并联或串并联谐振的方法来进展现场实验。串并联谐振可经过调理电感来实现，也可经过调理频率或电容来实现。79但该实验大多是针对现场大电容设备进行的，因此电容是确定的，普通采用调感或调频来进展谐振补偿。〔1〕串联补偿当实验变压器的额定电压小于所需实验电压，但电流额定量能满足试品实验电流的情况下，可采用串联补偿的方法进展实验。80

图1-8串联补偿接线图利用串联谐振做耐压实验有两个优点：①假设被试品击穿，那么谐振终止，高压消逝；②击穿后电流下降，不致于呵斥被试品击穿点扩大。〔2〕并联谐振〔电流谐振〕法当实验变压器的额定电压能满足实验电压的要求，但电流达不到被试品所需的实验电流时，可采用并联谐振对电流加以补偿，以处理容量缺乏的问题。其接线图如图1-21示，并联回路两支路的感抗和容抗分别为XC和XL，当XC＝XL时，回路产生谐振。这时虽然两个支路的电流都很大，但回路的总电流I≈0，XC上的电压等于电源电压。81图1-9并联补偿接线图当采用积木式电抗器进展补偿时，初次根据实验电压确定电抗器的串联个数及分接头的位置，再确定电抗器的并联数，使得补偿电流IL、试品电流IC及变压器TT额定输出电流In满足关系，即可进行实验。〔3〕串并联谐振法除了以上的串联、并联谐振外，当实验变压器的额定电压和额定电流都不能满足实验要求时，可同时运用串、并联谐振电路，通常成为串并联补偿法，其接线如图1－10所示。82图1-10串并联补偿法接线图〔4〕采用串联、并联谐振和串并联谐振法的本卷须知1〕电源电压和频率要求稳定，应防止用电阻器调压；2〕回路电阻R1要求足够的热容量，并坚持稳定；3〕实验电压直接在被试品两端丈量；4〕电感线圈应满足电流和绝缘强度的要求；5〕对于并联谐振法，当被试品击穿而谐振停顿时，实验变压器有过流的能够，因此，要求过流速断维护能可靠动作；6〕对于串联谐振法，当被试品击穿时，回路中的电流减小电压降低，所以，除了正常的过流维护外，还应有欠压维护措施。83二、实验本卷须知〔1〕必需在被试设备的非破坏性实验都合格后才干进展此项实验，假设有缺陷〔例如受潮〕，应排除缺陷后进展。〔2〕被试