[发明专利]一种220KV级以上变压器一体化智能诊断系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器在线智能诊断系统及其方法，尤其是涉及220KV级以上变压器在线诊断的智能一体化系统及其方法。

背景技术

变电站变压器，是整个变电站中重要核心的设备，尤其是220KV级以上变压器更是整个供电枢纽核心供电设备。220KV级以上变压器故障模式主要是机械、热和电三种类型，变压器的内部故障主要分为过热性故障、放电性故障及绝缘受潮三种。下面分别分析此三种故障：

1)变压器过热性故障

过热性故障是由于热应力造成的绝缘加速劣化，具有中等水平的能量密度。变电站压器过热故障是最常见的内部故障，它对变压器的安全运行和使用寿命造成了严重威胁，变压器运行时有空载损耗、负载损耗和杂散损耗等，这些损耗转化为热量，当产生的热量和散出的热量平衡时，温度达到稳定状态。当发热量大于预期值，而散热量小于预期值时，就发生了过热现象。变压器过热故障的主要原因可归结为：分接开关接触不良引起的为50%；铁心多点接地和局部短路或漏磁环流占33%；导线过热和接头不良或紧固件松动占14.4%；因局部油道堵塞造成局部散热不良占2.6%。尤其变电站压器经常承受冲击负荷的影响，研究表明与同等级的电力变压器相比寿命损失严重，相对寿命损失率可达1.245。

若热应力只引起热源处绝缘油分解，所产生的特征气体主要是CH4,C2H4，且随故障点温度升高C2H4占总烃的比例平均为62.5%，其次是C2H6和H2，据统计C2H6一般低于总烃的20%。高、中温H2占氢烃(H2+C1+C2)总量的25%以下，只有低温过热时，一般为30%左右。这是由于烃类气体随温度上升增长较快所致。过热性故障一般不产生C2H2，只在严重过热时才会产生微量，其最大含量也不会超过总烃的6%。当涉及固体绝缘材料时还会产生大量的CO,CO2。

2)变压器放电故障

放电故障是在高电场作用下造成的绝缘劣化所引起的变压器内部的主要故障，按能量密度不同分为不同的放电故障类型。

第一，电弧放电：

电弧放电又称为高能量放电。以线圈匝、层间击穿为常见，其次是引线断裂或对地闪络和分接开关飞弧等故障模式。其特点是产气急剧、量大，尤其是匝、层间绝缘故障，因无先兆现象，一般难以预测，最终以突发性故障暴露出来。故障特征气体主要是C2H2和H2，其次是大量的CH4和C2H4。由于故障速度发展很快，往往气体来不及溶解于油中就释放到气体继电器中，故油中气体含量往往与故障点的位置、油流速度和故障持续时间有很大关系。一般C2H2占总烃量的20-70%。H2占氢烃量的30-90%，绝大多数情况下C2H2的含量高于CH4的含量。

第二，火花放电:

火花放电一般是低能量放电。即一种间隙性放电故障。常发生在以下情况，引线或套管储油柜对电位未固定的套管、导电管放电;引线局部或铁芯接地片接触不良，而引起的放电;分接开关拨叉电位悬浮而引起的放电。故障特征气体以C2H2、H2为主，因故障能量小，一般总烃含量不高，油中溶解的C2H2在总烃中所占比例高达25-90%,C2H4的含量则小于20%,H2占氢烃总量的30%以上。

第三，局部放电:

当变压器油纸绝缘中含有气隙时，由于气体的介电系数小而击穿场强比油和纸的都低，在运行中常因此而发生局部放电。一般刚放电时放电量不超过几百皮库，但气隙放电发展到油中也出现局部放电的时候，放电量可达到几千到几十万皮库，往往引起绝缘纸层损坏而逐渐发展到严重事故。

局部放电给变压器绝缘带来极大的危害。造成破坏作用的因素有：热应力作用、带电微粒的轰击、局部放电时产生化学活性物的作用以及冲击波和辐射线的作用等。变压器发生局部放电时，放电处会产生高温，加速油纸绝缘材料的老化，影响其绝缘寿命；还会发生化学反应，产生臭氧和氧化氮等气体，这些气体对绝缘材料起腐蚀作用，给变电站压器绝缘带来极大的危害。当变压器内部发生局部放电故障时，油中的气体组分含量随放电能量密度的不同而不同，一般总烃量不高，主要成分为H2，其次是C2H4，通常H2占氢烃量的90%以上，CH4占总烃量的90%以上。局部放电的能量密度增高时也会出现C2H2，但在总烃中所占比例一般小于2%，这是与电弧、火花放电现象区别的主要标志。

无论哪种放电，只要涉及固体材料的故障或老化，就会产生CO,CO2。

3)变压器绝缘受潮故障