三比值法的(de)基本原理(lǐ)及方法

采用(yòng)特征氣體(tǐ)法結合可(kě)燃氣體(tǐ)含量法，可(kě)做(₹​δzuò)出對(duì)故障性質的(de)判斷， φ∏↑但(dàn)還(hái)必須找出故障産氣組分(fēn)含量的(de)相(xiàng♥∑≈≈)對(duì)比值與故障點溫度或電(diàn)場(chǎn✔£$g)力的(de)依賴關系及其變化(huà)規律。為(wèi)此，人(rén)們在用(yòn∑★≥g)特征氣體(tǐ)法等進行(xíng)充油電(diàn)氣設♠γβ&備故障診斷的(de)過程中，經不(bù)斷的(de)總結和(hé)改良→ ∑Ω，國(guó)際電(diàn)工(gōng)委員(yuán)會(huì)(IEC)在熱(rè)力動∏↓力學原理(lǐ)和(hé)實踐的(de)基礎上(shàng) β<，相(xiàng)繼推薦了(le)三比值法和(hé)改良的(de♦•)三比值法。我國(guó)現(xiàn)行(xíng)的(de)DL/T722-2000《導則λ÷δ》推薦的(de)也(yě)是(shì)改良的(de)三比值法。

一(yī)、三比值法的(de)原理(lǐ)

通(tōng)過大(dà)量的(de)研究證明(míng)，充油電(diàn)氣設備的(±≈★de)故障診斷也(yě)不(bù)能(néng)隻依賴于油中溶解氣體(tǐ)的(de)組分β₹§♠(fēn)含量，還(hái)應取決于氣體(tǐ)的(de÷↑βλ)相(xiàng)對(duì)含量；通(tōng)過絕緣油的(de)熱(rè)>£ 力學研究結果表明(míng)，随著(zhe)故障點溫度的(de)升高∞♣∞π(gāo)，變壓器(qì)油裂解産生(shēng)烴類氣體(tǐ)按£Ω₽✔CH₄→C₂H₆→C₂H₄→C2H₂的(de)順序推移，并且H₂是(shì)低(dī)溫時(shí)由局部放(fàng)&π γ電(diàn)的(de)離(lí)子(zǐ)碰撞遊離(lí)©×♠所産生(shēng)。基于上(shàng)述觀點，産生(shēng)以CH₄/H₂，C₂H₆/CH₄，C₂H₄/C₂H₆，C₂H₂/C₂H₄的(de)比值為(wèi)基礎的(de)四比值法。由于在四比值法中C₂H₆/CH₄的(de)比值隻能(néng)有(yǒu)限地(dì)反π¶映熱(rè)分(fēn)解的(de)溫度範圍，于是(shì)IEC降其↕™删去(qù)而推薦采用(yòng)三比值法。随後，在人(rén<​>σ)們大(dà)量應用(yòng)三比值法的(de)基礎上(¶$÷πshàng)，IEC對(duì)與編碼相(xiàng)應的(de)比 "≠←值範圍、編碼組合及故障類别做(zuò)了(le)改良，得(de)到(d ×•≈ào)目前推薦的(de)改良三比值法(以下(xα∞©✘ià)簡稱三比值法)。

由此可(kě)見(jiàn)，三比值法的(de)原理(lǐ)是(shì)：≠©根據充油電(diàn)氣設備內(nèi)油、絕緣在故障下(xià)裂解産生(shē∑÷✔₩ng)氣體(tǐ)組分(fēn)含量的(de)相(xiàng)對(duì)濃度£'≥與溫度的(de)相(xiàng)互依賴關系，從(cóng)5種特征氣體(tǐ)中選取兩種✘γ溶解度和(hé)擴散系數(shù)相(xiàng)近(jìn)的(de)氣體(tγε☆♠ǐ)組成三對(duì)比值，以不(bù)同的(de)編碼表示；根據表1-1的(de)編碼¶®™規則和(hé)表1-2的(de)故障類型判斷方法作(zuò)為(wèi)診斷故障性質的​±✔↓(de)依據。這(zhè)種方法消除了(∞ ★™le)油的(de)體(tǐ)積效應的(de)影(yǐng)響，使判斷充油電(d≥♥πiàn)氣設備故障類型的(de)主要(yào)方法，并可(kě)®₹↓以得(de)出對(duì)故障狀态較可(kě)靠的(de)診♣Ω斷。表1-1 和(hé)表1-2是(shì)我國(guó)DL§★€/T722-2000《導則》推薦的(de)改良的(de)三比值法δ↑φ(類似于IEC推薦的(de)改良的(de)三比值法) ✔σ×的(de)編碼規則和(hé)故障類型的(de)判斷方法。

同時(shí)，DL/T722-2000《導則》還(hái)提示利用(yòng)≤∞∏三對(duì)比值的(de)另一(yī)種判斷故障類型的(de)方法，即溶解氣體(∞ σγtǐ)分(fēn)析解釋表(表1-3)和(hé)解釋簡表(表1-4)。♠®π★

表1-3是(shì)将所有(yǒu)故障類型¶↓分(fēn)為(wèi)6種情況，這(zhè)6種情況适合‍↕£于所有(yǒu)類型的(de)充油電(diàn)氣設備，氣體(tǐ)比值的(de)極限依<₽≥賴于設備的(de)具體(tǐ)類型，可(kě)稍有(yǒu)不(bù)同；表1-3顯示D1和(hε•é)D2兩種故障類型之間(jiān)既有(yǒδ₹u)重疊又(yòu)有(yǒu)區(qū)别，這(zhè)說(shuō)明(míng)放(fàng♣→₩)電(diàn)的(de)能(néng)量↓<☆有(yǒu)所不(bù)同，必須對(duì)設備采取不(bù)同的✘ ÷(de)措施。表1-4給出了(le)粗略的(de)解釋，對(duì)于局部放(fàng< ✔)電(diàn)，低(dī)能(néng)量或高(g ≤π‍āo)能(néng)量放(fàng)電(diàn)以及熱(rè)故障可(kě)有(yǒ§εu)一(yī)個(gè)簡便粗略的(de)區(qū)别。

注：1.上(shàng)述比值在不(bù)同地(dì)區(qū)可(kě)稍有(yǒ≤↕&u)不(bù)同；

      ✘‌ 2.以上(shàng)比值在至少(shǎo)上(shàng)述氣體→≈(tǐ)之一(yī)超過正常值并超過正常值增長(cháng)速率時(shí)才增長(cháng)有 ↓¥(yǒu)效；

      '∞ 3.在互感器(qì)中CH₄/H₂＜0.2時(shí)為(wèi)局部放(fàng±‌)電(diàn)。在套管中CH₄/H₂＜0.7為(wèi)局部放(fàng)電(di÷​★àn)；

       4.氣體(tǐ)比值落在極限範圍之外☆©Ωδ(wài)，而不(bù)對(duì)應于本表中的(de)某個(gè)故障特征時(shí)，可↕≈Ω(kě)認為(wèi)是(shì)混合故障或一(yī)種λ≤♣新的(de)故障。這(zhè)個(gè)新的(de)故障包含了(le)高(gāo)含> ♠π量的(de)背景氣體(tǐ)水(shuǐ)平。在這(zhè)種情況下(xià)，本表不(b÷↔¥ù)能(néng)提供診斷。但(dàn)可(kě)以使用(yòng)圖示法給出直觀✘•©的(de)、在本表中最接近(jìn)的(de)故障特征。

二、三比值法的(de)應用(yòng)原則

1.隻有(yǒu)根據氣體(tǐ)各組分(fēn)含量的(de♠ ‌♦)注意值或氣體(tǐ)增長(cháng)率的(de)注意值有(yǒu)理(lǐ)由判斷設備可(k​₩ě)能(néng)存在故障時(shí)，氣體(tǐ)比值才是(shì)有(yǒu)效的(de÷"<")，并應予以計(jì)算(suàn)。對(duì)氣體βγ(tǐ)含量正常，且無增長(cháng)趨勢的(de)設備，比值沒有(yǒu)意義。

2.假如(rú)氣體(tǐ)的(de)比值與以前的(de)不(bù)同，↓$©可(kě)能(néng)有(yǒu)新的(de)故障重疊或正常老(lǎo)化(huπδ≥à)。為(wèi)了(le)得(de)到(dào)僅僅相↓↔¶(xiàng)對(duì)于新故障的(de)氣體(tǐ)比值，要(yào)從✘₩ (cóng)最後一(yī)次分(fēn)析結果中減去(qù)上(shàng)一(y☆✘ ī)次的(de)分(fēn)析數(shù)據，并重新計(jì)算(suàn)比值(尤其在£‍↑CO和(hé)CO₂含量較大(dà)的(de)情況下(xià))。在進行(xíng)比較時(π$‍shí)，要(yào)注意在相(xiàng)同的(de)負荷和(hé)溫度等情況下(xià)在‌←相(xiàng)同的(de)位置取樣。

3.由于溶解氣體(tǐ)分(fēn)析本身(shēn)存在的(de)→¥σ₹試驗誤差，導緻氣體(tǐ)比值也(yě)存在某些(xiē)不(bù)确定性。利用(yòngφ₩$)DL/T722-2000《導則》所述的(de)方法，分(fēn)析油"↕中溶解氣體(tǐ)結果的(de)重複性和(hé)再現(xiàn)性。對(duì)氣體(‍©tǐ)濃度大(dà)于10 μL/®∏>L的(de)氣體(tǐ)，兩次的(de)測試誤差不(bù)應大(dà)于平均值的(deΩφ)10%，而在計(jì)算(suàn)氣體(tǐ)比值時(s↕®↑hí)，誤差提高(gāo)到(dào)20%。當氣體(>‍tǐ)濃度低(dī)于10 μL/L時(shí)，誤差會(huì)更大(dà)，使比值 ≈Ωλ的(de)精确度迅速降低(dī)。因此在使用(yòng)比值法判斷設備故>¥δ↑障性質時(shí)，應注意各種可(kě)能(néng)降低(dī)精确☆ ←☆度的(de)因素。尤其是(shì)對(duì)正常值較低(dī∑∑)的(de)電(diàn)壓互感器(qì)、電(diàn)流互感器(qì)&'£和(hé)套管，更要(yào)注意這(zhè)種情況。

三、三比值法的(de)不(bù)足

1.由于充油電(diàn)氣設備內(nèi)部故障非常複雜(zá)，有(yǒu)典型事(s<↑≈ hì)故統計(jì)分(fēn)析得(de)到(dào)≤↔€<的(de)三比值法推薦的(de)編碼組合，在實✘® φ際應用(yòng)中常常出現(xiàn)不(bù)包括表1-2範圍內(nèi)★<€↑的(de)編碼組合對(duì)應的(de)故障。如(rú)表中編碼組合202的(de$₽α≠)故障類型為(wèi)低(dī)能(néng)放(fàng)電(diàn)，但(dànΩα¶)實際在裝有(yǒu)帶負荷調壓分(fēn)解開(kāi)關的(de)變♦&↑→壓器(qì)中，由于分(fēn)解開(kāi)關筒裡(lǐ ")的(de)電(diàn)弧分(fēn)解物(wù)滲σ↕₽入變壓器(qì)油箱內(nèi)，一(yī)般是(shì)過熱(rè)與放(fàng)α♠電(diàn)同時(shí)存在；對(duì)編碼組合01÷₹✔λ0，通(tōng)常是(shì)H₂組分(fēn)含量較高(gāo)，但(dàn)引起★★H₂高(gāo)的(de)原因甚多(duō)，一(yī)般難以作(zuò)出正₹ σ确無誤的(de)判斷。

2.隻有(yǒu)油中氣體(tǐ)各組分(fē♠'∏n)含量足夠高(gāo)或超過注意值，并且經綜合分(fēn)析确定變≠β壓器(qì)內(nèi)部存在故障後，才能(néng)進≥γ☆₩一(yī)步用(yòng)三比值法判斷故障性質。如(rú)¥®果不(bù)論變壓器(qì)是(shì)否存在故障，δ§"¥一(yī)律使用(yòng)三比值法，就(jiù&​)有(yǒu)可(kě)能(néng)對(duì)正常的(d∑₩e)變壓器(qì)造成誤判斷。

3.在實際應用(yòng)中，當有(yǒu)多(duō)種故障聯合作(zuò)用(y★₹π₹òng)時(shí)，可(kě)能(néng)在表中找不(bù)到(d§✘¥ào)相(xiàng)對(duì)應的(de)比值組合；同時 >(shí)，在三比值編碼邊界模糊的(de)比值區(qū>®)間(jiān)內(nèi)的(de)故障，往往易誤判。

4.在實際中可(kě)能(néng)出現(xiàn)的±✘γ(de)故障沒有(yǒu)包括在表1-2比值組合對(duì)應的​ ₹(de)故障類型中，例如(rú)，編碼組合202或20™"1在表中為(wèi)低(dī)能(néng)放(₩β≥γfàng)電(diàn)故障，但(dàn)對(duì)于有(yǒu)載調壓變壓器←​α(qì)，應考慮切換開(kāi)關油室的(de)油可(kě)能(néng)向變壓器(qì)本體(tΩ♣♦©ǐ)油箱滲漏的(de)情況。此時(shíπ₹₩)要(yào)用(yòng)比值C₂H₂/H₂配合診斷。

5.三比值法不(bù)适用(yòng)于氣體(tǐ)繼電(diàn)器(qì)裡(l  ®ǐ)收集到(dào)的(de)氣體(tǐ)分(Ω≥≈fēn)析診斷故障類型。

6.當故障涉及固體(tǐ)絕緣的(de)正常老(lǎo)化(huà)過程與故障情況下(xiàπ• γ)的(de)劣化(huà)分(fēn)解時(shí)，将引起CO‌ ‍和(hé)CO₂含量明(míng)顯增長(cháng)，表1-2中無此編碼組γ₩₩'合。此時(shí)要(yào)利用(yòng)下× σ↑(xià)述的(de)比值CO₂/CO配合診斷。

7.由于故障分(fēn)類存在模糊性，一(yī)種故障狀态可(kě)能(néng)§∑≈引起多(duō)種故障特征，而一(yī)種÷←®σ故障特征也(yě)可(kě)在不(bù)同程度上(shàng)反映多(duō)種故障狀态，因±♣☆≈此三比值法不(bù)能(néng)全面反映故障狀況。同時(sh✘±£í)，對(duì)油中各種氣體(tǐ)組分(fēn)含量正常的(de)變壓器(qì)，其比值沒有÷£↑(yǒu)意義。

總之，由于故障分(fēn)類本身(shēn)存在模糊性，每一(yī)組編碼與故障≥γ♦≥類型之間(jiān)也(yě)具有(yǒu)模糊性，三比值還(hái)未能(néng)包©αγ∏括和(hé)反映變壓器(qì)內(nèi)部故障的(de)所有(y§‌ǒu)形态，所以，它還(hái)在不(bù)斷的(de)發展的(de)積¶€累經驗，并繼續進行(xíng)改良，其發展方向之一(yī)是(shì€ )通(tōng)過把比值法與故障穩定的(de)關系變為(wèi)模糊關系矩陣來(lái)判斷×₹↑↕，以便更全面的(de)反映故障信息。

四、三比值法診斷故障的(de)步驟

我國(guó)DL/T711-2000《導則》指出，對(duìδ→∑)出廠(chǎng)的(de)設備，按《導則×↑​σ》規定的(de)注意值進行(xíng)比較，并注意積累數(shù)據；當根據試驗結果懷♦× 疑有(yǒu)故障時(shí)，應結合其他(tā)檢★‌ 查性試驗進行(xíng)綜合診斷。對(duì)運行(xín±↑‌Ωg)中的(de)變壓器(qì)，按下(xià)₽"述步驟進行(xíng)故障診斷：

1.将試驗結果的(de)幾項主要(yào)指标(總烴、甲烷、乙炔、氫)與¶<×充油電(diàn)氣設備産氣速率注意值作(zuò)比較。短(duǎn)÷​βα期內(nèi)各種氣體(tǐ)含量迅速增加，但(dàn≥∏✔)尚未超标的(de)數(shù)據，也(yě)可(kě)診斷為(§♥wèi)內(nèi)部有(yǒu)異常狀況；有(yǒu)的(de)設備因某種原因使氣體☆™×$(tǐ)含量基值較高(gāo)，但(dàn)增長(cháng)速率低(dī)于産氣率注意值的(de λ)，仍可(kě)認為(wèi)是(shì)正常設備。

2.當認為(wèi)設備內(nèi)部存在故障時(₽ shí)，可(kě)用(yòng)特征氣體±λα♠(tǐ)法、三比值法和(hé)其他(tā)方法并參考溶解氣體(t≈→ǐ)分(fēn)析解釋表和(hé)氣體(tǐ)比值的(de)圖示法，對(duì)故障®α♥β類型進行(xíng)診斷。

3.對(duì)CO和(hé)CO₂進行(xíng)診斷。

4.在氣體(tǐ)繼電(diàn)器(qì)內(nèi)出現(xiàn)氣體(tǐ)>∑§≥的(de)情況下(xià)，應将繼電(diàn)器(qì)內(nè÷¥i)氣體(tǐ)的(de)分(fēn)析結果按本節所述的(de)方法>¥進行(xíng)診斷。

5.根據上(shàng)述結果以及其他(±×>¥tā)檢查性試驗(如(rú)測量繞組直流電(diàn)阻、空(kōng)載特性試驗、絕≈α€緣試驗、局部放(fàng)電(diàn)試驗和(hé)測量微(wēi)量水(shuǐ)分(f​'≈ēn)等)的(de)結果，并結合該設備的(de)結構、運行(xíng)、檢修等情況進行(xínλ₽g)綜合分(fēn)析，診斷故障的(de)性質及部位。根據具Ω↑•÷體(tǐ)情況對(duì)設備采取不(bù)同的(d§™αe)處理(lǐ)措施(如(rú)縮短(duǎn)試驗周期，加強監視(shì)，限制(zhì)負荷¶♠γ±，近(jìn)期安排內(nèi)部檢查，立即停止運行(xíng)等)。