配电变压器老化诊断技术
配电变压器老化诊断技术分析
配电变压器的老化原因有电场、热、光、水、盐等。老化的表现形式中，以绝缘强度下降最为突出。下面阐述应用fmea(老化形式及影响分析)法在线诊断柱上变压器老化的技术。
一 fmea法原理
首先根据变压器的结构及材料找出老化的所有形式，研究老化的主要原因和对变压器材料的影响。然后按表1～3的标准，分别评出“出现频率”、“严重程度”.“检查难易程度”，选定出“危险性级别”是由上述三个标准的分数乘积来评定。柱上变压器的fmea法示于表4.在表上造定“危险性级别”高的老化方式用“○”符号表示。由表中可见，“危险性级别”高的老化材料是绝缘纸和绝缘油.
二、老化过程
线圈的绝缘纸是由纤维分子构成的;由于热和氧气的作用而老化。在老化过程中，纤维的分子低分子变化，平均聚合度降低而产生co2、co和h2o等。
绝缘油因氧气的存在而变化，另一方面由于油温上升以及和铜、铁等金属的接触而更加速老化进程，结果分解出气体和产生油渣。
由于绝缘纸和绝缘油的上述老化，于是在油中便溶解和悬浮着表5的生成物。
为了寻找在线检测老化的方法，将组成柱上变压器的材料——绝缘纸、线圈、铁芯等，按实物同一比例密封于容器内，进行加速热老化试验，观察绝缘纸的热老化特性及溶于油中的气体的变化情况.试验条件：a)加热温度125℃，b)加热时间2个月; 4个月、 6个月。试验方法，将3个取样装入恒温槽内加热，经2个月、4个月、6个月时间分别取出一个取样、测定绝缘纸、绝缘油以及老化生成物的特性变化情况。另外将一个取样在常温放置2个月后进行与加热取样相同的测试，其结果作为0个月的初始值。
试验结果表明，随着热老化时间加长，绝缘油的酸值明显增大，但看不出击穿电压有明显下降的趋势，而且试样之间无多大区别。绝缘纸的拉伸强度，聚合度都下降，但击穿电压基本不降低。co2+co的生成量明显增加。
通常，绝缘纸的聚合度到达20%时，低的机械强度就基本消失了，因此可将此值作为寿命标准。但考虑到安全裕量，实际上是以聚合度为30%作为判断老化的标准。
为测定绝缘纸的聚合度而从运行着的变压器中取出绝缘纸是不可能的。但是，在热老化时生成的气体则是很容易知道的。根据多种研究证明，co2，co的生成量和绝缘纸的聚合度有非常密切的关系。因此，可利用这种对应关系，通过co2、co的生成量来换算聚合度.其结果是聚合度为30%时，对应的co2十co的生成量是1.0ml/g(毫升/克)。因此，可以1.0ml/g作为判断老化的标准。由此可见，变压器老化的在线检测，只要检测老化过程中co2+ co的生成量就可以了.
三、柱上变压器老化的在线检测
研究的结果表明：超声波传感器和ct能检测变压器的局部放电，接触燃烧式气体传感器可检测老化过程中产生的可燃气体.
将超声波传感器安装在变压器油箱外侧。或将ct安装在接地线上检测局部放电，都用mca(多路分析仪)测定和分析局部放电时峰值达到电晕电平的放电脉冲的出现个数。用这种方法诊断了安装使用很久的变压器的老化，然后将其中9台拆下并解体调查，其结果示于表6。由此可见，这种方法是精度较高的一种诊断技术。
将手提接触燃烧式气体传感器与变压器的排油管连接，由本传感器检测出从高分子膜分离出来的 6种气体( h2、ch4、c2h6、c2h4、c2h2、co)，根据这 6种成分的气体的绝对量有无异常，各成分的比例和co的量，用微型计算机便可推算出变压器的异常状态。由于本传感器使用高分子透气膜分离溶解于油中的气体，因而需要一定的时间(约一周)，但结果表明，用本方法的测量精度和色谱分析装置的测量精度是相同的，详见附图。
上述利用局部放电和可燃性气体传感器的柱上变压器老化在线诊断技术，在老化过程中检测发生的现象，从而预测变压器的老化是可行的。但今后还要进一步研究提高局部放电的诊断精度。
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一 fmea法原理
首先根据变压器的结构及材料找出老化的所有形式，研究老化的主要原因和对变压器材料的影响。然后按表1～3的标准，分别评出“出现频率”、“严重程度”.“检查难易程度”，选定出“危险性级别”是由上述三个标准的分数乘积来评定。柱上变压器的fmea法示于表4.在表上造定“危险性级别”高的老化方式用“○”符号表示。由表中可见，“危险性级别”高的老化材料是绝缘纸和绝缘油.
二、老化过程
线圈的绝缘纸是由纤维分子构成的;由于热和氧气的作用而老化。在老化过程中，纤维的分子低分子变化，平均聚合度降低而产生co2、co和h2o等。
绝缘油因氧气的存在而变化，另一方面由于油温上升以及和铜、铁等金属的接触而更加速老化进程，结果分解出气体和产生油渣。
由于绝缘纸和绝缘油的上述老化，于是在油中便溶解和悬浮着表5的生成物。
为了寻找在线检测老化的方法，将组成柱上变压器的材料——绝缘纸、线圈、铁芯等，按实物同一比例密封于容器内，进行加速热老化试验，观察绝缘纸的热老化特性及溶于油中的气体的变化情况.试验条件：a)加热温度125℃，b)加热时间2个月; 4个月、 6个月。试验方法，将3个取样装入恒温槽内加热，经2个月、4个月、6个月时间分别取出一个取样、测定绝缘纸、绝缘油以及老化生成物的特性变化情况。另外将一个取样在常温放置2个月后进行与加热取样相同的测试，其结果作为0个月的初始值。
试验结果表明，随着热老化时间加长，绝缘油的酸值明显增大，但看不出击穿电压有明显下降的趋势，而且试样之间无多大区别。绝缘纸的拉伸强度，聚合度都下降，但击穿电压基本不降低。co2+co的生成量明显增加。
通常，绝缘纸的聚合度到达20%时，低的机械强度就基本消失了，因此可将此值作为寿命标准。但考虑到安全裕量，实际上是以聚合度为30%作为判断老化的标准。
为测定绝缘纸的聚合度而从运行着的变压器中取出绝缘纸是不可能的。但是，在热老化时生成的气体则是很容易知道的。根据多种研究证明，co2，co的生成量和绝缘纸的聚合度有非常密切的关系。因此，可利用这种对应关系，通过co2、co的生成量来换算聚合度.其结果是聚合度为30%时，对应的co2十co的生成量是1.0ml/g(毫升/克)。因此，可以1.0ml/g作为判断老化的标准。由此可见，变压器老化的在线检测，只要检测老化过程中co2+ co的生成量就可以了.
三、柱上变压器老化的在线检测
研究的结果表明：超声波传感器和ct能检测变压器的局部放电，接触燃烧式气体传感器可检测老化过程中产生的可燃气体.
将超声波传感器安装在变压器油箱外侧。或将ct安装在接地线上检测局部放电，都用mca(多路分析仪)测定和分析局部放电时峰值达到电晕电平的放电脉冲的出现个数。用这种方法诊断了安装使用很久的变压器的老化，然后将其中9台拆下并解体调查，其结果示于表6。由此可见，这种方法是精度较高的一种诊断技术。
将手提接触燃烧式气体传感器与变压器的排油管连接，由本传感器检测出从高分子膜分离出来的 6种气体( h2、ch4、c2h6、c2h4、c2h2、co)，根据这 6种成分的气体的绝对量有无异常，各成分的比例和co的量，用微型计算机便可推算出变压器的异常状态。由于本传感器使用高分子透气膜分离溶解于油中的气体，因而需要一定的时间(约一周)，但结果表明，用本方法的测量精度和色谱分析装置的测量精度是相同的，详见附图。
上述利用局部放电和可燃性气体传感器的柱上变压器老化在线诊断技术，在老化过程中检测发生的现象，从而预测变压器的老化是可行的。但今后还要进一步研究提高局部放电的诊断精度。
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