变压器障分析诊断研究
摘
变压器电力系统中极重部分运转否安全稳定直接影响着电力系统运转状态变压器长期运行程中发生障难免变压器潜伏性障时预测确保电力系统安全运行
文介绍变压器常见障成分析目前常诊断方法中重点阐述DGAHPLC两种方法应较广较常见检测诊断手段外运MATLAB区区外障进行仿真实验做出相应分析
关键词：变压器 障分析 障诊断
Transformer Fault Analysis and Diagnosis
Abstract
The transformer is a very important part in the power systemand its operation is safestable and reliablewhich will directly affect the operation of the power systemIn the process of transformer running over a long period of timefailure is inevitableso we need to do transformer latent fault forecast in timeso as to guarantee the safe operation of transformer
This paper introduces the general fault of transformer and the analysis of the causes as well as some commonly used diagnostic methods at present the two focused on DGA and HPLC methods they are widely used now and more common diagnostic testing toolsIn addition using MATLAB to areas outside the fault simulation experiment was carried out and make the corresponding analysis
Key Words transformer failure analysis fault diagnosis
目 录
摘 I
Abstract II
目 录 III
图清单 IV
表清单 IV
1绪 1
11研究背景意义 1
12国外研究现状发展动态 1
13 文容 3
2 变压器常见障原分析 4
21 短路障 4
22 放电障 4
23 绝缘障 6
3变压器障诊断方法研究 8
31 变压器障油中气体色谱检测技术 8
32 电力变压器绝缘老化检测技术 10
33 电力变压器局部放电障检测技术 11
34电力变压器载分接开关检测技术 12
4 变压器仿真 13
41 仿真变压器空载合闸时励磁涌流 13
42 仿真变压器外部障 17
5 结 23
6 致谢 24
参考文献 25
图清单
图序号
图名称
页码
图41
变压器模型
图42
示波器模块
图43
模型窗口参数
图44
变压器参数
图45
EM参数设置
图46
UM参数设置
图47
空载合闸三相励磁波形
图48
变压器区区外障模型
图49
运算示波器模块
图410
模型窗口参数设置
图411
EM参数设置
图412
QF1参数设置
图413
区障波形
图414
区外障波形
表清单
表序号
表名称
页码
表21
运行变压器性质标准
7
表31
气体成分含量障类型关系
9
表32
改良三值法编码规
10
表33
改良三值法障类型判断
11
表34
变压器油中糖醛含量参考值
12
1绪
11研究背景意义
着时代发展科技进步国国民生活水指数日益升电力需求量逐渐增加解决电力需求量问题迫眉睫电力需求量推动着国电网建设规模发展容量超高压已成电力系统发展方变压器电网中缺部分具电压变换电气隔离稳压电传输作正常运行会保证电力系统安全稳定优质运行
着工业发展加快口增长直线升国电需求断提高阶段配备电力设备求越越高变压器发生障性越越外变压器受制造材料规格环境等素影响运行状态变较复杂难确定果变压器发生障情况稍稍严重会造成部分电力系统瘫痪影响工业生产日常生活2001年变压器绝缘老化严重造成电网公司非计划停运次数216次相关部门指标然年国供电率已挺高欧美国家9999供电率存着定差距保证工业发展日常生活必须断深入研究变压器进行障分析进行汇总根相应障进行诊断研究提高身素养积累相关验遇突发事件时够早检测解出变压器中潜伏性障提升变压器运行稳定性
12国外研究现状发展动态
目前世界国变压器障诊断方法种样根结底分两类传统方法该方法包括变压器预防性电气试验特征气体判法予特征气体值法二较智方法类似模糊逻辑方法工神网络专家系统支持量机遗传算法等述两种诊断方法具体介绍
121 变压器障诊断传统方法研究现状
（1）变压器预防性电气试验
预防性试验确保电网运行效方法电力设备正常运行维护工作中重环节根相关规定包括绕组直流电阻检测线圈绝缘吸收绝缘油检测色谱分析铁芯绝缘电阻检测等
（2）特征气体判法
判断变压器障类型时常常会采特征气体判法变压器出现障时般会产生等特殊气体气体遇变压器油会发生溶解根油中溶解气体种类含量判断出障类型气体量少时候太会种方法
（3）基特征气体值法
处说值法包括三值法四值法改良三值法编码值法等判简单明定局限性判断单问题种障问题叠加起时法做出准确判断
122 变压器障诊断智方法研究现状
（1） 模糊逻辑方法
障征兆原间关系难确定模糊逻辑方法便利点进行障诊断建立逻辑运算模糊关系模糊理基础[1]文献[2]中变压器障诊断基模糊数学概率建立障特点障发生前预兆间存果关系模型诊断结果更加精准文献[3]中变压器障诊断基三值法模糊隶属度函数解决区间划分时原三值法边界点确定性导致误判问题样提高诊断准确性文献[4]模糊模式识气相色谱结合起进行障诊断样效果文献[5]基变压器部件诊断运模糊理搭建诊断模型举例证实该模型实性
（2） 专家系统
专家系统结合热AIPC技术运专家知识验推理然进行模拟做出决策年方法迅速发展效解决单方法诊断时会出现局限性文献[6]神网络模糊理相结合构造专家系统障诊断结果更加准确种方法诊断结果完全确定毕竟专家知识获取表述难做完全致
（3） 工神网络
工神网络类脑处理信息快速化高度集成化神节点互相关联然处理信息种方法具行处理学记忆非线性映射适应力等特点工神网络原理基种非线性映射变压器障产生特征气体障类型刚相符工神网络应变压器障诊断中国外工神网络应障诊断实性越越高效果普遍较
（4） 支持量机
支持量机通常说SVMSVM社会较先进种机器学方法够效解决变压器障问题开始解决模式识方面问题研究者学探索应解决变压器障领域SVM处理变压器采集数技术样时具明显优势原样数量少时SVM具强适应力快速数进行分类提高数计算力点解决变压器问题极方便
（5）遗传算法
遗传算法基生物进化理够进行全局搜索特解决全局优化问题常常会神网络结合起解决变压器障诊断问题够效提高诊断速度精度
13 文容
文介绍变压器常见障类型原分析变压器障诊断方法研究时运MATLAB变压器障进行仿真具体安排：
第1章 介绍文研究背景意义阐述国外变压器障诊断发展现状
第2章 介绍变压器常见障原分析
第3章 介绍变压器障诊断方法研究
第4章 利MATLAB搭建变压器区障区外障模型通波形分析验证已知结正确性
进行总结概括说明文情况价值阐明优点指出存问题改进方
2 变压器常见障原分析
油浸式变压器发生障外油箱部外部两种变压器油箱部发生种障部障变压器油箱外部绝缘套引出线发生种障外部障章会具体阐述现较常见变压器障会产生原进行分析说明
21 短路障
处说短路障指变压器出口处种原发生短路面会进行具体述
1短路电流引起绝缘热障
变压器正常运行程中果突然出现短路问题绕组中会流短路电流值约额定值数十倍会散发热量变压器温度升高果时变压器性够稳定话变压器绝缘材料会受影响轻影响绝缘性重发生击穿事单相接短路两相接短路两相短路三相短路较常见出口短路形式中三相短路短路电流
2短路电动力引起绕组变形障
变压器运行中发生短路时果短路电流电力系统中继电保护装置便会正确动作保护电路时绕组会发生轻微形变相反短路电流话继电保护立动作时绕组会严重变形甚损坏[8]绕组发生轻微变形时需时进行检修然话受短路电流长期影响次次击会损坏变压器提高变压器抗短路力需诊断绕组变形程度制订合理变压器检修周期
分析发生障事变压器知绕组变形会直接引起变压器障果变压器发生严重变形没检测处持续运行状态引发事说停电严重话会变压器烧毁引起绕组变形原种样绕组机械结构强度足者承受部外部击力中电动力影响
22 放电障
发生放电障时放电量会便局部放电火花放电高量放电
221变压器局部放电障
局部放电定义电压作绝缘部气隙油膜者导体边缘发生非贯穿性放电现象[10]初期种低量放电变压器中绝缘介质气体油点划分气泡局部放电油中局部放电绝缘介质外绝缘部位会分电极尖端油角间隙固体绝缘中空穴等局部放电放电量相产生气体会目前电测法超声测法化学测法较常见测量局部放电方法
222变压器火花放电障
放电量密度＞106 C数量级时变压器会发生火花放电起两种悬浮电位油中杂质面会进行具体阐释：
（1）悬浮电位引起火花放电：电网中某设备部分金属结构生产程中存定问题加设备运输长期机械运转极会接触良失接处高低压电极间处电位悬浮电位种部件四周存着密集场强附固体介质会烧坏炭化绝缘油分解出量特征气体悬浮放电发生处高电位金属部件发生处低电位部件
（2）油中杂质引起火花放电：油中存杂质引起火花放电障概率悬浮电位处说杂质指水分纤维质等根相关资料知水介电常数变压器油电场中先发生极化现象油中杂质杂质电场力吸引会电极方序排列排列方式类似桥称杂质桥介电常数变压器油导电率变压器油油中电场会畸变样油中电场会纤维较介电常数变时变压器油场强作处游离状态状态会产生气体导致量气泡产生气泡存油游离更加厉害样直循环变压器油箱中便含量气泡油气泡会形成气体通道油分子间存间隙种情况容易发生火花放电见电压较低情况发生火花放电障理说火花放电障较容易发现处理起相容易需时刻注意发展程度免发生绝缘击穿
223变压器电弧放电障
电弧放电称高量放电产生量密度目前常见电弧放电闪络绕组匝层间绝缘击穿等
电弧放电障时量高度集中会迅速产生气体气体会导致放电量电子便会形成电子崩会形式电介质进行击固体纸绝缘法承受样击便会烧坏金属材料样会受影响损伤障严重时会烧损设备甚引起爆炸事难预测常常会突然爆发
综合述三种放电障出间联系区区障发生时三者放电量密度外产生气体成分种类少相联系火花放电电弧放电局部放电发展间着定果关系变压器发生障瞬间慢慢发展通常时刻存着种障排种障情况需根具体情况然做出相应判断
23 绝缘障
231固体纸绝缘障
绝缘垫绝缘绑扎带绝缘卷绝缘板绝缘纸等构成固体纸绝缘油浸式变压器缺少固体纸绝缘纤维素构成中纤维素聚合度新纸通常千三百左右变二百五十左右时机械强度会降低概低新纸半150～200时表示纸极度老化绝缘纸老化会生成水氧化碳二氧化碳次糠醛会损伤电气设备甚腐蚀设备中金属材料纤维材料长期难免会出现聚合度降收缩脆裂情况会导致纸纤维劣化固体绝缘老化逆转绝缘材料寿命决定变压器年限变压器进行选择时方面考虑仅机械性考虑电绝缘性外良老化特性
232液体油绝缘障
液体绝缘指变压器油绝缘油浸式变压器基具备特点：电气绝缘强度高设备体积质量轻热传递性散热力具较高冷降温水变压器部氧化速度慢寿命长
变压器油定求众周知传热力绝缘性求良外需达表21示标准：
通常变压器中绝缘油石油步步提取炼制制取绝缘油纯净含杂质杂质成分种碳氢化合物树脂酸等成分均具稳定性外部素影响断发生氧化绝缘油氧化程般说较缓慢果维护二十年老化油中通常会混入金属杂质气体等会加快油氧化速度油劣化
变压器油质发生改变程中会历污染劣化两阶段变压器油会混入水分杂质污染油氧化毫关系油受污染首先会受影响绝缘性会降低样会降低油击穿场强时介质损失角会变油发生氧化快会劣化阶段处氧化指纯净油中碳氢化合物发生氧化反应油中杂质导致氧化反应速率急剧升情况处说杂质金属粉屑全封闭式变压器实达理想状态部然存着极少量氧氧特容易溶解油溶解气体中占高
3变压器障诊断方法研究
31 变压器障油中气体色谱检测技术
311 DGA技术分析
现变压器诊断障程中某局部障发热缺陷电气试验方法通常难发觉量障诊断实践证明果想更快更发现变压器异常DGA方法选择外DGA针障发展程度做出相应判断挽救措施
温度发生变化时烃类气体产生速率会变化温度定时某气体产生速率会达值油色谱分析原理温度升高程中产生速率快气体次甲烷乙烷乙烯乙炔说明障温度溶解气体含量关油浸纸绝缘障特征气体产生原局部热电晕电弧
变压器油固体绝缘整机械运转程中会发生老化变质情况分解出少量气体表31展示便变压器发生障时气体成分含量变化
表出油中气体成分变化变化程度取决障类型程度变压器运行程中隔段时间固定期限油中溶解气体成分含量进行测量类操作够早发现油浸式变压器中潜伏障做出相应措施
利DGA数诊断变压器部障类型时需注意点：第点气体产生原种类变化进行分析汇总第二点判断变压器中否存障存需弄清障类型第三障状况进行判断应提出相应处理措施
312 基DGA变压器障类型判断
1 特征气体法
特征气体法根产生气体特征进行判断果产生气体中总烃含量高话说明时局部放电障低放电障做进步分析果氢气含量超甲烷含量较高话说明时局部放电障种情况产生气体中少量乙烯乙烷果总烃中部分乙炔氢烃中部分氢气含少部分乙烯乙烷话表明出现低放电障果产生气体中总烃含量高话高放电障热障高放电障时产生氢气含量高乙炔更占总烃绝数热障三种产生气体点总烃中含量甲烷乙烯区低温热时甲烷含量相较乙烯说更乙炔含量微微甚没中温热时甲烷含量氢气倍乙烷通常含量少乙烯高温热时乙烷含量远远少乙烯乙炔含量超乙烯含量百分十
2 改良三值法
现阶段改良三值法相较前三值法四值法判断障准确率更高够达百分八十表32表33分展示编码规障类型判断判断方法
32 电力变压器绝缘老化检测技术
变压器固体绝缘成分纤维素老化会生成部分机物机物机物包括氧化碳二氧化碳机物糠醛通测量该机物机物含量绝缘纸聚合度等方法查阅相关数变压器绝缘老化缺陷进行诊断纤维素绝缘纸构成部分分子葡萄糖基单体聚合便测量油中糠醛浓度绝缘纸发生老化时纤维素进行样变化程：葡萄糖聚合物高温水解氧化影响会发生解聚样便会生成葡萄糖单糖稳定会继续水解样便氧环化合物糠醛中种成分够绝缘油中溶解外部素影响发生裂解时便会糠醛特征液体
高效液相色谱法称HPLCHigh Performance Liquid Chromatography缩写根HPLC测定油中糠醛含量诊断结果分三类：第类果已知存部障判断否固体绝缘关第二类否产生低温热现象存绝缘局部老化情况第三类设备绝缘老化老化程度做出判断
利HPLC测出油中糠醛含量测量结果推断出绝缘纸否老化老化情况外根糠醛产生速率进步推断老化速率糠醛分析优点：提取样方法较简单样需量少保存较方便分析程中变压器需停电样会轻易散失糠醛油老化产物缺点油进行处理时脱气者生处理糠醛部分会损失损失较
进行糠醛含量检测时根表34作出相应判断果糠醛含量超表中数视老化速度问题必须连续检测注意糠醛含量增长率
糠醛量样值4时表明绝缘老化严重时需检测绝缘纸聚合度然进行综合判断研究观点研究表明糠醛量12时绝缘便劣化严重超35时变压器绝缘已起作
通绝缘纸聚合度测量推断出变压器剩余寿命种方法早应纸聚合度决定劣化程度温度水分氧化作会发生降解分子断裂葡萄糖单体数量会减少里葡萄糖单体数量纸聚合度
33 电力变压器局部放电障检测技术
变压器局部放电检测技术包含种方式常感应加压方式通常说试验电压高变压器额定电压电源频率常取150~250Hz样防止铁芯出现饱现象
局部放电信号两种引出方法：种高压套末屏引出种考虑没末屏情况耦合电容器代测阻抗测试仪器相连测试仪器会显现出放电量值校正放电量进行较知道局部放电放电量新标准中延长局部放电试验中电压持续时间时增加短时工频感应试验电压
局部放电测试包含种方法采电气法超声波法电气法时相关规定测试点加压变压器整体绝缘处高压作样暴露放电缺陷超声波法种新型试验手段帮助确定放电位置目前测试仪器性技术限放电量具体数值难确定应范围较
牢记实验方法步骤判断熟知变压器结构准确诊断结果样利初步障分析更快找出部分发生障然针障部位做出相应措施进行障部位检测时首先检查变压器附件确定否存障没障进行步检查检查变压器体分接开关否存障时检查方法放油进箱吊罩检查两种两种方法优势放油进箱检查方法省时省力相较吊罩检查言检查二选择该方法存缺点该方法需进箱检查员技术具高素质足够细心检查部位够全面
34电力变压器载分接开关检测技术
目前载调压变压器领域应载调压变压器运行更加稳定载分接开关做勤检测常维护快检修
载分接开关组成部分选择开关切换开关度限流装置选择开关选择变压器调压分接头切换开关带负载情况进行切换达调压目切换开关工作时渡电抗电阻会触头断开瞬间接入渡限流装置中达限流目阻止短路发生渡电抗器安装位置较局限正常放置变压器油箱部果跨桥话调压级数便够增加电抗器长期接电耗电量教难熄弧逐渐体积质量轻电阻式代
载分接开关检测障修复需进行试验：检测触头接触压力测量转动力矩检测触头接触电阻检查开关动作序分离角外施耐压试验检测渡时间三相期
4 变压器仿真
文模型建立双测电源双绕组变压器图41示：
图41 变压器模型
41 仿真变压器空载合闸时励磁涌流
方便观察增加示波器模块图42示：
图42 示波器模块
411 仿真参数设置
模型窗口参数设置图43：
图43 模型窗口参数
三相电源EM参数设置图44示ENEM相位相差10°设置相
图44 EM参数设置
变压器采三相两绕组模型选择饱铁芯参数设置图45示：
图45 变压器参数
UM参数设置图46示UN参数UM样相电压电流互感器UN输出信号需改Vabc_NIabc_N
图46 UM参数设置
三相断路器QF1QF2控制变压器否投入Fault1系统中障模块进行仿真时改变仿真时间设置设置均默认
412 仿真波形
通模型仿真变压器空载合闸时QF1切换时间设0s仿真时间设05s仿真算法0de23tQF2Fault1切换时间设1s确保动作电源EM初相位设0°运行仿真波形图47示中次
图47 空载合闸三相励磁波形
观察波形知：刚开始时具非周期分量时间轴侧较涌流波形间存间断量高次谐波出现励磁涌流中
42 仿真变压器外部障
421 仿真模型图
图48示变压器联结方式Yd11中UMUN测量模块互感器中接收高低侧电流电压量Fault三相障模块改变Fault参数设置仿真短路情况Fault1UMUN间模拟相间短路单相接短路障Fault2 UMUN外模拟区外障时保护动作情况
图48 变压器区区外障模型
观察生成波形图判断区外障仿真图中加动作电流制动电流运算示波器模块图49示流入示波器电流次：
图49 运算示波器模块
422 仿真参数设置波形
变压器参数变UMUN参数变参数设置：
模型窗口参数设置图410：
图410 模型窗口参数
三相电源EM参数设置图411示ENEM相位相差10°设置相
图411 EM参数设置
1 变压器区障
三相断路器QF1QF2切换时间设0s图412示
图412 QF1参数设置
设置障模块Fault1电路03~05s发生三相短路Fault2动作运行仿真波形图413示次
图413 区障波形
波形图知03s时发生区三相短路时三相短路电流图中出>差动保护动作
2变压器区外障
设置障模块Fault2电路03~05s发生三相短路Fault1动作运行仿真波形图图414示次
图414 区外障波形
图414出<<差动元件会动作
5 结
文做工作总结点：
（1） 基变压器障问题研究分析常见种障障形成原指出障间存着机性确定性
（2） 介绍种现传统变压器障检测诊断方法油中色谱分析检测重点阐述检测方法指出判断通分析知变压器障发生难预测更需早进行检测潜伏性障做出相应维修处理
（3） 利MATLAB搭建仿真模型模拟变压器发生区区外障部障时变压器保护动作情况
参考文献
[1] 黄文虎等设备障诊断原理技术应[M]科学出版社1997
[2] 符杨江玉蓉崔椿洪等基模糊数学概率变压器障诊断[J]高电压技术20085(34)1040~1044
[3] 彭宁云基DGA技术变压器障智诊断系统研究[D]武汉学2004
[4] 王道勇双冠成模糊识变压器障诊断中应[J]电力动化设备1996464~65
[5] 焦振毅建文陈鹏基模糊理变压器障诊断模型研究[J]电力科学工程201228(6)：3943
[6] 周宁吕彬基神网络模糊理变压器油中气体诊断专家系统[J]东北电力技术2006825~28
[7] 张卫电机变压器修理维护[M]北京：机械工业出版社2011
[8] 丰瑞基油中溶解气体分析电力变压器障诊断研究[D]西安理工学2009
[9] 郭祯电力变压器状态检修技术研究应[D]华北电力学2014
[10] 高权电力变压器障分析诊断[D]华北电力学2008
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变压器障分析诊断研究
摘
变压器电力系统中极重部分运转否安全稳定直接影响着电力系统运转状态变压器长期运行程中发生障难免变压器潜伏性障时预测确保电力系统安全运行
文介绍变压器常见障成分析目前常诊断方法中重点阐述DGAHPLC两种方法应较广较常见检测诊断手段外运MATLAB区区外障进行仿真实验做出相应分析
关键词：变压器 障分析 障诊断
Transformer Fault Analysis and Diagnosis
Abstract
The transformer is a very important part in the power systemand its operation is safestable and reliablewhich will directly affect the operation of the power systemIn the process of transformer running over a long period of timefailure is inevitableso we need to do transformer latent fault forecast in timeso as to guarantee the safe operation of transformer
This paper introduces the general fault of transformer and the analysis of the causes as well as some commonly used diagnostic methods at present the two focused on DGA and HPLC methods they are widely used now and more common diagnostic testing toolsIn addition using MATLAB to areas outside the fault simulation experiment was carried out and make the corresponding analysis
Key Words transformer failure analysis fault diagnosis
目 录
摘 I
Abstract II
目 录 III
图清单 IV
表清单 IV
1绪 1
11研究背景意义 1
12国外研究现状发展动态 1
13 文容 3
2 变压器常见障原分析 4
21 短路障 4
22 放电障 4
23 绝缘障 6
3变压器障诊断方法研究 8
31 变压器障油中气体色谱检测技术 8
32 电力变压器绝缘老化检测技术 10
33 电力变压器局部放电障检测技术 11
34电力变压器载分接开关检测技术 12
4 变压器仿真 13
41 仿真变压器空载合闸时励磁涌流 13
42 仿真变压器外部障 17
5 结 23
6 致谢 24
参考文献 25
图清单
图序号
图名称
页码
图41
变压器模型
图42
示波器模块
图43
模型窗口参数
图44
变压器参数
图45
EM参数设置
图46
UM参数设置
图47
空载合闸三相励磁波形
图48
变压器区区外障模型
图49
运算示波器模块
图410
模型窗口参数设置
图411
EM参数设置
图412
QF1参数设置
图413
区障波形
图414
区外障波形
表清单
表序号
表名称
页码
表21
运行变压器性质标准
7
表31
气体成分含量障类型关系
9
表32
改良三值法编码规
10
表33
改良三值法障类型判断
11
表34
变压器油中糖醛含量参考值
12
1绪
11研究背景意义
着时代发展科技进步国国民生活水指数日益升电力需求量逐渐增加解决电力需求量问题迫眉睫电力需求量推动着国电网建设规模发展容量超高压已成电力系统发展方变压器电网中缺部分具电压变换电气隔离稳压电传输作正常运行会保证电力系统安全稳定优质运行
着工业发展加快口增长直线升国电需求断提高阶段配备电力设备求越越高变压器发生障性越越外变压器受制造材料规格环境等素影响运行状态变较复杂难确定果变压器发生障情况稍稍严重会造成部分电力系统瘫痪影响工业生产日常生活2001年变压器绝缘老化严重造成电网公司非计划停运次数216次相关部门指标然年国供电率已挺高欧美国家9999供电率存着定差距保证工业发展日常生活必须断深入研究变压器进行障分析进行汇总根相应障进行诊断研究提高身素养积累相关验遇突发事件时够早检测解出变压器中潜伏性障提升变压器运行稳定性
12国外研究现状发展动态
目前世界国变压器障诊断方法种样根结底分两类传统方法该方法包括变压器预防性电气试验特征气体判法予特征气体值法二较智方法类似模糊逻辑方法工神网络专家系统支持量机遗传算法等述两种诊断方法具体介绍
121 变压器障诊断传统方法研究现状
（1）变压器预防性电气试验
预防性试验确保电网运行效方法电力设备正常运行维护工作中重环节根相关规定包括绕组直流电阻检测线圈绝缘吸收绝缘油检测色谱分析铁芯绝缘电阻检测等
（2）特征气体判法
判断变压器障类型时常常会采特征气体判法变压器出现障时般会产生等特殊气体气体遇变压器油会发生溶解根油中溶解气体种类含量判断出障类型气体量少时候太会种方法
（3）基特征气体值法
处说值法包括三值法四值法改良三值法编码值法等判简单明定局限性判断单问题种障问题叠加起时法做出准确判断
122 变压器障诊断智方法研究现状
（1） 模糊逻辑方法
障征兆原间关系难确定模糊逻辑方法便利点进行障诊断建立逻辑运算模糊关系模糊理基础[1]文献[2]中变压器障诊断基模糊数学概率建立障特点障发生前预兆间存果关系模型诊断结果更加精准文献[3]中变压器障诊断基三值法模糊隶属度函数解决区间划分时原三值法边界点确定性导致误判问题样提高诊断准确性文献[4]模糊模式识气相色谱结合起进行障诊断样效果文献[5]基变压器部件诊断运模糊理搭建诊断模型举例证实该模型实性
（2） 专家系统
专家系统结合热AIPC技术运专家知识验推理然进行模拟做出决策年方法迅速发展效解决单方法诊断时会出现局限性文献[6]神网络模糊理相结合构造专家系统障诊断结果更加准确种方法诊断结果完全确定毕竟专家知识获取表述难做完全致
（3） 工神网络
工神网络类脑处理信息快速化高度集成化神节点互相关联然处理信息种方法具行处理学记忆非线性映射适应力等特点工神网络原理基种非线性映射变压器障产生特征气体障类型刚相符工神网络应变压器障诊断中国外工神网络应障诊断实性越越高效果普遍较
（4） 支持量机
支持量机通常说SVMSVM社会较先进种机器学方法够效解决变压器障问题开始解决模式识方面问题研究者学探索应解决变压器障领域SVM处理变压器采集数技术样时具明显优势原样数量少时SVM具强适应力快速数进行分类提高数计算力点解决变压器问题极方便
（5）遗传算法
遗传算法基生物进化理够进行全局搜索特解决全局优化问题常常会神网络结合起解决变压器障诊断问题够效提高诊断速度精度
13 文容
文介绍变压器常见障类型原分析变压器障诊断方法研究时运MATLAB变压器障进行仿真具体安排：
第1章 介绍文研究背景意义阐述国外变压器障诊断发展现状
第2章 介绍变压器常见障原分析
第3章 介绍变压器障诊断方法研究
第4章 利MATLAB搭建变压器区障区外障模型通波形分析验证已知结正确性
进行总结概括说明文情况价值阐明优点指出存问题改进方
2 变压器常见障原分析
油浸式变压器发生障外油箱部外部两种变压器油箱部发生种障部障变压器油箱外部绝缘套引出线发生种障外部障章会具体阐述现较常见变压器障会产生原进行分析说明
21 短路障
处说短路障指变压器出口处种原发生短路面会进行具体述
1短路电流引起绝缘热障
变压器正常运行程中果突然出现短路问题绕组中会流短路电流值约额定值数十倍会散发热量变压器温度升高果时变压器性够稳定话变压器绝缘材料会受影响轻影响绝缘性重发生击穿事单相接短路两相接短路两相短路三相短路较常见出口短路形式中三相短路短路电流
2短路电动力引起绕组变形障
变压器运行中发生短路时果短路电流电力系统中继电保护装置便会正确动作保护电路时绕组会发生轻微形变相反短路电流话继电保护立动作时绕组会严重变形甚损坏[8]绕组发生轻微变形时需时进行检修然话受短路电流长期影响次次击会损坏变压器提高变压器抗短路力需诊断绕组变形程度制订合理变压器检修周期
分析发生障事变压器知绕组变形会直接引起变压器障果变压器发生严重变形没检测处持续运行状态引发事说停电严重话会变压器烧毁引起绕组变形原种样绕组机械结构强度足者承受部外部击力中电动力影响
22 放电障
发生放电障时放电量会便局部放电火花放电高量放电
221变压器局部放电障
局部放电定义电压作绝缘部气隙油膜者导体边缘发生非贯穿性放电现象[10]初期种低量放电变压器中绝缘介质气体油点划分气泡局部放电油中局部放电绝缘介质外绝缘部位会分电极尖端油角间隙固体绝缘中空穴等局部放电放电量相产生气体会目前电测法超声测法化学测法较常见测量局部放电方法
222变压器火花放电障
放电量密度＞106 C数量级时变压器会发生火花放电起两种悬浮电位油中杂质面会进行具体阐释：
（1）悬浮电位引起火花放电：电网中某设备部分金属结构生产程中存定问题加设备运输长期机械运转极会接触良失接处高低压电极间处电位悬浮电位种部件四周存着密集场强附固体介质会烧坏炭化绝缘油分解出量特征气体悬浮放电发生处高电位金属部件发生处低电位部件
（2）油中杂质引起火花放电：油中存杂质引起火花放电障概率悬浮电位处说杂质指水分纤维质等根相关资料知水介电常数变压器油电场中先发生极化现象油中杂质杂质电场力吸引会电极方序排列排列方式类似桥称杂质桥介电常数变压器油导电率变压器油油中电场会畸变样油中电场会纤维较介电常数变时变压器油场强作处游离状态状态会产生气体导致量气泡产生气泡存油游离更加厉害样直循环变压器油箱中便含量气泡油气泡会形成气体通道油分子间存间隙种情况容易发生火花放电见电压较低情况发生火花放电障理说火花放电障较容易发现处理起相容易需时刻注意发展程度免发生绝缘击穿
223变压器电弧放电障
电弧放电称高量放电产生量密度目前常见电弧放电闪络绕组匝层间绝缘击穿等
电弧放电障时量高度集中会迅速产生气体气体会导致放电量电子便会形成电子崩会形式电介质进行击固体纸绝缘法承受样击便会烧坏金属材料样会受影响损伤障严重时会烧损设备甚引起爆炸事难预测常常会突然爆发
综合述三种放电障出间联系区区障发生时三者放电量密度外产生气体成分种类少相联系火花放电电弧放电局部放电发展间着定果关系变压器发生障瞬间慢慢发展通常时刻存着种障排种障情况需根具体情况然做出相应判断
23 绝缘障
231固体纸绝缘障
绝缘垫绝缘绑扎带绝缘卷绝缘板绝缘纸等构成固体纸绝缘油浸式变压器缺少固体纸绝缘纤维素构成中纤维素聚合度新纸通常千三百左右变二百五十左右时机械强度会降低概低新纸半150～200时表示纸极度老化绝缘纸老化会生成水氧化碳二氧化碳次糠醛会损伤电气设备甚腐蚀设备中金属材料纤维材料长期难免会出现聚合度降收缩脆裂情况会导致纸纤维劣化固体绝缘老化逆转绝缘材料寿命决定变压器年限变压器进行选择时方面考虑仅机械性考虑电绝缘性外良老化特性
232液体油绝缘障
液体绝缘指变压器油绝缘油浸式变压器基具备特点：电气绝缘强度高设备体积质量轻热传递性散热力具较高冷降温水变压器部氧化速度慢寿命长
变压器油定求众周知传热力绝缘性求良外需达表21示标准：
通常变压器中绝缘油石油步步提取炼制制取绝缘油纯净含杂质杂质成分种碳氢化合物树脂酸等成分均具稳定性外部素影响断发生氧化绝缘油氧化程般说较缓慢果维护二十年老化油中通常会混入金属杂质气体等会加快油氧化速度油劣化
变压器油质发生改变程中会历污染劣化两阶段变压器油会混入水分杂质污染油氧化毫关系油受污染首先会受影响绝缘性会降低样会降低油击穿场强时介质损失角会变油发生氧化快会劣化阶段处氧化指纯净油中碳氢化合物发生氧化反应油中杂质导致氧化反应速率急剧升情况处说杂质金属粉屑全封闭式变压器实达理想状态部然存着极少量氧氧特容易溶解油溶解气体中占高
3变压器障诊断方法研究
31 变压器障油中气体色谱检测技术
311 DGA技术分析
现变压器诊断障程中某局部障发热缺陷电气试验方法通常难发觉量障诊断实践证明果想更快更发现变压器异常DGA方法选择外DGA针障发展程度做出相应判断挽救措施
温度发生变化时烃类气体产生速率会变化温度定时某气体产生速率会达值油色谱分析原理温度升高程中产生速率快气体次甲烷乙烷乙烯乙炔说明障温度溶解气体含量关油浸纸绝缘障特征气体产生原局部热电晕电弧
变压器油固体绝缘整机械运转程中会发生老化变质情况分解出少量气体表31展示便变压器发生障时气体成分含量变化
表出油中气体成分变化变化程度取决障类型程度变压器运行程中隔段时间固定期限油中溶解气体成分含量进行测量类操作够早发现油浸式变压器中潜伏障做出相应措施
利DGA数诊断变压器部障类型时需注意点：第点气体产生原种类变化进行分析汇总第二点判断变压器中否存障存需弄清障类型第三障状况进行判断应提出相应处理措施
312 基DGA变压器障类型判断
1 特征气体法
特征气体法根产生气体特征进行判断果产生气体中总烃含量高话说明时局部放电障低放电障做进步分析果氢气含量超甲烷含量较高话说明时局部放电障种情况产生气体中少量乙烯乙烷果总烃中部分乙炔氢烃中部分氢气含少部分乙烯乙烷话表明出现低放电障果产生气体中总烃含量高话高放电障热障高放电障时产生氢气含量高乙炔更占总烃绝数热障三种产生气体点总烃中含量甲烷乙烯区低温热时甲烷含量相较乙烯说更乙炔含量微微甚没中温热时甲烷含量氢气倍乙烷通常含量少乙烯高温热时乙烷含量远远少乙烯乙炔含量超乙烯含量百分十
2 改良三值法
现阶段改良三值法相较前三值法四值法判断障准确率更高够达百分八十表32表33分展示编码规障类型判断判断方法
32 电力变压器绝缘老化检测技术
变压器固体绝缘成分纤维素老化会生成部分机物机物机物包括氧化碳二氧化碳机物糠醛通测量该机物机物含量绝缘纸聚合度等方法查阅相关数变压器绝缘老化缺陷进行诊断纤维素绝缘纸构成部分分子葡萄糖基单体聚合便测量油中糠醛浓度绝缘纸发生老化时纤维素进行样变化程：葡萄糖聚合物高温水解氧化影响会发生解聚样便会生成葡萄糖单糖稳定会继续水解样便氧环化合物糠醛中种成分够绝缘油中溶解外部素影响发生裂解时便会糠醛特征液体
高效液相色谱法称HPLCHigh Performance Liquid Chromatography缩写根HPLC测定油中糠醛含量诊断结果分三类：第类果已知存部障判断否固体绝缘关第二类否产生低温热现象存绝缘局部老化情况第三类设备绝缘老化老化程度做出判断
利HPLC测出油中糠醛含量测量结果推断出绝缘纸否老化老化情况外根糠醛产生速率进步推断老化速率糠醛分析优点：提取样方法较简单样需量少保存较方便分析程中变压器需停电样会轻易散失糠醛油老化产物缺点油进行处理时脱气者生处理糠醛部分会损失损失较
进行糠醛含量检测时根表34作出相应判断果糠醛含量超表中数视老化速度问题必须连续检测注意糠醛含量增长率
糠醛量样值4时表明绝缘老化严重时需检测绝缘纸聚合度然进行综合判断研究观点研究表明糠醛量12时绝缘便劣化严重超35时变压器绝缘已起作
通绝缘纸聚合度测量推断出变压器剩余寿命种方法早应纸聚合度决定劣化程度温度水分氧化作会发生降解分子断裂葡萄糖单体数量会减少里葡萄糖单体数量纸聚合度
33 电力变压器局部放电障检测技术
变压器局部放电检测技术包含种方式常感应加压方式通常说试验电压高变压器额定电压电源频率常取150~250Hz样防止铁芯出现饱现象
局部放电信号两种引出方法：种高压套末屏引出种考虑没末屏情况耦合电容器代测阻抗测试仪器相连测试仪器会显现出放电量值校正放电量进行较知道局部放电放电量新标准中延长局部放电试验中电压持续时间时增加短时工频感应试验电压
局部放电测试包含种方法采电气法超声波法电气法时相关规定测试点加压变压器整体绝缘处高压作样暴露放电缺陷超声波法种新型试验手段帮助确定放电位置目前测试仪器性技术限放电量具体数值难确定应范围较
牢记实验方法步骤判断熟知变压器结构准确诊断结果样利初步障分析更快找出部分发生障然针障部位做出相应措施进行障部位检测时首先检查变压器附件确定否存障没障进行步检查检查变压器体分接开关否存障时检查方法放油进箱吊罩检查两种两种方法优势放油进箱检查方法省时省力相较吊罩检查言检查二选择该方法存缺点该方法需进箱检查员技术具高素质足够细心检查部位够全面
34电力变压器载分接开关检测技术
目前载调压变压器领域应载调压变压器运行更加稳定载分接开关做勤检测常维护快检修
载分接开关组成部分选择开关切换开关度限流装置选择开关选择变压器调压分接头切换开关带负载情况进行切换达调压目切换开关工作时渡电抗电阻会触头断开瞬间接入渡限流装置中达限流目阻止短路发生渡电抗器安装位置较局限正常放置变压器油箱部果跨桥话调压级数便够增加电抗器长期接电耗电量教难熄弧逐渐体积质量轻电阻式代
载分接开关检测障修复需进行试验：检测触头接触压力测量转动力矩检测触头接触电阻检查开关动作序分离角外施耐压试验检测渡时间三相期
4 变压器仿真
文模型建立双测电源双绕组变压器图41示：
图41 变压器模型
41 仿真变压器空载合闸时励磁涌流
方便观察增加示波器模块图42示：
图42 示波器模块
411 仿真参数设置
模型窗口参数设置图43：
图43 模型窗口参数
三相电源EM参数设置图44示ENEM相位相差10°设置相
图44 EM参数设置
变压器采三相两绕组模型选择饱铁芯参数设置图45示：
图45 变压器参数
UM参数设置图46示UN参数UM样相电压电流互感器UN输出信号需改Vabc_NIabc_N
图46 UM参数设置
三相断路器QF1QF2控制变压器否投入Fault1系统中障模块进行仿真时改变仿真时间设置设置均默认
412 仿真波形
通模型仿真变压器空载合闸时QF1切换时间设0s仿真时间设05s仿真算法0de23tQF2Fault1切换时间设1s确保动作电源EM初相位设0°运行仿真波形图47示中次
图47 空载合闸三相励磁波形
观察波形知：刚开始时具非周期分量时间轴侧较涌流波形间存间断量高次谐波出现励磁涌流中
42 仿真变压器外部障
421 仿真模型图
图48示变压器联结方式Yd11中UMUN测量模块互感器中接收高低侧电流电压量Fault三相障模块改变Fault参数设置仿真短路情况Fault1UMUN间模拟相间短路单相接短路障Fault2 UMUN外模拟区外障时保护动作情况
图48 变压器区区外障模型
观察生成波形图判断区外障仿真图中加动作电流制动电流运算示波器模块图49示流入示波器电流次：
图49 运算示波器模块
422 仿真参数设置波形
变压器参数变UMUN参数变参数设置：
模型窗口参数设置图410：
图410 模型窗口参数
三相电源EM参数设置图411示ENEM相位相差10°设置相
图411 EM参数设置
1 变压器区障
三相断路器QF1QF2切换时间设0s图412示
图412 QF1参数设置
设置障模块Fault1电路03~05s发生三相短路Fault2动作运行仿真波形图413示次
图413 区障波形
波形图知03s时发生区三相短路时三相短路电流图中出>差动保护动作
2变压器区外障
设置障模块Fault2电路03~05s发生三相短路Fault1动作运行仿真波形图图414示次
图414 区外障波形
图414出<<差动元件会动作
5 结
文做工作总结点：
（1） 基变压器障问题研究分析常见种障障形成原指出障间存着机性确定性
（2） 介绍种现传统变压器障检测诊断方法油中色谱分析检测重点阐述检测方法指出判断通分析知变压器障发生难预测更需早进行检测潜伏性障做出相应维修处理
（3） 利MATLAB搭建仿真模型模拟变压器发生区区外障部障时变压器保护动作情况
参考文献
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