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三比值法的基本原理及方法

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采用特征氣體法結(jié)合可燃?xì)怏w含量法,可做出對(duì)故障性質(zhì)的判斷,但還必須找出故障產(chǎn)氣組分含量的相對(duì)比值與故障點(diǎn)溫度或電場(chǎng)力的依賴(lài)關(guān)系及其變化規(guī)律。為此,人們?cè)谟锰卣鳉怏w法等進(jìn)行充油電氣設(shè)備故障診斷的過(guò)程中,經(jīng)不斷的總結(jié)和改良,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在熱力動(dòng)力學(xué)原理和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,相繼推薦了三比值法和改良的三比值法。我國(guó)現(xiàn)行的DL/T722-2000《導(dǎo)則》推薦的也是改良的三比值法。
    一、三比值法的原理
    通過(guò)大量的研究證明,充油電氣設(shè)備的故障診斷也不能只依賴(lài)于油中溶解氣體的組分含量,還應(yīng)取決于氣體的相對(duì)含量;通過(guò)絕緣油的熱力學(xué)研究結(jié)果表明,隨著故障點(diǎn)溫度的升高,變壓器油裂解產(chǎn)生烴類(lèi)氣體按CH4→C2H6→C2H4→C2H2的順序推移,并且H2是低溫時(shí)由局部放電的離子碰撞游離所產(chǎn)生。基于上述觀點(diǎn),產(chǎn)生以CH4/H2,C2H6/CH4,C2H4/C2H6,C2H2/C2H4的比值為基礎(chǔ)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熱分解的溫度范圍,于是IEC降其刪去而推薦采用三比值法。隨后,在人們大量應(yīng)用三比值法的基礎(chǔ)上,IEC對(duì)與編碼相應(yīng)的比值范圍、編碼組合及故障類(lèi)別做了改良,得到目前推薦的改良三比值法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)三比值法)。
    由此可見(jiàn),三比值法的原理是:根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)油、絕緣在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對(duì)濃度與溫度的相互依賴(lài)關(guān)系,從5種特征氣體中選取兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組成三對(duì)比值,以不同的編碼表示;根據(jù)表1-1的編碼規(guī)則和表1-2的故障類(lèi)型判斷方法作為診斷故障性質(zhì)的依據(jù)。這種方法消除了油的體積效應(yīng)的影響,使判斷充油電氣設(shè)備故障類(lèi)型的主要方法,并可以得出對(duì)故障狀態(tài)較可靠的診斷。表1-1 和表1-2是我國(guó)DL/T722-2000《導(dǎo)則》推薦的改良的三比值法(類(lèi)似于IEC推薦的改良的三比值法)的編碼規(guī)則和故障類(lèi)型的判斷方法。

表1-1 編碼規(guī)則
氣體范圍
比值范圍的編碼
C2H2/C2H4
CH4/H2
C2H4/C2H6
<0.1
0
1
0
≥0.1~<1
1
0
0
≥1~<3
1
2
1
≥3
2
2
2
表1-2 故障類(lèi)型判斷方法
編碼組合
故障類(lèi)型判斷
故障實(shí)例
C2H2/C2H4
CH4/H2
C2H2/C2H6
0
0
1
低溫過(guò)熱(低于150℃)
絕緣導(dǎo)線(xiàn)過(guò)熱,注意CO和CO2的含量及CO2/CO的值
2
0
低溫過(guò)熱(150~300℃)
分解開(kāi)關(guān)接觸不良,引線(xiàn)夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良,渦流引起銅過(guò)熱,鐵芯漏磁,局部短路,層間絕緣不良、鐵芯多點(diǎn)接地等。
2
1
中溫過(guò)熱(300~700℃)
0,1,2
2
高溫過(guò)熱(高于700℃)
1
0
局部放電
高溫度、含氣量引起油中低能量密集的局部放電
2
0,1
0,1,2
低能放電
引線(xiàn)對(duì)電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電,分解抽頭引線(xiàn)和油隙閃絡(luò),不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的電火花放電
2
0,1,2
低能放電兼過(guò)熱
1
0,1
0,1,2
電弧放電
線(xiàn)圈匝間、層間短路、相間閃
2
0,1,2
電弧放電兼過(guò)熱
線(xiàn)圈匝間、層間短路、相間閃絡(luò)、分接頭引線(xiàn)間油隙閃絡(luò)、引起對(duì)箱殼放電、線(xiàn)圈熔斷、分接開(kāi)關(guān)飛弧、因環(huán)路電流引起電弧、引線(xiàn)對(duì)其他接地體放電等。

 同時(shí),DL/T722-2000《導(dǎo)則》還提示利用三對(duì)比值的另一種判斷故障類(lèi)型的方法,即溶解氣體分析解釋表(表1-3)和解釋簡(jiǎn)表(表1-4)。
    表1-3是將所有故障類(lèi)型分為6種情況,這6種情況適合于所有類(lèi)型的充油電氣設(shè)備,氣體比值的極限依賴(lài)于設(shè)備的具體類(lèi)型,可稍有不同;表1-3顯示D1和D2兩種故障類(lèi)型之間既有重疊又有區(qū)別,這說(shuō)明放電的能量有所不同,必須對(duì)設(shè)備采取不同的措施。表1-4給出了粗略的解釋?zhuān)瑢?duì)于局部放電,低能量或高能量放電以及熱故障可有一個(gè)簡(jiǎn)便粗略的區(qū)別。

表1-3 溶解氣體分析解釋表
情況
特征故障
C2H2/C2H4
CH4/H2
C2H2/C2H6
DP
局部放電
NS
<0.1
<0.2
D1
低能量局部放電
>1
0.1~0.5
>1
D2
高能量局部放電
0.6~2.5
0.1~1
>2
T1
熱故障t<300℃
NS
>1但NS>1
<1
T2
熱故障300℃<t<700℃
<0.1
>1
1~4
T3
熱故障t>700℃
<0.2
>1
>4
    ①NS表示無(wú)論什么數(shù)值均無(wú)意義。

 注:1.上述比值在不同地區(qū)可稍有不同;
        2.以上比值在至少上述氣體之一超過(guò)正常值并超過(guò)正常值增長(zhǎng)速率時(shí)才增長(zhǎng)有效;
        3.在互感器中CH4/H2<0.2時(shí)為局部放電。在套管中CH4/H2<0.7為局部放電;
        4.氣體比值落在極限范圍之外,而不對(duì)應(yīng)于本表中的某個(gè)故障特征時(shí),可認(rèn)為是混合故障或一種新的故障。這個(gè)新的故障包含了高含量的背景氣體水平。在這種情況下,本表不能提供診斷。但可以使用圖示法給出直觀的、在本表中最接近的故障特征。


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