案列分析：电力变压器固体绝缘故障的诊断方法

为了使设备的整体尺寸保持在可接受的水平，现代变压器设计采用了更紧凑的绝缘方式，运行过程中变压器内部元件之间绝缘所需的热和电应力水平显著增加。油纸绝缘结构主要用于110kV及以上的大型电力变压器，主要绝缘材料有绝缘油、绝缘纸和纸板。
当变压器内部故障涉及固体绝缘时，无论故障性质如何，通常都被认为是相当严重的。一旦固体材料的绝缘性能受到破坏，很可能进一步发展成为主绝缘或纵向绝缘的击穿事故。因此，在故障诊断中，纤维材料的劣化所带来的影响受到特别的关注。而且如果能确定变压器异常或故障时是否涉及固体绝缘，就能初步确定故障位置，对设备维护很有帮助。
本文提出了一种变压器绝缘故障的动态分析方法，通过研究故障涉及固体绝缘时其他特征气体成分与CO、CO2的伴随增长。建立了断层气的生长模式，为预测断层的发育提供了新的判据。
1。判断固体绝缘故障的常规方法
CO和CO2是纤维材料的老化产物，一般在非故障情况下大量积累。通过分析得到的Co和CO2的含量往往很难判断是纤维材料的正常老化还是断层的分解产物。发现变压器单位纸分解溶解在油中的碳氧化物总量为(Co+CO2) ml。但已投入运行的变压器，其绝缘结构、选用材料、油纸比随电压等级、容量、型号、生产工艺等变化很大，无法一一计算出每台变压器中绝缘纸的总质量。由于实际困难，这种方法很难应用。而且分析整体老化时考虑整张纸的重量也是合理的。例如，当故障点仅涉及固体绝缘的一小部分时，很难比单独考虑CO和CO2含量更有效地使用该方法。CO/CO2的比率被用作确定故障和固体绝缘之间关系的标准。认为当CO/CO/CO2>0.33或< 0.09时，可能出现纤维绝缘击穿，这种方法在实践中有相当大的局限性。本文统计了59例过热故障和69例放电故障。结果表明，CO/CO2比值法的正确诊断率仅为49.2%，该方法对悬浮放电故障的正确诊断率较高，达到74.5%。然而，屏幕放电的阳性率仅为23.1%。
2。固体绝缘故障的动态分析方法
新的预防性试验规程规定，运行中的330kV及以上变压器每三个月分析一次油中溶解气体。但目前很多电业局都把这个时间间隔缩短到了一个月，以保证这些重要设备的安全。一些电力局已经尝试在线监测油色谱，为连续故障跟踪提供了良好的技术基础。
电力变压器中涉及固体绝缘的故障有:屏间放电、匝间短路、过载或冷却不良引起的绕组过热、绝缘浸渍不良引起的局部放电等。无论是电气故障还是过热故障，当故障点涉及固体绝缘时，在故障点释放的能量作用下，油纸绝缘会开裂并释放出CO和CO2。但它们的产生并不是孤立的，绝缘油分解必然会产生各种低分子碳氢化合物和氢气。通过分析每种特征气体伴随CO和CO2的增长，可以判断故障的原因。
需要一个量化的标准来判断断层的每一种特征气体是否伴随着CO和CO2含量的增加。本文通过对变压器连续色谱监测结果的相关性分析，得出本标准的统计描述。这样可以克服溶解气体累积效应的影响，消除测量的随机误差干扰。