CN102680890B - 变压器有载分接开关故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油浸式变压器有载分接开关故障诊断的方法，属于电气设备故障诊断领域。该方法采用油中溶解气体诊断变压器分接开关故障，用油中溶解气体及其比值构成5个判据，相应的分析方法有5步，分别用于判断变压器分接开关正常操作、大量操作、低能放电、高能放电、过热、轻微结焦和严重结焦几种状态。该方法可以用于分接开关实时状态监测和故障诊断，也可以用于离线故障诊断。本发明能比较准确地发现变压器分接开关的不正常状态和潜在故障，及时告警，避免变压器分接开关故障，保障电力系统和变压器的运行安全，提高供电可靠性。本发明使用方便，故障诊断准确率高，解决了油浸式变压器分接开关故障诊断的难题。
Description
技术领域
本发明涉及油浸式变压器分接开关状态监测和故障诊断方法，属于电气设备故障诊断领域。
背景技术
变压器是非常重要的电气设备，变压器故障将严重影响电力系统的安全性和供电可靠性。有载调压变压器的分接开关是运动部件，在操作过程中会出现电弧，容易损坏。变压器故障中有大约一半是由分接开关引起的，因此分接开关的故障诊断有利于变压器的安全运行。
油中溶解气体分析法是油浸式变压器故障诊断的有效方法，但是将这种方法用于分接开关故障诊断时却遇到了困难。因为分接开关在切换过程中出现的电弧也会改变油中溶解气体的浓度，所以难于与电弧放电故障区分。分接开关故障诊断的研究成果很少，还没有比较完善的分接开关故障诊断方法。IEEE 标准“IEEE Std C57.139-2010”是关于变压器分接开关的油中溶解气体分析的标准。这个标准只能用于区分分接开关的正常状态、轻微故障和故障三种情况，而不能判断故障类型。
发明内容
本发明的目的是提供一种油浸式变压器分接开关状态监测和故障诊断方法，根据分接开关油室中溶解气体成分不仅能监测变压器分接开关是处于正常状态还是不正常状态，而且能判断出故障类型。
油中溶解气体主要有H2，CH4，C2H2，C2H4，C2H6，CO和CO2等，单位是μL/L。根据这些气体成分可以计算得到：TDHG = CH4+C2H6+C2H4，%C2H2=100C2H2/D，
%C2H4=100C2H4/D，%CH4=100CH4/D，其中D=C2H2+C2H4+CH4。
本发明采用的技术方案如下：
变压器有载分接开关故障诊断方法，包括以下步骤：
(1) 获得分接开关油室中油中溶解气体的含量，并且计算TDHG、%C2H2、%C2H4和%CH4的值；
(2) 用第一个判据诊断分接开关是否处于正常操作状态：如果第一个判据成立，表示分接开关处于正常操作状态，诊断结束；如果第一个判据不成立，则转入下一步；
(3) 用第二个判据诊断分接开关是否在没有换油的情况下进行了大量操作：如果第二个判据成立，那么分接开关在没有换油的情况下进行过大量操作，诊断结束；如果第二个判据不成立，则转入下一步；
(4) 判断第三个判据是否成立：如果第三个判据成立，则分接开关发生了低能放电或高能放电，转入下一步；如果第三个判据不成立，则分接开关出现了过热或结焦，转入第（6）步；
(5)判断第四个判据是否成立：如果第四个判据成立，则分接开关发生了低能放电；如果第四个判据不成立，则分接开关发生了高能放电，诊断结束；
(6)判断第五个判据是否成立：如果第五个判据成立，则分接开关出现了过热或轻微结焦；如果第五个判据不成立，则是严重结焦，诊断结束。
所述判据中的比较量为油中溶解气体含量、TDHG、%C2H2、%C2H4、 %CH4、C2H4/C2H2、CH4/C2H6、C2H2/CO、TDHG/C2H2的值。
本发明通过大量故障案例的分析，得到了分接开关不同运行状态和故障时的油中溶解气体组分，提出了油浸式变压器分接开关状态监测和故障诊断的5个诊断步骤，并且归纳出了5个诊断判据。每个诊断步骤采用一个诊断判据，用于诊断变压器分接开关正常操作、大量操作、低能放电、高能放电、过热或轻微结焦、严重结焦等情况。本发明的有益效果是：
（1）本发明提出的油浸式变压器分接开关状态监测和故障诊断方法仅有5个诊断判据和诊断步骤，5个诊断判据都是简单的不等式，没有复杂的数学计算，所以本发明具有使用方便的优点。（2）本发明的诊断精度可以达到95%，所以诊断精度高。（3）所有采样都能进行精确诊断，不会出现无法确定分接开关故障类型的问题。（4）本发明提出的诊断方法既可以用于分接开关实时状态监测和故障诊断，也可以用于离线故障诊断。能发现变压器分接开关的不正常状态和潜在故障，及时告警，避免变压器分接开关故障，保障电力系统和变压器的运行安全，提高供电可靠性。
附图说明
图1是本发明分接开关故障诊断流程图。图中符号含义是O1：正常操作，O2：大量操作，D1：低能放电，D2：高能放电，H/C1：过热或轻微结焦，C2：严重结焦。
具体实施方式
不管是分接开关实时故障诊断，还是实验室离线分析，都需要先进行分接开关油室中油的采样，获得油中溶解气体的含量，并且计算TDHG，%C2H2，%C2H4和%CH4。如果缺少某种气体含量的值，则认为其值为0。比值0/0作0处理。c/0作为20处理，其中c 不是0。然后按照图1所述的5个诊断步骤进行诊断，诊断的步骤具体如下。
第一步用第一个判据诊断分接开关是否处于正常操作状态。
第一个诊断判据：如果满足下列三个条件之一，那么分接开关是正常操作。
条件1：TDHG < 25，
条件2：TDHG < 300 与 C2H4/C2H2 < 0.42与 %C2H2 < 82同时成立，
条件3：%C2H4 < 21与CH4/C2H6 > 2.1同时成立。
第二步，如果分接开关不是正常操作状态，则用第二个判据诊断分接开关是否在没有换油的情况下进行了大量操作。
第二个诊断判据：如果满足下列两个条件之一，那么分接开关是大量操作。
条件1：C2H2/CO > 70，
条件2：C2H2/CO > 40与 %C2H2 < 30同时成立。
第三步，如果分接开关不是正常操作或大量操作，则用第三个判据诊断分接开关是否发生低能放电或高能放电。
第三个诊断判据：如果满足下列两个条件之一，那么分接开关发生低能放电或高能放电。
条件1：TDHG/C2H2<1与TDHG < 6000同时成立，
条件2：1 < TDHG/C2H2 < 2 与 C2H2 > 6000同时成立。
第四步，如果分接开关是低能放电或高能放电，则用第四个判据诊断分接开关是否发生低能放电。
第四个诊断判据：如果%C2H4 < 23，那么分接开关发生低能放电。
如果不满足第四个诊断判据，那么分接开关不是低能放电，而是发生高能放电。
第五步，如果在第三步诊断时分接开关不是发生低能放电或高能放电，那么分接开关出现过热或结焦。用第五个判据诊断分接开关是否过热或轻微结焦。
第五个诊断判据：如果满足下列三个条件之一，那么分接开关过热或轻微结焦。
条件1：%C2H2 > 3与C2H4/C2H2 < 1同时成立，
条件2：%C2H2 > 3 与 CO > 1000同时成立，
条件3：%C2H2 < 3与 %CH4 > 50同时成立。
如果不满足第五个诊断判据，那么分接开关是严重结焦。
为了清晰起见，将上述5个诊断判据用表格列出。
表1 分接开关故障诊断判据
通过以上步骤的诊断，任何一份采样都能被明确判断属于哪种故障类型。
Claims (1)
1.变压器有载分接开关故障诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)获得分接开关油室中油中溶解气体的含量，单位是μL/L，并且计算TDHG、%C2H2、%C2H4和%CH4的值，其中TDHG=CH4+C2H6+C2H4，%C2H2=100C2H2/D，%C2H4=100C2H4/D，%CH4=100CH4/D，D=C2H2+C2H4+CH4，将油中溶解气体含量、TDHG、%C2H2、%C2H4、%CH4、C2H4/C2H2、CH4/C2H6、C2H2/CO、TDHG/C2H2的值作为判据中的比较量；
(2)用第一个判据诊断分接开关是否处于正常操作状态：
第一个判据：如果满足下列三个条件之一，那么分接开关是正常操作：
条件1：TDHG<25，
条件2：TDHG<300与C2H4/C2H2<0.42与%C2H2<82同时成立，
条件3：%C2H4<21与CH4/C2H6>2.1同时成立；
如果第一个判据成立，表示分接开关处于正常操作状态，诊断结束；如果第一个判据不成立，则转入下一步；
(3)用第二个判据诊断分接开关是否在没有换油的情况下进行了大量操作：
第二个判据：如果满足下列两个条件之一，那么分接开关是大量操作：
条件1：C2H2/CO>70，
条件2：C2H2/CO>40与%C2H2<30同时成立；
如果第二个判据成立，那么分接开关在没有换油的情况下进行过大量操作，诊断结束；如果第二个判据不成立，则转入下一步；
(4)判断第三个判据是否成立：
第三个判据：如果满足下列两个条件之一，那么分接开关发生低能放电或高能放电：
条件1：TDHG/C2H2<1与TDHG<6000同时成立，
条件2：1<TDHG/C2H2<2与C2H2>6000同时成立；
如果第三个判据成立，则分接开关发生了低能放电或高能放电，转入下一步；如果第三个判据不成立，则分接开关出现了过热或结焦，转入第（6）步；
(5)判断第四个判据是否成立：
第四个判据：如果满足所述的第三个判据，并且满足%C2H4<23，那么分接开关发生低能放电；如果第四个判据成立，则分接开关发生了低能放电；如果第四个判据不成立，则分接开关发生了高能放电，诊断结束；
(6)判断第五个判据是否成立：
第五个判据：如果满足下列三个条件之一，那么分接开关过热或轻微结焦：
条件1：%C2H2>3与C2H4/C2H2<1同时成立，
条件2：%C2H2>3与CO>1000同时成立，
条件3：%C2H2<3与%CH4>50同时成立；
如果第五个判据成立，则分接开关出现了过热或轻微结焦；如果第五个判据不成立，则是严重结焦，诊断结束。
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