CN105301388A

CN105301388A - 轨道交通变压器故障诊断方法

Info

Publication number: CN105301388A
Application number: CN201510660212.7A
Authority: CN
Inventors: 石晶
Original assignee: HANGZHOU CSR URBAN RAIL TRANSPORT VEHICLES Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU CSR URBAN RAIL TRANSPORT VEHICLES Co Ltd
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明公开了轨道交通变压器故障诊断方法。本发明采用的第一个技术方案，层级气体诊断法，是以绝缘油试验为载体，通过变压器绝缘油试验结果(常规&色谱)的注意值排除正常运行的变压器，初步区分变压器状态类别：A类(变压器继续正常运行）、B类（变压器不用下车但需跟踪相对产气速率）、C类（变压器须直接下车进行吊芯检查工作）。本发明采用的第二个技术方案，故障小类筛查法，深入诊断故障，使用传统三比值进行热故障和电故障区分的同时，能够进一步区分热与电故障下的故障小类，直击故障点，起到治标治本的作用。本发明提升在段变压器&干线运行变压器的监测质量，具备很高的经济价值及较好的社会意义。

Description

轨道交通变压器故障诊断方法

技术领域

本发明涉及轨道交通变压器的故障诊断方法及数据支持。

背景技术

轨道交通车辆一直是一个热门话题，尤其是近几年中国领导人对轨道交通车辆的重视及关心，使其更加如雨后春笋般发展。轨道交通车辆，如高速动车组、内燃或电力机车等，作为铁路主干线的重要必备成员之一，具有牵引力大、功率高、运营成本小及采用再生制动环保节能的特点，其优点，与轨道交通变压器是密切相关的。

轨道交通变压器作为车辆的心脏，其研发、工艺、故障检测一直是工程师格外关注的技术领域。对于中国而言，从2007年开始的技术合作与技术引进热潮，到2010年启动的批量国产化，再到之后的这几年进行吸收优化再创新，轨道交通变压器的研究热潮从未褪去过。可靠的故障诊断往往可以推测很多故障类型，迅速判断故障的同时又可以降低经济消耗，此外对于行车安全的监测也提供了指导。

考虑到轨道交通变压器牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁等特点，一般采用JQFP型（油浸式单向强迫油循环风冷）变压器。现有的油浸式牵引变压器故障诊断技术，多依赖绝缘油试验结果和牵引变工程师的经验积累。

绝缘油试验，即取出变压器中的绝缘油进行试验，通过绝缘油的试验结果推断变压器故障。一般分为常规试验和色谱试验，常规试验项为绝缘油的耐压值、水分、介损、闪点（闭口）、酸值、水溶性酸或碱；色谱试验则为绝缘油中主要气体含量，有CH₄（甲烷）、C₂H₄（乙烯）、∑CH（总烃）、C₂H₂（乙炔）、H₂（氢气）、CO（一氧化碳）、CO₂（二氧化碳）。目前应用较多的为注意值警示和三比值计算方法。具体如下：

1.注意值警示方法：

注意值警示方法，简而言之，就是通过绝缘油试验获得的数据，和注意值进行比对。若在其范围内，则视为正常。若超出（或低于），则视为故障。下为目前广泛使用的试验指标注意值（表1），通过长期的数据积累发现，一方面，部分注意值较为宽松，基于变电所主变等电网变压器研究而来的注意值并不适用于牵引变压器。另外一方面，针对超过注意值的部分故障现象推测较为宽泛，无法很好地指导故障修复。

2.三比值编码法：

三比值编码法，简而言之，依次为：C₂H₂/C₂H₄（乙炔和乙烯含量的比值）,甲烷氢CH₄/H₂（甲烷和氢气含量的壁纸），C₂H₄/C₂H₆。（乙烯和乙烷含量的比值）。比值通过小数点后四舍五入的方法，确定代码。（大于等于2，则按2进行编码）。故障代码与故障比对如表2所示。

绝缘油试验的三比值计算方法，大多以变电所等国家电网所用变压器的积累数据作为支撑，可作为牵引变压器故障诊断参考，但若以此作为牵引变压器故障诊断的理论支撑，将会导致故障推论较为宽泛，设计出的维修方案精准度欠佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道交通变压器的故障诊断方法，对于运行中的轨道交通车辆主变压器具有故障诊断和预警作用。

另外，本发明适用于变压器在运行过程中导致的自身系统内的故障。具体如下：

本发明采用的第一个技术方案，层级气体诊断法，是以绝缘油试验为载体，通过变压器绝缘油试验结果(常规&色谱)的注意值排除正常运行的变压器，初步区分变压器状态类别：A类(变压器继续正常运行）、B类（变压器不用下车但需跟踪相对产气速率）、C类（变压器须直接下车进行吊芯检查工作），具体如下(气体统一单位为：ul/l（ppm）)

1.1.A类

条件1:C₂H₂ ≤5且总烃≤150或

条件2:H₂ ≤500

处理结论：正常运行

1.2.B类

条件1：C₂H₂≤5且150＜总烃≤1000或

条件2：5＜C₂H₂ ≤50且总烃≤1000或

条件3：H₂＞500

处理结果：

设备可不下车（视设备使用状态决定），定期跟踪检测油样色谱。总烃相对产气速率超10%时，应注意。

1.3.C类

条件1：C₂H₂ ≤5且总烃＞1000

条件2：5＜C₂H₂ ≤50且总烃＞1000

条件3：C₂H₂＞50

处理结果：

吊芯检查，修复故障点。油需进行脱气过滤处理，定期跟踪检测油样色谱。总烃相对产气速率超10%时，应注意。

1.4.备注

(a)运行中的变压器油还应满足以下指标：击穿电压≥35kV、介损≤0.04、闪点（闭口）≥135℃。不满足上述指标的，应进行脱气过滤处理；处理后仍无法达到指标要求的，应更换新油。

(b)以上给出的数值为变压器油中气体含量的注意值，作为判断变压器是否存在故障隐患的参考，还需结合实际运用情况综合分析判断。

相对产气速率计算公式：，

Ci1为第一次取样气体浓度(uL/L)，Ci2为第二次取样气体浓度(uL/L)，△t为2次取样间设备实际运行时间(月)。

本发明采用的第二个技术方案，故障小类筛查法，是一种轨道交通变压器故障深入诊断方法，使用传统三比值进行热故障和电故障区分的同时，能够进一步区分热与电故障下的故障小类，直击故障点，起到治标治本的作用。

2.1对于B类产品：

通过层级气体诊断法和产气速率计算，作为潜在故障分析或转为C类故障的依据；

2.2对于C类产品：

结合层级气体诊断法、传统三比值、产气速率进行故障大类区分，通过指标筛查，故障推断，进一步推测故障小类与故障点。

(a)根据故障大类，选择对应的指标库。（电故障指标库&热故障指标库）

(b)使用指标库进行数据筛查，对照故障点。

(c)确定故障维修方案，

所述的指标库里包括：

本发明的有益效果：

1.提升在段变压器&干线运行变压器的监测质量；

2.结束一发现问题，便返厂维修的失控局面；

3.大大减少技术人员的赴段无效维修频次，提高工作效率；

3.获得更有效精准的诊断结果和维修技术方案；

4.具备很高的经济价值及较好的社会意义。

说明书附图

图1是牵引变压器的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

步骤1：

根据发明方案一：层级气体注意值判断法，根据表4，确定产品状态及初步意见，初步意见为：C类（产品直接下车，吊芯检查）。

步骤2：

经过三比值计算，可确定该牵引变压器（如图1所示）为022高温过热故障。牵引变压器常规的热故障有：油道堵塞、铁芯环流过热、铁芯接地不良、绝缘材料过热等。暂时无法进一步确认维修方案。

步骤3：

根据发明方案二：故障小类筛查法进行活跃指标筛查，下表带下划线为筛查符合项：

由上表筛查结果可断定，本牵引变压器故障为铁芯环流过热导致缓冲器螺栓烧毁，为热故障。

启动螺栓烧毁维修方案。经实际修复结论，与故障推断一致，确为缓冲器螺栓烧毁。

实施例2

表6注意值

步骤1：

根据发明方案一：层级气体注意值判断法，根据表6，确定产品状态及初步意见，初步意见为：C类（产品直接下车，吊芯检查）；

步骤2：

经过三比值计算，可确定该牵引变压器为102电弧放电。牵引变压器常规的电故障有：线圈匝、层间绝缘击穿放电、引线断裂、对地放电、电位未固定（缓冲器、拉螺杆螺栓等）、引线局部和接地片接触不良、悬浮电位等。

步骤3：

由上表筛查结果可断定，本牵引变压器故障为电弧放电，需吊芯解体维修。最有可能为“因安全间隙不足，导致高、低压引线对地放电”，并可能伴随“缓冲器螺栓过热”。故障以前者为主后者为辅。

经检修信息分析可知：（1）夹件放电点距3240油道隔板距离约为100mm，高压引线X（长）走位异常，未从木架上方走线。尽管高压引线与地的安全间隙，距平面零电位距离大于25mm；距90°零电位距离大于35mm即可，但高压引线与夹件的介质为3240环氧玻璃布板材质的上油道隔板，由于工作电压的有效值与3240绝缘材料的CTI值共同促进了爬电现象的发生。随着爬电现象逐渐恶化，上油道隔板的绝缘性能逐渐降低，最终引发电弧放电，烧损高压引线（X）与夹件对应边缘处。（2）由于缓冲器螺栓所用章鱼爪抗机械力不强等原因，螺栓与缓冲器未完全绝缘可能导致过热现象的发生，现场看来，章鱼爪有破损，但未发现螺栓过热痕迹。

Claims

1.一种轨道交通变压器故障诊断方法，其特征在于，采用层级气体诊断法，即以绝缘油试验为载体，通过变压器绝缘油试验结果的注意值排除正常运行的变压器，初步区分变压器状态类别：A类、变压器继续正常运行，B类、变压器不用下车但需跟踪相对产气速率，C类、变压器须直接下车进行吊芯检查工作；所述层级气体诊断法具体如下：

A类、

条件1:C₂H₂ ≤5且总烃≤150，或

条件2:H₂ ≤500，

处理结论：正常运行；

B类、

条件1：C₂H₂≤5且150＜总烃≤1000，或

条件2：5＜C₂H₂ ≤50且总烃≤1000，或

条件3：H₂＞500，

处理结果：

设备可不下车，视设备使用状态决定，定期跟踪检测油样色谱，总烃相对产气速率超10%时，应注意；

C类、

条件1：C₂H₂ ≤5且总烃＞1000，或

条件2：5＜C₂H₂ ≤50且总烃＞1000，或

条件3：C₂H₂＞50，

处理结果：

吊芯检查，修复故障点，油需进行脱气过滤处理，定期跟踪检测油样色谱，总烃相对产气速率超10%时，应注意；

所述气体统一单位为：ul/l（ppm）；

进一步，·所述运行中的变压器的绝缘油还应满足以下指标：击穿电压≥35kV、介损≤0.04、闪点（闭口）≥135℃，不满足上述指标的，应进行脱气过滤处理；处理后仍无法达到指标要求的，应更换新油；

所述相对产气速率计算公式：，

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通变压器故障诊断方法，其特征在于，进一步采用故障小类筛查法，即使用传统三比值进行热故障和电故障区分的同时，进一步区分热与电故障下的故障小类；所述故障小类筛查法具体如下：

2.1对于所述B类产品：

通过所述层级气体诊断法和产气速率计算，作为潜在故障分析或转为C类故障的依据；

2.2对于所述C类产品：

结合所述层级气体诊断法、传统三比值、产气速率进行故障大类区分，通过指标筛查，故障推断，进一步推测故障小类与故障点，

(a)根据故障大类，选择对应的指标库，所述的指标库包括电故障指标热故障指标，

(b)使用指标库进行数据筛查，对照故障点，

(c)确定故障维修方案；

所述的指标库包括：

。