无编码比值法的基本原理及方法

 尽管我国现行的DL/T722-2000《导则》中采用了改良的三比值法，提高了诊断故障的可靠性，但三比值法故障编码不多，实际工作中有许多变压器的故障因查不到编码而无法判断，而且判断方法也较复杂。因此，寻求更简单、更精确的诊断技术已成为各国研究的主要课题。我国电力研究者通过10多年收集的全国部分省市变压器故障实例和对国外模拟故障色谱数据的分析研究，提出了用“无编码比值法”分析和诊断变压器故障性质的方法，可以从一定程度解决三比值法故障编码少，有的故障用三比值法难于诊断的问题。
    一、故障类型诊断的原理
    变压器油和固体绝缘材料在不同的温度、不同的放电形式下产生的气体也不相同。从试验结果可以看出以下规律：
    (1)在油中发生600℃以下过热时，产生的主要气体是甲烷，其次是乙烯、乙烷和少量氢气。
    (2)在电弧放电时，油产生的气体以氢气和乙炔为主，有少量的甲烷、乙烯；在纸和油中电弧放电时产生的CO是纯油中的10倍多。
    (3)在局部放电时，无乙炔，而且甲烷较多。
    (4)火花放电产生的气体近似于电弧放电。
    利用上述试验得到的规律，我们可以利用某些特征气体的组分含量和它们之间的相互比值来判断变压器中存在的不同故障类型。如用过热时甲烷多氢气少、放电时氢气多而甲烷少的特点，用甲烷与氢气比率就可区分放电与过热故障。为此，共计算出9种不同组合形式的气体比率值，并按变压器实际故障分类统计，从中找出故障性质相关的量。于是，我们就可以用表1-1与故障性质相关的气体比率来确定故障性质。

 该方法不需要对比值编码，而是直接由两个比值确定一个故障性质，减去了传统的“三比值法”先变法然后由编码查找故障性质的过程，使分析判断方法简化而可操作性又较强。
    二、诊断故障性质的方法
    1.以计算比值诊断
    根据计算的比值，按表1-2进行诊断，步骤如下：

 (1)以计算的乙炔比乙烯值诊断过热或放电性故障。当计算的比值小于0.1时为过热性故障，大于0.1时为放电性故障。
    (2)计算乙烯比乙烷的值并以过热温度诊断故障程度。当乙烯比乙烷的计算比值小于1时为低温过热(小于300℃)；大于1小于3为中温过热(300～700℃)；大于3时为高温过热(大于700℃)。
    (3)以计算的甲烷比氢气值诊断是否放电或过热性故障并存。当甲烷比氢气的计算比值大于1时，为放电兼过热性故障，反之为纯放电性故障。
    2.以故障分区图诊断
    根据计算的比值，按图1-1的故障分区图进行诊断，其步骤如下：

图1-1 变压器故障性质分区图

 ①以计算的乙炔比乙烯的值判断故障区域 。当计算比值小于0.1时为过热性故障，大于0.1时为放电性故障。
    ②以计算的乙烯比乙烷值过热故障区域。以左纵坐标为准，查出过热温度，诊断过热故障类型。
    ③以计算的甲烷比氢气值判断故障程度。以图2－1的右纵坐标为准，查处该值所对应的故障。
    求出两对比值后，即可在故障分区图2－1中查到故障性质，因此该图示法具有直观、明了、简单、准确等优点；对于过热故障，还可以看出它的温度变化情况，可用于运行中变压器的色谱追踪分析。
    【例】某220kV主变，色谱分析：H₂为31.7uL/L，CH₄为4O．3uL/L，C₂H₄为107uL/L，C₂H₆ 为8.7uL/L，C₂H₂ 为4.5 uL/L。计算乙炔比乙烯的值为0.04，小于0.1，再计算乙烯比乙烷的值为12.3。在故障分区图查得故障性质为高温过热。吊心检查为铁心多点接地。
    三、无编码比值法的特点
    1.可诊断放电兼过热故障
    对收集到的102台次变压器故障的色谱分析数据进行分析诊断比较如下：
    (1)按三比值法编码规则编码的台次是：“120”码16台次、“121”码14台次、“122”码65台次、“222”码2台次。
    (2)吊芯检查确认的实际故障是：放电和过热两种故障同时存在的变压器24台次，如引线焊接不良又有引线对均压环放电，铁芯两点接地又有分解开关故障，围屏放电又有铁芯多点接地等；一种故障显示两种特征的变压器有54台次，如匝间过热后导致击穿放电、引线脱焊等，铁芯接地铜片或穿心螺丝与铁芯多点接触、分接开关接触不良等。纯属放电的变压器13台次，原因不明的12台次。
    (3)用无编码比值法进行诊断，并将诊断结果与(2)的实际故障进行比较，其准确判断率为87.3%，而用三比值法诊断的结果与(2)的实际故障不符合。
    上述实践证明，无编码比值法运行中确实存在将故障性质划分为放电兼过热故障的这类故障，这对分析变压器故障部位更为有利。
    2.提高过热性故障诊断的准确率
    按三比值法，“000”组合编码应诊断为设备绝缘正常老化而无故障，而实际上属“000”组合编码的往往仍有故障。为此，用无编码比值法对收集到的属“000”组合编码的变压器进行了诊断，其结果列于表1-3。从表中可知，无编码比值法诊断为过热性故障，从而提高了热故障诊断的准确率。