变压器局部放电及铁心故障在线监测系统
一、研制目的和意义
1.研制目的
本项目在现有局部放电在线监测技术的基础上，开发一套变压器局部放电及铁心故障在线监测系统，实现对变压器绝缘及铁心接地状况的有效监测和故障诊断，以确保变压器的安全稳定运行。
2.研制意义
电力变压器是电力系统中的最为重要的电气设备之一，它的运行状况直接关系到电力系统安全经济运行，变压器发生故障将导致大面积停电，致使国民经济遭到重大损失。
由于变压器内部的局部放电是造成变压器绝缘老化和破坏的主要原因，测量变压器的局部放电可有效监测变压器的绝缘状况。
电力变压器正常运行时，铁芯必须一点可靠接地。当铁芯或其他金属构件有两点或多点接地时，接地点就会形成闭合回路，造成环流，引起局部过热，导致油分解，绝缘性能下降，严重时，会使铁芯硅钢片烧坏，造成主变重大事故，严重威胁变压器的安全运行。因此在线监测铁芯接地情况，对于变压器的安全运行具有十分重要的意义。
二、研究目标
开发一套变压器局部放电及铁心故障在线监测系统，实现对变压器内部绝缘局部放电和铁芯多点接地故障的监测与诊断。监测系统给出局放视在放电量、放电频度、放电故障类型放电点位置及铁心接地状况，监测系统灵敏度为200pC，当时视在放电量为500pC时报警；
局放定位误差20cm。
三、研究内容及关键技术
本项目是在原有变压器局部放电在线监测技术的基础上，进一步优化在线监测系统，提高监测灵敏度、抗干扰性能、局放定位精度及故障智能诊断能力。其主要研究内容：
1、变压器局部放电脉冲电流—超声波在线监测技术；
2、局放脉冲电流传感器、超声波传感器及铁心接地电流互感器的
选型与研制；
3、现场DSP信号预处理技术；
4、基于数字滤波、小波分析、混沌控制技术的软件抗干扰技术；
5、多路信号超高速、宽频带同步采样系统及光信号传输技术；
6、局部放电源点定位技术；
7、变压器局部放电视在放电量与放电频度的变化报警阈值的设
定；
8、大容量数据存储、查询、特征量变化趋势曲线、显示及报警；
9、铁芯多点接地故障判定技术；
10、基于信息融合技术的变压器故障分析及诊断。
本项目的关键技术是软件抗干扰技术。拟在现有的软件抗干扰技术基础上，进一步深入研究各类干扰特征，有效抑制干扰、提取局放脉冲电流和铁芯接地回路电流。
四、国内外研究状况
1、概述
近年来，随着电力系统的快速发展，变压器的容量和电压等级不断提高,运行中的安全问题也越来越受到重视。在变压器所发生的故障中，绝缘问题占很大的比重，因此需要一种有效的手段对变压器的绝缘状况进行监测,确保运行中变压器的安全。局部放电监测作为检测变压器绝缘的一种有效手段，无论是检测理论还是检测技术，近年来都取得了较大的发展，并在电厂和电站中得到了实际应用。相对传统的停电局部放电检测，在线局部放电检测可以长时间连续监测变压器局部绝缘放电情况，在放电量达到危险时，及时停机做进一步的检查，因此在检修工时和经济效益等方面有很大的优势，是目前惟一的一种有效避免变压器突发性事故的监测手段。在线局部放电监测反映的是变压器实际工作状态下的绝缘放电情况，比离线检测更符合设备的实际运行工况。
2、在线监测主要方法
根据变压器局放过程中产生的电脉冲、电磁辐射、超声波、光等现象,相应出现了电脉冲检测法、超声波检测法、光测法及射频检测法和UHF超高频检测法。
（1）、采用超高频测量法测量放电产生的电磁辐射，其频带在数300MHz-3GHz之间，可有效避开外界干扰，具有灵敏度高、能反映放电脉冲真实波形等优点；已应用于电机、GIS以及一些固体绝缘设备（如电缆、干式变压器等）中局部放电的检测，在变压器局放监测
也有尝试。但须将特制天线装于变压器内部；变压器绝缘结构复杂，电磁波在其中传播时会发生多次折射、反射及衰减，同时变压器内箱壁也会对电磁波的传播带来不利影响。此外，该方法无IEC标准，局放量的标定及故障诊断均没有深入的研究。基于超高频法的局放监测尚处于试验室研究阶段。
（2）、红外检测是基于局部放电引起的局部温度升高，通过红外探测器和热成象来实现检测的。对于变压器局部过热故障、该方法较灵敏。但对于局部放电还没有产生明显局部过热时，该方法不理想，远没有达到自动监测的目的。
（3）、光测法是利用局放产生的光辐射进行检测。在变压器油中，各种放电发出的光波长不同，光电转换后，通过检测光电流的特征可以实现局放的识别。光纤技术作为超声技术的辅助手段应用于局放检测，将光纤伸入到变压器油中，当变压器内部发生局放时，超声波在油中传播，这种机械力波挤压光纤，引起光纤变形，导致光纤折射率和光纤长度发生变化，从而光波被调制，通过适当的解调器即可测量出超声波，实现放电定位。虽然在实验室中利用光测法来分析局放特征及绝缘劣化机理等方面取得了很大进展，但由于光测法设备复杂、昂贵、灵敏度低，在实际中并未直接使用。
（4）、脉冲电流检测法是通过检测阻抗、检测变压器套管末屏接地线、外壳接地线、铁心接地线以及绕组中由于局部放电引起的脉冲电流，而获得视在放电量。脉冲电流法是最早研究的，并且是迄今为止最广泛使用的一种检测方法，IEC对此制定了专门的检测标准。在线监测
变压器局部放电脉冲的电流传感器通常用罗果夫斯基线圈制成，与被测变压器仅有磁耦合，而无电气连接，符合在线检测的要求。电流传感器按频带可分为窄带和宽带两种，窄带传感器频率一般在10 kHz 左右，中心频率在20~30 kHz之间或更高，具有灵敏度高，抗干扰性强等优点，但输出波形严重畸变；宽带传感器带宽为100 kHz左右或更宽，中心频率在200~400 kHz之间，具有脉冲分辨率高等优点，但干扰严重、信噪比低。
近年来，人们在原有技术基础上，又引入信号分析方法，包括小波理论、神经网络、指纹分析、模糊诊断等方法，局放在线监测装置的性能有了长足的进步，国外有的局放在线装置，其检测最小局放量达100pC，国内装置由于数字滤波技术不是很完善，检测灵敏度稍低放量。
（5）、用固定在变压器油箱壁上的超声传感器接收变压器内部局放产生的超声波来检测局放的大小和位置。通常采用的超声传感器为压电传感器，选用的频率范围为70~150kHz，可避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。超声检测法主要用于定性判断是否有局放信号，结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。近年来，由于声电换能元件效率的提高和电子放大技术的发展，超声检测的灵敏度有了大的提高。
（6）、介损检测，大量的运行经验表明，迅速测量变压器的tgδ能对整个变压器的绝缘有较为全面的了解。由于变压器体积庞大，测得的tgδ往往是变压器各部分绝缘（绝缘油、绝缘纸）的平均值，反映的
是整体绝缘状况。但介质损耗率测量对发现局部故障不灵敏，当变压器存在局部绝缘损坏和裂化时，变压器整体的介质损耗率不能反映出来。所以变压器各部分介质损耗率tgδ最好分开测量。根据分析、鉴定结果，目前介损在线检测装置均存在各种各样的问题，远未达到实用化的要求。究其原因除原理算法上的固有缺陷外，主要还是干扰抑制方面的问题，有的装置根本就不能检测介损和电容。
（7）、油色谱分析监测装置对发现早期潜伏性故障较灵敏；反映的也是变压器的整体绝缘状况，不能反映突发性故障，不能对故障点位置进行定位。且试验运行的结果亦不令人满意。
超声波测量主要用于定性的判断局部放电信号的有无，以及结合电脉冲信号或者直接利用超声信号对局放源进行物理定位。在局部放电的在线监测中，超声波测量是主要的辅助测量手段。随着对局部放电超声波测量研究的深入，有可能定量地分析放电强度及绝缘劣化程度。随着声电换能器的进一步发展，超声波测量或许会成为主要的测量手段，它也可以进行局部放电的模式识别，继而形成类似于油色谱分析的故障判断标准。
目前，介损检测及油色谱分析监测装置是目前投入试验的常用监测装置；但因其固有缺陷，即使完全达到了实用化要求，从技术经济的角度来分析，对于真正实现变压器的状态检修来说意义并不大。对变压器局放进行电--声联合监测，不仅可以实现对变压器绝缘状况的监测，而且可以实现对故障点进行定位；随着该项技术研究的不断深入及计算机技术的迅猛发展，尤其是软件抗干扰技术的发展，可使变
压器局部放电在线监测实用化。
3、干扰的分析和抑制
在变压器绝缘在线监测中，无论是介损检测还是局放检测，抑制干扰一直是关键问题，抑制干扰的措施有消除干扰源、切断干扰途径和干扰的后处理三种方法。干扰源分为两类，一类是有监测系统本身所造成的干扰，如因系统设计不当引起的各种噪声等，可以通过改进系统结构、合理设计电路、增强屏蔽等加以消除；另一类是由电站中的各种干扰源，如整流设备、通讯设备等，这是不可能消除的，只能采用抑制干扰的后两种措施。
电站中的各种干扰进入监测系统的途径有空间耦合、地线、电源以及通过测量点四种。前三种通过增强屏蔽、电源滤波、单独接地等方法可将干扰抑制到足够小的水平。而与局部放电信号一起通过变压器各测量点的电流传感器进入监测系统的干扰，一放面可以在进入传感器之前切除干扰，如保证变压器外壳单点接地等，但由于电力变压器运行的限制，很难采取更多的措施；另一方面就是进行干扰的后处理。所谓的抗干扰即指抑制通过变压器各测量点的电流传感器进入监测系统的干扰。
按时域信号特征可分连续的周期型干扰、脉冲型干扰和白噪三类。周期型干扰包括系统高次谐波、高频保护、载波通讯以及无线电通讯等。脉冲型干扰可分为随机脉冲型干扰和周期脉冲型干扰。随机脉冲型干扰有高压线路上电晕及局部放电、分接开关动作、弧焊机和
电动机电刷引起的电弧等；周期脉冲型干扰主要有可控硅动作（直流电源整流和调相机励磁整流）以及地网中的脉冲干扰。白澡包括各种随机噪声，如绕阻热噪声、地网噪声、配电线路以及变压器级继电保护信号线路中由于耦合进入的各种噪声等。
干扰抑制的各种措施无外乎是时域开窗和频域开窗。时域开窗是利用脉冲干扰在时域上是离散的特点来消除之，而频域开窗则利用周期型干扰在频域上离散的特点加以控制。
频域开窗硬件是利用选择合适频带的窄带电流传感器和采用程控带通滤波电路，以躲过各种连续的周期型干扰，它只适合一个具体的变电站，使用上不灵活，并且在安装前必须经过细致的实验以选择最佳的频带。此外，由于局放是一种宽频带脉冲，窄频带测量只能获得其中很小一部分能量，且造成了检测波形严重畸变，给后面的数字处理带来诸多不便。软件上进行频域开窗即采用各种数字滤波方法，如FFT滤波、自适应滤波、非自适应滤波等等，具有通用性强、调整容易、抑制效果好等特点。印度的V. Nagesh 等人从干扰抑制比、波形畸变等方面对各种数字滤波方法作了评估，认为在各种方法中，使用级联的二阶IIR点阵陷波固定系数滤波器是最佳的在线局放监测方法，具有对周期型干扰（DSI）抑制比高、对局放脉冲波形畸变最小、对脉冲干扰稳定性好以及处理时间少等优点。而自适应滤波对于脉冲干扰则表现出不稳定性，且对局放脉冲波形有较大畸变。因此，局放监测应尽量采用宽频带测量，以获取更多的局放能量。目前，在软件上通常采用IIR陷波器抑制周期型载波等干扰。
时域开窗硬件电路有差动平衡电路、脉冲极性鉴别电路等。从变压器外壳接地线和铁心接地线中取一路信号与绕组中性点接地线中选取的一路信号进行差动或极性鉴别出理，利用外来的脉冲干扰在两个测量点表现出同方向，而内部放电脉冲则表现出方向相反这一特征将外来干扰去除。由于进入两路信号的脉冲干扰在干扰的来源、途径上不同，导致两路脉冲干扰在相位上、幅度上、波形上都有很大的差别，因而造成电路调整困难。此外，即使能对某一脉冲干扰有效抑制，但对其它性质的脉冲干扰也难以消除。软件的时域开窗包括直接的时间处理和相域处理。直接的时间轴处理包括软件的差动和极性鉴别。以及借助超声信号以识别脉冲型干扰等。还可以利用一路只具有周期脉冲型干扰但没有局放脉冲的信号来识别和剔除周期脉冲型干扰。直接的时间轴处理包括软件的差动和极性鉴别，以及借助超声信号来识别脉冲干扰等。还可以利用一路只具有周期脉冲型干扰但没有局放脉冲的信号来识别和剔除周期脉冲型干扰。直接的时间轴处理可以抑制随机脉冲型干扰和周期脉冲型干扰。相域处理则是将采集的时域局放信号变换到工频相域的0°~360°中，利用周期脉冲型干扰相位固定的特点采用神经元网络或模糊逻辑将其消除。有些装置则对各脉冲进行相关计算，判断各个脉冲波形的相似性。对脉冲进行分类，绘制出响应的N-Φ图。由于周期脉冲型干扰波形一致，且分布在固定相位，每一种周期脉冲型干扰对应一个N-Φ图，这样一来就很容易地识别出来，再从时域波形中将其消除，得到只剩下局放脉冲的时域波形。然而目前这种通用的方法在具体实施时，由于脉冲波形畸变难以实现
抑制周期性脉冲干扰。
近年来国内外均采用小波变换来抑制白噪声，对检测信号做多尺度小波分析，利用局部放电脉冲与平稳白噪声的模极大值沿不同尺度传递特性的差异，从白噪声背景中有效地提取局放脉冲。
综上所述，干扰抑制的方法很多，但真正用于监测系统上，有时却很难将干扰抑制下去，原因是对干扰本身的分析不够。目前对干扰的分析仅限于大致的来源和路径的定性分析，没有定量的概念，分不清实际耦合带来的干扰中哪一类干扰占主要部分。过分侧重于高压回路中的干扰，而忽略继电保护等二次回路耦合的干扰的重要性等等。这样，即使采用了许多种抗干扰措施，效果也并不明显。
此外，抑制干扰的措施方面，硬件电路上采用的措施多，而软件中采用的措施少。随着数字处理技术的发展，出现了许多对干扰抑制非常有效的数字处理方法，但由于硬件的限制而无法应用。因此，处于对抑制干扰的考虑，监测系统的设计应趋向于硬件通用化，而干扰抑制技术应软化。硬件通用化即采取宽频带、并有足够增益的检测手段，数据采集采取高速、大容量、多通道采集技术，以便于软件处理。软件处理方面，除了抗干扰措施这一部分外，其余所有部分都可以通用化。而抗干扰措施则应在大量实验研究的基础上，综合比较分析各种数字和硬件抗干扰技术，选取最有效的和最少的方法进行合理的软、硬件搭配，最大限度的抑制和识别干扰，获得可靠的干扰信息，并形成完整的抗干扰系统。在软件上实现单独的抗干扰软件包，从而在抗干扰方面尽可能实现通用化，这是目前抗干扰技术研究的重点。
4、故障定位及故障诊断
在变压器离线试验中，国内外普遍采用视在放电量作为检测物理量。超声脉冲波虽然也能反映局放的本质特征且具有可测性，但目前尚无法量化，还不能作为监测的物理量。油中气体分析只是反映了局放所产生的一种化学现象，且不能及时反映突发性放电故障，亦不宜作为监测的物理量。迄今为止，无论是变压器局放的离线测量还是在线监测系统都是以视在放电量作为监测物理量。根据视在放电量和放电次数的大小和变化速率可较准确地推算出放电对绝缘的危害程度。根据国内外运行经验，电力变压器的基本放电量在数千PС时仍可继续运行，当达到10000 PС以上时，则应引起严重注意，此时绝缘可能有严重损伤。但考虑到设备的运行安全，局部放电量在4000~5000P С时，就应引起重视。
目前，对放电点定位的实用方法有电定位和超声定位两种。电定位采用计算放电脉冲在绕组两侧的比值，给出放电点的电气位置；超声定位计算局放超声波到达各超声探头的时差来实现定位，这在在线监测中获得了广泛的应用，包括三角定位法（或称球面定位法）和双曲面定位法，此外，美国人Fowler提出了区域定位的顺序定位法等。目前，无论是电定位还是超声定位，在实际应用中都不很理想，尤其是电定位，只是在离线实验中有时应用。超声定位由于放电时延的确定以及定位算法等问题，定位准确度差，需要在放电脉冲的传播特性、定位算法等方面深入研究。
对故障性质和严重程度进行详细诊断，需要结合放电的模式识
别、放电的机理以及放电对绝缘的影响等一系列基础研究成果，根据多年的运行经验分析故障的性质及发展程度，对绝缘状况作出预测，以便确定变压器是停机检修还是继续运行，这是在线监测变压器局部放电的最终目的。在现有的监测系统中，故障诊断还是非常简单的，它的完善还要借助于专家系统、神经元网络等的研究以及经验的积累等。
5、主要问题和发展趋势
局部放电在线监测系统目前的研究重点仍在于抑制干扰、提高监测灵敏度和准确度。目前，局放监测装置在实施上还存在下述问题：（1）、传感器的灵敏度、线性度、抗干扰性能均不能满足高精度要求；大多监测装置采用窄带传感器，其检测波形严重畸变，致使监测达不到要求。
（2）、大多数装置的数据采集系统采样率不够高，通频带不够宽，A/D转换位数低，使监测精度低。
（3）、抗干扰措施不力，虽然有的系统将数据处理中心与现场分开，但在硬件、软件抗干扰上仍须进一步研究。
（4）、大多现有装置未采用高档微机，不能满足监测数据处理的快速、大容量要求。
（5）、定量分析及定位算法均较简单，不能满足准确监测要求。
6、在线监测系统的发展趋势
目前，系统设计趋向于硬件设计和软件数据处理上的通用化，而抗干扰技术应软化，即形成监测数据处理软件包和抗干扰技术软件
包。在此基础上结合专家知识、神经元网络、模糊逻辑等技术进一步发展成为在线诊断的专家系统，形成较通用的局部放电在线诊断系统。即硬件的作用只是完成信号必要的预处理、采集和储存，而对信号的处理和分析在软件中实现。这种以软代硬的做法，提高了系统的可靠性和通用性，这样可以解决某些硬件电路上难以解决的问题。真正使绝缘监测和绝缘诊断结合起来，为开发以绝缘诊断为核心的专家系统开辟了广阔的前景。进一步的研究是多功能与多参数综合诊断，继而发展为整个直到多个电站设备的集中监测和诊断，从而形成完整的集中控制的在线诊断网络。
五、监测系统的工作原理及其实施方案
1、“系统”工作原理
本“系统”根据电脉冲检测和超声波检测法的基本原理，对变压器局部放电产生的脉冲电流和超声波进行联合监测。采用软件抗干扰技术，包括小波分析抑制随机噪声、混沌系统识别并抑制周期性脉冲干扰等，对检测的电脉冲信号和超声信号进行相关映射处理，确定局放有无，并给出局放的视在放电量、放电频率等“指纹”参数及其变化趋势；并应用信息融合理论对变压器绝缘状况做出相应的诊断。同时，根据等值声速原理，运用模糊理论和有限元数值分析方法确定的数学模型对变压器PD点进行精确定位。
在铁芯接地回路中串入电流互感器，采用傅氏算法计算出铁芯接地线上电流基波幅值，通过对该电流的连续监测，实现对变压器铁芯
接地状况的在线监测。
2、系统实施方案
系统分五个单元：传感器单元、现场信号预处理单元、光电转换与传输单元、中控室信号处理单元、显示报警单元；
采用宽带电脉冲传感器，以获取足量的局放信息和高的脉冲分辩力，同时脉冲波形基本无畸变，为软件抗干扰打下基础；根据差动平衡原理，同时检测中性点接地线、油箱外壳接地线、高压套管末屏接地线、铁芯接地线上的电脉冲信号，运用小波理论和相关分析区分变压器内外放电，剔除外部放电脉冲干扰。
采用多个宽带超声波传感器检测局部放电超声信号，并与电脉冲信号做相关处理，判断局放有无并计算各路局放超声信号传播时间；根据等值声速原理，运用模糊理论和有限元数值分析方法确定的数学模型对变压器PD点进行精确定位。
采用超高速、宽频带数据采集系统和前端DSP数据预处理模块。系统采样频率为5MSa/s、16位A/D转换，八通道同步采样；系统的中心频率为500kHz-800kHz之间，带宽1MHz。
根据脉冲型和连续的周期性干扰可能进入“系统”的途径，分别采取隔离、滤波、屏蔽以及光纤传输信息而抑制干扰；根据脉冲极性鉴别、电脉冲信号与超声信号的时延相关原理，运用先进的数字信号处理技术（如自适应滤波、小波分析、混沌控制等）建立抗干扰软件包，有效地抑制各种干扰。
数据处理中心采用高性能工控机，以满足数据处理的快速、大容量要求。界面、主控软件及数据处理均采用Windows 操作系统下BORLAND C++ BUILDER或VC++6.0编制，界面友好、丰富多彩，具有多画面显示（同时动态显示放电量、放电频率、故障点位置等特征量及铁芯接地情况），追忆各特征量曲线及报警等功能。
视在放电量是分析局放的基本物理量，IEC标准及国标对变压器例行试验视在放电量都有明确规定，本项目采用采用套管末屏注入法，即利用套管主电容作为分度电容，打开套管末屏接地线，将方波发生器接在末屏与地之间，注入方波信号进行标定。
在线局放监测主要是监测破坏性放电，根据国内外运行经验，电力变压器的基本放电量在数千PС时仍可继续运行，考虑到设备的运行安全。局部放电量在5000 PС时（峰值脉冲电流I≥200—300uA），系统报警引起重视。当达到10000PС以上时，则应引起严重注意，此时绝缘可能有严重损伤。
放电重复率N（次/秒）≥1000 单项报警，N≥2000时危险信号，但应参考其发展趋势。根据记录存储的PD历史数据和变化趋势及电—声相关关系，综合诊断出变压器的绝缘故障并越限报警。采用设置参数，历史数据变化趋势两类判决方式，根据规程给定的参数进行越限判据。诊断数据限值为：
PD脉冲电流的主要性能指标
视在放电量q：限值范围 500—5000PC
脉冲电流峰值Im：限值范围 200—400uA
放电重复率N：限值范围1000 次/秒
电—声相关信号时差Ti： Tmin ≤Ti≤Tmax ,Tmin 和Tmax由变压器外形
和超声传感器的位置根据声速等值原则来决定。
故障点物理位置定位误差：小于20cm
六、本项目研究与国内外水平比较
伴随局部放电产生的电脉冲信号和超声波信号是反映绝缘状态的两类不同的特征信号。局部放电电脉冲检测、超声波检测原理，国内外均有较多的研究，也有相应的的装置用于在线监测，但几乎所有的研究都局限在电脉冲测量或超声波定位的单类信号范畴内，电脉冲信号只作为超声信号测量的触发信号，而超声信号测量作为一种辅助手段进行局部放电原点定位，忽视了两类信号有机的内在联系。对于变压器这样复杂的电磁环境，单类信号测量显然难以达到对其绝缘状况的准确估计。本项目采用电--声联合检测原理，研究了这两类不同信号间的相关映射关系，利用信息融合技术提高局放检测的灵敏度和抗干扰能力。
局放在线监测的关键技术之一就是干扰抑制，本监测系统除了采用目前国内外通用的软硬件措施外，如良好接地、屏蔽措施、光电转换及光信号传输、差动平衡信号检测等，本项目采用现场信号DSP预
处理，首次将DSP技术应用于局部放电在线监测中，不仅解决了宽带系统超大规模数据量的传输问题，也提高了系统的抗干扰能力。
本项目完善了软件抗干扰技术，应用数字滤波自适应剔除周期性载波等干扰，利用小波变换剔除随机噪声，利用混沌系统抑制周期性窄带干扰和脉冲干扰，利用电声信号相关映射抑制随机脉冲干扰，有效地从强大的电磁干扰中提取局部放电脉冲，使本系统较之同类产品具有更好的抗干扰能力和检测精度。
宽带电脉冲传感器和超声波传感器均具有良好的线性度、脉冲响应度及高灵敏度，较之同类探头有更好的性能，满足局部放电在线监测的要求。
本系统完善了超声波局放源点定位算法，首次提出根据各路超声波信号频谱分析来修正等值波速，消除了在计算电声信号时延时因各路超声信号等值波速相同的假设而引起的误差，结合模式识别算法对局部放电源点精确定位，定位精度高于同类检测装置。
油浸式电力变压器 一、油浸式电力变压器的结构 器身：铁心、绕组、绝缘结构、引线、分接开关 油箱：油箱本体、箱盖、箱壁、箱底、绝缘油、附件、放油阀门、油样活门、接 地螺栓、铭牌 冷却装置：散热器和冷却器 保护装置：储油柜油枕、油位表、防爆管安全气道、吸湿器( 呼吸器) 、温度计、净油器、气体继电器瓦斯继电器 出线装置：高压套管、低压套管 1 、铁芯 铁芯在电力变压器中是重要的组成部件之一。它由高导磁的硅钢片叠积和钢夹夹紧而成铁心具有两个方面的功能。 在原理上：铁心是构成变压器的磁路。它把一次电路的电能转化为磁能又把该磁 能转化为二次电路的电能，因此，铁心是能量传递的媒介体。 在结构上：它是构成变压器的骨架。在它的铁心柱上套上带有绝缘的线圈，并且牢固地对它们支撑和压紧。铁心必须一点接地。 2、绕组 绕组是变压器最基本的组成部分，绕组采用铜导线绕制，它与铁心合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电路部分。电力变压器绕组由高压绕组、低压绕组，高压引线低压引线等构成。 3、调压装置 变压器调压是在变压器的某一绕组上设置分接头，当变换分接头时就减少或增加了一部分线匝，使带有分接头的变压器绕组的匝数减少或增加，其他绕组的匝数没有改变，从而改变了变压器绕组的匝数比。绕组的匝数比改变了，电压比也相应改变，输出电压就改变，这样就达到了调整电压的目的。 ⑴有载分接开关：有载分接开关的额定电流必须和变压器额定电流相配合。切换开关需要定期检查，检查时应易于拆卸而不损坏变压器油的密封。开关仅应在 运行 5～6年之后或动作了 5 万次之后才需要检查。 ⑵无励磁分接开关：无励磁分接开关应能在停电情况下方便地进行分接位 置切换。无励磁分接开关应能在不吊芯（盖）的情况下方便地进行维护和检修， 还应带有外部的操动机构用于手动操作。 4、油箱 电压等级高的变压器油箱应装设压力释放装置，根据保护油箱和避免外部 穿越性短路电流引起误动的原则，确定合理的动作压力。 油箱顶部应带有斜坡，以便泄水和将气体积聚通向气体继电器。通向气体继电器 的管道应有 1.5%的坡度。气体继电器应装有防雨措施，并将采气管引至地面。 5、绝缘油： 绝缘油采用环烷基油，绝缘油应为IEC 规范IA 号油，其闪点不低于140℃。制造厂除供应满足变压器标准油面线的油量( 含首次安装损耗 ) 以外，另加10%
3树脂浇注绝缘干式变压器设计的计算 本章以树脂浇注干式变压器SCB10-1000/10的设计为例，详细列出了树脂浇注干式变压器的设计计算过程，以及每一步计算所涉及到的公式和原理。该变压器具有以上所述的树脂浇注干变的各项优点，是树脂浇注干变设计的典型实例。 3.1变压器设计计算的任务 变压器设计计算的任务是使产品设计符合国家标准，或者用户在合同中提出的标准和要求。在合同中通常包括以下一些技术规范： a.变压器的型式：相数、绕组数、冷却方式、调压方式、耦合方式。 b.额定容量，各绕组的容量，不同冷却方式下的容量。 c.变压器额定电压、分接范围。 d.额定频率。 e.各绕组的首末端的绝缘水平。 f.变压器的阻抗电压百分值。 g.绕组结线方式及连接组标号。 h.负载损耗、空载损耗、空载电流百分值。 i.安装地点海拔高度。 此外，用户可能还有一些特殊参数。 变压器计算的任务，就是根据上述技术规范，按照国家标准，如《电力变压器》、《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》、《高压输变电设备的绝缘配合及高电压试验技术》和其它专业标准，确定变压器电磁负载，几何尺寸、电、热、机械方面的性能数据，以满足使用部门的要求。对方案进行优化计算，在满足性能指标前提下，具有良好的工艺性和先进的经济指标。 3.2变压器设计计算步骤 以下主要针对电力变压器而言，特种变压器的计算基本与之相同，只需考虑特殊要求和自身特点即可。 1)根据技术合同，结合国家标准及有关技术标准，决定变压器规格及相应 的性能参数，如额定容量、额定电压、联结组别、短路损耗、负载损耗、
空载损耗及空载电流等。 2)确定硅钢片牌号及铁心结构形式，计算铁心柱直径，计算心柱和铁轭截 面。 3)根据硅钢片牌号，初选铁心柱中磁通密度，计算每匝电势。 4)初选低压匝数，凑成整匝数，根据此匝数再重算铁心柱中的磁通密度及 每匝电势、再算出高压绕组额定分接及其他各分接的匝数。 5)根据变压器额定容量及电压等级，计算或从设计手册中选定变压器主、 从绝缘结构。 6)根据绕组结构形式，确定导线规格，进行绕组段数、层数、匝数的排列， 计算出段数、层数、总匝数及每层的匝数、每段匝数。 7)计算绕组的轴向高度及辐向尺寸。计算绕组几何高度、电气高度及窗高。 8)计算绝缘半径，确定变压器中心距M0，高、低压绕组平均匝长L。 9)初算短路阻抗无功分量，大型变压器无功分量值应与短路阻抗标准值接 近。 10)计算绕组负载损耗，算出短路阻抗有功分量（主要指中小型变压器）， 检查短路阻抗是否符合标准规定值。 11)计算绕组对油温升，不合格时，可调整导线规格、或调整线段数及每段 匝数的分配，当超过规定值过大时，则需要调整变更铁心柱直径。 12)计算短路机械力及导线应力，当超过规定值时，应调整安匝分布或加大 导线截面。 13)计算空载性能及变压器总损耗，计算变压器重量。 3.3树脂浇注干式变压器设计的详细计算 本毕业设计主要任务为设计SCB10-1000/10B变压器。 3.3.1技术条件 产品型号：SCB10-1000/10 额定容量：1000kVA 电压比：(10±5%)/0.4kV 频率：50Hz
SCB10-800/10环氧树脂浇注干式变压器型号含义 SCB10—100/10干式变压器 S:表示三相变压器 C:表示树脂浇注式 B:表示箔绕线圈 10:表示性能水平代号 100/10：表示额定容量100KVA/电压等级10KV 环氧树脂浇注式SCB10-800/10干式变压器结构特点 1、高、低压绕组全部采用铜带(箔)绕成; 2、高、低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化,构成高强度玻璃钢体结构; 3、高、低压绕组根据散热要求设置有纵向通风气道; 4、线圈内、外表面由玻璃纤维网格布增强; 5、绝缘等级有F、H级; 6、环氧树脂SCB10-800/10干式变压器体积小、重量轻。环氧树脂干式变压器上可安装温度显示控制器,对变压器绕组的运行温度进行显示和控制,保证变压器正常使用寿命。其测温传感器PT100铂电阻插入低压绕组内取得温度信号,经电路处理后在控制板上循环显示各相绕组温度。它具有温度设定功能,手动/自动启停风机,发出故障、超温声光信号报警和超温自动跳闸等功能,具有国家规定的抗电磁干扰能力。同时预留有智能计算机接口,实现远程控制。环氧树脂干式变压器配置有低噪音幅流风机,启动后可降低绕组温度,提高负载能力,延长变压器寿命;采用强迫风冷时,额定容量可提高40-50%。 SCB10-800/10环氧树脂浇注干式变压器温度 国家标准《干式变压器》GB6450-1986对干式变压器的温升限值做出了规定。1、对干式变压器的线圈，当采用A级绝缘材料时，其极限工作温度在105℃时，最高温升应小于60K；当采用E级绝缘材料时，其极限工作温度在120℃时，最高温升应小于75K；当采用B级绝缘材料时，其极限工作温度在130℃时，最高温升应小于80K；当采用F级绝缘材料时，其极限工作温度在155℃时，最高温升应小于100K；当采用H级绝缘材料时，其极限工作温度在180℃时，最高温升应小于125K；当采用C级绝缘材料时，其极限工作温度在220℃时，最高温升应小于150K。 以上是供应SCB10-800/10变压器的厂家的详细信息，由北京创联汇通电气设备有限公司销售部自行提供，如果您对供应SCB10-800/10变压器的厂家的信息有什么疑问，请与该公司进行进一步联系，获取供应SCB10-800/10变压器的厂家的更多信息。
厂用干式变压器技术规范书 项目名称： 需方： 设计单位: 年月日
一. 总则 1.1 本设备的技术规范书适用于建设项目干式变压器及变压器功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2 本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，投标方应提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 1.3 如果投标方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，则意味着投标方提供的设备完全符合本规范书的要求。本设备技术规范书所使用的标准，如遇与卖主所执行的标准不一致时，按较高标准执行。 1.4 本设备技术规范书经招、投双方确认后，成为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。 1.5 本设备技术规范书未尽事宜，由买卖双方协商确定。 二.气象条件 安装地点：海拔≤1000米，其他见供货材料表。 安装场所：户内 三．招标供货范围 数量和型号见各项目材料表 本招标项目中所含货物包括以下设备和附件： ● 干式变压器本体(线圈为铜箔绕制) ● 带导轨或小车的底座 ● 罩壳 ● 强迫空气冷却机 ● 感温元件、温控设备 ●温度显示保护装置
技术参数 名称参数备注 型号SCB11-1600KVA/6/0.4KV Ud=6% D,Yn11 见项目材料表 额定容量1600KVA 见项目材料表相数：三相 额定电压： 6.3/0.4KV见项目材料表联结组别：D，yn11 短路阻抗：6% 绝缘等级：F级 冷却方式：强迫空气冷却AN(F) 外壳防护等级：IP20 铝合金外壳 进出线方式:高压母排上进线 低压母排侧出见安装平面图 分接范围： 6.3±2*2.5% 标准：GB1094.1～2-1996； B/T10228-2015 IEC60076-11-2016 数量台 本次招标所含货物的设计、制造、安装指导，对全部货物进行详细描述的，若有需另行定购的货品，请卖方在投标文件中明确列出。 卖方应确保供货完整，保证设备安装质量、运行要求为原则。招标书技术要求中涉及的设备也作为本范围的补充。若在安装、调试、运行中发现缺项，由卖方负责并承担相关责任。 四．投标要求 1．投标说明 本设备采用邀请招标的方式，邀请国内合格的有信誉的投标制造厂提供设备，并对所提供设备的加工质量、技术性能指标、设备的完整性、交货期、设备的安装调试指导负责，负责干式变压器及其相关附件的设计、制造。对提供的设备、部件的安装、调试、培训及售后服务全程负责。所供设备应按照产业的发展和采用优质
电力变压器固体绝缘故障的诊断 发表时间：2008-12-11T13:50:28.780Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：南俊彪[导读] 摘要：通过对故障涉及固体绝缘时其它特征气体组分与CO、CO2间的伴生增长情况研究，提出了一种动态分析变压器绝缘故障的方法，着手建立故障气体的增长模式，为预测故障的发展提供新的判据。关键词：固体绝缘变压器绝缘故障故障气体摘要：通过对故障涉及固体绝缘时其它特征气体组分与CO、CO2间的伴生增长情况研究，提出了一种动态分析变压器绝缘故障的方法，着手建立故障气体的增长模式，为预测故障的发展提供新的判据。 关键词：固体绝缘变压器绝缘故障故障气体中图分类号：TM4 文献标识码：B 文章编号：1673-1069(2008)10-0000-00 引言 为了使设备的外形尺寸保持在可接受的水平，现代变压器的设计采用了更为紧凑的绝缘方式。这就要求显著升高其运行中内部各组件间的绝缘所承受的热和电应力水平。110kV及以上等级的大型电力变压器主要采用油纸绝缘结构，其主要绝缘材料是绝缘油和绝缘纸、纸板。当变压器内部故障涉及固体绝缘时，无论故障的性质如何，通常认为是相当严重的。因为，一旦固体材料的绝缘性能受到破坏，很可能进一步发展成主绝缘或纵绝缘的击穿事故，所以，纤维材料劣化引起的影响在故障诊断中格外受重视。但是，如能确定变压器发生异常或故障时是否涉及固体绝缘，也就初步确定了故障的部位，对设备检修工作很有帮助。 1 判断固体绝缘故障的常规方法CO、CO2是纤维材料的老化产物。一般，在非故障情况下也有大量积累，往往很难判断经分析所得的CO、CO2含量是因纤维材料正常老化产生的，还是故障的分解产物。月岗淑郎研究了使用变压器单位质量纸分解并溶于油中碳的氧化物总量，即以（CO+CO2）mL／g（纸）来诊断固体绝缘故障。但是，已投运的变压器的绝缘结构、选用材料和油纸比例，随电压等级、容量、型号及生产工艺的不同而差别很大，不可能逐一计算每台变压器中绝缘纸的合计质量。该方法因实际操作困难而难以应用；并且，在分析整体老化时，考虑全部纸质量是较合理的。但是，在故障点仅涉及固体绝缘很小一部分时，比单独考虑CO、CO2含量相比，用这种方法很难更有效。IEC599推荐以CO/CO2的比值作为判据，来确定故障与固体绝缘间的关系。认为CO/CO2＞0.33或＜0.09时表示可能有纤维绝缘分解故障。在实践中，这种方法也有相当大的局限性。作者对59例过热性故障和69例放电性故障进行了统计。结果表明，应用CO/CO2比例的方法正判率仅为49.2%，这种方法对悬浮放电故障的识别正确率较高，可达74.5%；但对围屏放电的正判率仅为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330kV及以上等级变压器每3个月进行一次油中溶解气体分析。但目前很多电业局为保证这些重要设备的安全，有的已将该时间间隔缩短为1个月，也有部分电业局已开展了油色谱在线监测的尝试。这为实现故障的连续追踪，提供了良好的技术基础。 电力变压器内部，涉及固体绝缘的故障包括：围屏放电、匝间短路、过负荷或冷却不良引起的绕组过热、绝缘浸渍不良等引起的局部放电等。无论是电性故障或过热故障，当故障点涉及固体绝缘时，在故障点释放能量作用下，油纸绝缘将发生裂解，释放出CO和CO2，但它们的产生不是孤立的，必然因绝缘油的分解产生各种低分子烃和氢气，并能通过各特征气体与CO和CO2间的伴生增长情况分析来判断故障原因。 判断故障的各特征气体与CO和CO2含量间是否是伴随增长的，需要一个定量标准。本文通过对变压器连续色谱监测结果的相关性分析，来获得对这一标准的统计性描述。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。本文采用Pearson积矩相关来衡量变量间的关联程度，被测变量序列对（xi，yi），i＝1，…，相关系数γ的显著性选择两种检验水平：以α＝1%作为变量是否显著相关的标准，而以α＝5%作为变量间是否具有相关性的标准。即：当相关系数γ＞γ0.01时，认为变量间是显著相关的；γ＜γ0.05时，二者没有明确的关联。γ0.01、γ0.05的取值与抽样个数N有关，可通过查相关系数检验表获得。由于CO为纤维素劣化的中间产物，更能反映故障的发展过程，故通过对故障的主要特征气体与CO的连续监测值进行相关性分析可进一步判断故障是否涉及固体绝缘。当通过其它分析方法确定设备内部存在放电性故障时，可以CO与H2的相关程度作为判断电性故障是否与固体绝缘有关的标准；而过热性故障则以CO与CH4的相关性作为判断标准。通过对59例过热性故障和69例放电性故障实例的分析，表明该方法在一定程度上可以反映故障的严重程度。在过热性故障情况下，如果CO不仅与CH4有较强的相关性，还与C2H4相关，表明故障点的温度较高；而在发生放电性故障时，如果CO与H2和C2H2都有较强的相关性，说明故障的性质可能是火花放电或电弧放电。 3 故障的发展趋势确认故障类型后，如能进一步了解故障的发展趋势，将有助于维修计划的合理安排。而产气速率作为判断充油设备中产气性故障危害程度的重要参数，对分析故障性质和发展程度（包括故障源的功率、温度和面积等）都很有价值。通过回归分析，可将这3种典型模式归纳整理。 3.1 正二次型总烃随时间的变化规律大致为Ci＝a.t2＋b.t＋c（a＞0），即产气速率γ=a.t+b不断增大，与时间成正比。这常与突发性故障相对应，故障功率及所涉及的面积不断变大，这种故障增长模式往往非常危险。 3.2 负二次型总烃和产气速率的变化规律与（a）相同，只是a＜0，即总烃Ci增高到一定程度后，在该值附近波动而不再发生显著变化。多与逐渐减弱的或暂时性的故障形式相对应，如在系统短路情况下的绕组过热及系统过电压情况下发生的局部放电等。 3.3 一次型即线性增长模型，是一种与稳定存在的故障点相对应的产气形式。总烃的变化规律为Ci＝k.t＋j，产气速率为固定的常数k，通常只有当故障产气率k或总烃Ci大于注意值时才认为故障严重。 4 实例分析
标准实用 一、工程概述 干式变压器的主绝缘一般采用环氧树脂浇注而成，具有低损耗、低局放、防爆、难燃、环保无污染、免维护、抗短路能力强等特点。在发电厂低压厂用电系统中得到了较多的应用。为保证干式变压器安装质量，避免质量事故和施工工艺通病，减少设备运行安全隐患，根据 GB50148-2010《电气装置安装电力变压器、电抗器、互感器施工》规范要求和厂家技术资料，编制本措施。 根据合同约定，我公司负责施工的华电顺德西部生态产业园分布式能源站项目，A标段共设计有10台干式变压器，生产厂家为苏州上能新特变压器有限公司，主要工程量如下： 二、编制依据 1、广东省电力设计研究院施工图纸。 2、苏州上能新特变压器有限公司厂家使用说明书。 3、《电气装置安装工程质量检验及评定标准》DL/T 5161.1~5161.17-2002 4、《电气装置安装电力变压器、电抗器、互感器施工》GB50148-2010 5、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2016 7、《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》GB50149-2010 8、《电力建设安全工作规程》（火力发电厂部分）DL5009.1-2014 9、《绿色施工导则》建质[2007]233号 文案大全． 标准实用
三、施工准备 1、施工人员安装前应熟悉安装图纸，并进行安全技术交底。 2、干式变压器安装前应进行安装前检查。 3、干式变压器吊运过程中应按设备说明书要求吊运，无明确要求时应四点起吊，并保持变压器水平，防止吊运过程中造成铁芯和夹件变形。 文案大全．
标准实用 4、带罩箱的干式变压器安装前应核对出线位置是否与盘柜母线位置相对应。 5、变压器罩箱的安装标准按照《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》中关于盘柜安装要求执行。 五、工艺流程 检查验收母线安装施工准备变压器安装变压器运行 文案大全． 标准实用
4.14 变压器的主绝缘和纵绝缘 线圈的绝缘分为主绝缘和纵绝缘。 主绝缘是指线圈对它本身以外的其他结构部分的绝缘，包括它对油箱、铁心、夹件和压板的绝缘，对同一相内其他线圈的绝缘，以及对不同相线圈的绝缘（相间绝缘）。纵绝缘是指线圈本身内部的绝缘。它包括匝间绝缘、层间绝缘、线段间的绝缘等。 图4－23 干式变压器主绝缘 表4－16 干式变压器主绝缘尺寸
455R +δ= 表4－17 圆筒式线圈层绝缘 4.15 变压器绝缘半径计算 图4－24 圆筒式绕组绝缘半径 （1）.圆筒式绕组绝缘半径计算（如图4－24所示） R 0——铁芯半径 ——铁芯对绕组绝缘距离 ——低压绕组内半径 ——低压绕组气道内侧绕组辐向厚度 ——低压绕组中气道宽度 ——低压绕组气道外侧绕组辐向厚度 ——低压绕组外半径 ——高低压绕组之间的气道宽度 ——高压绕组内半径 ——高压绕组气道内侧绕组辐向厚度 11S R +=L22B R +=233R +δ=L14 B R +=H26 B R +=
——高低压绕组之间的气道宽度 ——高压绕组气道外侧绕组辐向厚度 — 高压绕组外半径 ——高压绕组外直径 ——两铁芯柱中心距离 低压绕组DY2平均半径 12 122R R R += 低压绕组DY1平均半径 34 342R R R += 高压绕组GY2平均半径 56 562R R R += 高压绕组GY1平均半径 78 782 R R R += 高低压间漏磁空道平均半径 45 2HL R R Y += 低压气道平均半径 23 2L R R Y += 高压气道平均半径 67 2 H R R Y += （2）．饼式（含螺旋式、连续式）绕组绝缘半径计算 R 0——铁芯半径 ——铁芯对绕组绝缘距离 ——低压绕组内半径 图4－25 ——低压绕辐向厚度 H1 8B R +=2D ?=6 0S M +=677R +δ=11S R +=L 2B R +=233 R +δ=
发电机绝缘纸、变压器绝缘纸的绝缘等级及分类标准 发电机绝缘纸的绝缘等级分类标准：划分为A、E、B、F、H级 发电机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。 绝缘的温度等级 A级 E级 B级 F级 H级 最高允许温度（℃）105 120 130 155 180 绕组温升限值（K） 60 75 80 100 125 性能参考温度（℃）80 95 100 120 145 在发电机等电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。 人们根据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度，按照温度大小排列分别为：Y、A、E、B、F、H和C。它们的允许工作温度分别为：90、105、120、130、155、180和180℃以上。因此，B级绝缘说明的是该发电机采用的绝缘耐热温度为130℃。使用者在发电机工作时应该保证不使发电机绝缘材料超过该温度才能保证发电机正常工作。 绝缘等级为B级的复合绝缘纸，主要是由云母、石棉、玻璃丝经有机胶胶合或浸渍而成的。常用的B级绝缘材料有PVC玻璃纤维套管(黄腊管)，6520复合纸，DMD绝缘纸等。
变压器绝缘等级是指温度的，有A、B、E、F、H、C。变压器有A 级，最高运行温度为105度，这就是油变。干变有F级（环氧树脂）最高运行温度为155度。还有用美国杜邦公司的NOMEX绝缘纸制作的H级（最高运行温度180度）和C级（最高允许运行温度为220度）的干式变压器。E和B是用来制造电机的。这个温度是绝缘材料来决定的。不能换算。
电力变压器结构图解
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电力变压器结构图解 这是一个三相电力变压器的模型。从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。 移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性 能好、磁滞损耗小。在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组 与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。图2左边是高压绕组引 出线，右边是低压绕组引出线。
把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。 变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。 油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。 采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。由于材料与工艺的限制，目前多数干式电力变压器的电压不超过35KV，容量不大于20000KVA，大型高压的电力变压器仍采用油冷方式. 下面是干式变压器结构图
树脂浇注干式变压器绝缘结构的耐热评定分析 发表时间：2017-08-29T13:38:43.667Z 来源：《电力设备》2017年第12期作者：谭明华 [导读] 试验过程中应当遵循的基本工作原理进行一般性操作方式进行了简要分析，在此基础之上研究了耐热评定实验所获取的相关结果，旨在于为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。 （桂林君泰福电气有限公司广西壮族自治区桂林市 541004） 摘要：该文以树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热性能的评定为研究对象，首先针对树脂浇注干式变压器的概述，并以GEAFOL树脂浇注干式变压器为例来讨论变压器耐热评定试验过程中应当遵循的基本工作原理进行一般性操作方式进行了简要分析，在此基础之上研究了耐热评定实验所获取的相关结果，旨在于为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。 关键词：树脂浇注；干式变压器；绝缘结构；耐热评定；试验；分析 1、树脂浇注干式变压器的概述 1.1 树脂浇注干式变压器的应用范围 树脂浇注干式变压器一般用于电压等级为35kV、额定容量20000kVA及以下的城市电网，是高层建筑、工业企业和商服行业用电的主要变压器类型。 1.2 树脂浇注干式变压器的优势 树脂浇注干式变压器具有性能上的优势，树脂浇注干式变压器是一种低损耗、低局放和抗短路的变压器；树脂浇注干式变压器具有的安全上的优势，树脂浇注干式变压器具有防爆炸、防过热和难燃烧的优点；树脂浇注干式变压器的施工优势，树脂浇注干式变压器具有易运输和保管的优点，在实际的电力工作中可以做到免维护。 2、树脂浇注干式变压器的结构特点以GEAFOL树脂浇注干式变压器为例 2.1高压绕组 高压绕组由高压箔带和优质的杜邦薄膜绕制。线饼放在加热模具中用特别配比的树脂在真空罐中浇注。真空浇注排出了绕组中的气体从而确保变压器的低局放。因为高压箔带与浇注树脂的热膨胀系数非常相近，由负载变化引起的热应力保持到最小程度从而提高了绕组的抗开裂能力。 2.2箔式绕组将简单的技术与高度的电气安全性结合在一起。与其他类型的绕组相比，绝缘承受更小的电气应力。在传统的圆导线绕组中，匝间电压可达两倍的层间电压。箔式绕组的一层只有一匝，因此电气应力保持恒定，绕组没有由升层导致的螺旋角，所以能够承受很高的工频电压和冲击电压。 2.3低压绕组 低压绕组的介电应力很小。这种绕组由单张铝箔或铜箔绕制而成，中间用树脂浸渍型玻璃纤维布绝缘。 2.4防火安全 GEAFOL中只使用阻燃和自熄材料，不采用额外的材料。电气故障造成的内部电弧与外部火灾不会导致变压器爆炸或燃烧。扑灭火源后，变压器会自熄。这种设计结构获得了许多国家的消防机构认可，可用于居民楼及其他类型的建筑。经过多次试验证明变压器的燃烧残渣对环境没有危害。 2.5 GEAFOL树脂浇注干式变压器满足目前所规定的最高保护等级要求： 环境等级E2、气候等级C2、防火等级F1 2.6过载能力 安装径流式冷却风机后，GEAFOL变压器可以永久性过载百分之五十。只要在过载时间内没有超过线圈的最高温度，短时过载是可以忽略的。 2.7温度监控 每台GEAFOL变压器配备一个温度指示器，在低压绕组中安装三个温度传感器。温度指示器能够输出故障，报警，跳闸信号来保护变压器。传感器用于检测绕组的最高温度。 3、树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热评定基本原理分析 在当前技术条件支持下，热老化主要研究对象包括以下几个方面的内容：首先，热老化作为化学降解反应、聚合反应以及扩散反应的生成结果而进一步展开相应的化学变化或是物理变化；其次，热老化作为受到热膨胀作用力、热收缩作用力或是热膨胀配合热收缩作用力而反应产生的热机械作用力。相对于热老化反应所作用的有机材料而言，其将从硬度指标、强度指标、延伸性指标、抗压指标、绝缘电阻指标以及吸水性指标等多个方面对有机材料的综合使用性能产生一定影响。从现阶段的应用实践角度上来说，有关树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热性能的试验原理基本与有关绝缘材料的耐热性能试验原理表现一致，充分体现了对Arrhenius定律的应用，具体的表达方式如下所示（可分为两种情况）： 该公式当中以L表示寿命，以C表示常数，以表示活化能指标，单位取值为eV，以K表示波尔兹曼常数指标，单位取值为eV/K（一般状态取值为恒定状态，即8.617×10-5），以T表示热力学温度指标，单位取值为K。 该公式当中同样以L表示寿命，以T表示热力学温度指标，单位取值为K。与此同时，a、b均设定为常数数值状态。 通过对这一公式的分析不难发现：在通过一定的试验方式获取有关a、b取值的基础之上，能够建立有关树脂浇注干式变压器绝缘结构所对应的热寿命曲线。 4、树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热评定试验步骤分析 有关树脂浇注干式变压器绝缘结构耐热评定试验的操作步骤需要在结合现行“电气绝缘结构评定与鉴别”相关标准规范的基础之上开展。首先需要明确的是对寿命重点判据问题的确定。在实际工作过程当中，建立遵循以下几方面规定。 一方面，X倍（X取值应当为1.5、2、3、4）高于正常运行状态下低压指标的耐高压试验动作；另一方面，Y倍（Y取值应当为1、1.5、2、3）高于正常运行状态下耐脉冲max数值水平。 特别需要注意的一点是：为确保整个耐热评定试验统计数据的有效性与可靠性，应当将试验样本个数控制在5个以上，按照分周期的
干式变压器技术要求 规范及标准 所有设备、安装、材料和工艺须符合下列及以下各项所注明的规则及标准；变压器应符合并列运行的条件。（如下述内容中不为最新版本，应按最新版本采用）： GB 1994.1-1996《电力变压器第一部分总则》 GB 4208-93 《外壳防护等级》 GB 5273-85 《变压器、高压电器和套管的接线端子》 GB 6450-86 《干式变压器》 GB/T 10288-97 《干式变压器的技术参数和要求》 JG/T 501-91 《电力变压器试验导则》 ZBK4 1005-89 《6～220kV级变压器声级》 GB/T10228 《干式电力变压器技术参数和要求》 GB 6450 《干式电力变压器》 GB 1094.5 《电力变压器》 GB/T 17211 《干式电力变压器负载导则》 GB/T 5465.2 《电气设备用图形符号》高压危险标志 IEC 726 《干式电力变压器》 IEC 60076 《Power Transformer》 BS1433 《电气用铜》 IEC905 《干式变压器负载导则》 IEC529 《设备防护等级》 依据本工程有关部分图集。 本技术条件如与以上标准有矛盾，应按本技术条件执行。 技术性能要求 环境条件 海拔高度：<1000m,户内安装。 环境温度：-10℃～+40℃ 日温差：25℃。 年平均温度：+30℃。 相对湿度：≤95%(+25℃)。 地震烈度：7度 抗震能力：水平加速度<0.4g 垂直加速度<0.2g 安全系数>1.67 运行条件 额定运行电压：380V/220V±10% 额定频率：50Hz±5% 接地方式：TN-S 接地电阻: ≤5欧姆 电力变压器基本选型条件
变压器常见故障及处理 1 异常响声 (1)音响较大而嘈杂时，可能是变压器铁芯的问题。例如，夹件或压紧铁芯的螺钉松动时，仪表的指示一般正常，绝缘油的颜色、温度与油位也无大变化，这时应停止变压器的运行，进行检查。 (2)音响中夹有水的沸腾声，发出"咕噜咕噜"的气泡逸出声，可能是绕组有较严重的故障，使其附近的零件严重发热使油气化。分接开关的接触不良而局部点有严重过热或变压器匝间短路，都会发出这种声音。此时，应立即停止变压器运行，进行检修。 (3)音响中夹有爆炸声，既大又不均匀时，可能是变压器的器身绝缘有击穿现象。这时，应将变压器停止运行，进行检修。 (4)音响中夹有放电的"吱吱"声时，可能是变压器器身或套管发生表面局部放电。如果是套管的问题，在气候恶劣或夜间时，还可见到电晕辉光或蓝色、紫色的小火花，此时，应清理套管表面的脏污，再涂上硅油或硅脂等涂料。此时，要停下变压器，检查铁芯接地与各带电部位对地的距离是否符合要求。 (5)音响中夹有连续的、有规律的撞击或摩擦声时，可能是变压器某些部件因铁芯振动而造成机械接触，或者是因为静电放电引起的异常响声，而各种测量表计指示和温度均无反应，这类响声虽然异常，但对运行无大危害，
不必立即停止运行，可在计划检修时予以排除。 2 温度异常 变压器在负荷和散热条件、环境温度都不变的情况下，较原来同条件时的温度高，并有不断升高的趋势，也是变压器温度异常升高，与超极限温度升高同样是变压器故障象征。 引起温度异常升高的原因有： ①变压器匝间、层间、股间短路； ②变压器铁芯局部短路； ③因漏磁或涡流引起油箱、箱盖等发热； ④长期过负荷运行，事故过负荷； ⑤散热条件恶化等。 运行时发现变压器温度异常，应先查明原因后，再采取相应的措施予以排除，把温度降下来，如果是变压器内部故障引起的，应停止运行，进行检修。 3 喷油爆炸 喷油爆炸的原因是变压器内部的故障短路电流和高温电弧使变压器油迅速老化，而继电保护装置又未能及时切断电源，使故障较长时间持续存在，使箱体内部压力持续增长，高压的油气从防爆管或箱体其它强度薄弱之处喷出形成事故。 (1)绝缘损坏：匝间短路等局部过热使绝缘损坏；变压器进水使绝缘受潮损坏；雷击等过电压使绝缘损坏等导致内部短路的基本因素。 (2)断线产生电弧：线组导线焊接不良、引线连接松动等因素在大电流冲击
结构图解 1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道 7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接开关；11-油箱； 12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车 电力变压器概述电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。现在较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外[3]力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有特变电工等。
供配电方式： 10KV高压电网采用三相三线中性点不接地系统运行方式。 用户变压器供电大都选用Y/Yno结线方式的中性点直接接地系统运行方式，可实现三相四线制或五线制供电，如TN-S系统。 电力变压器主要部件及作用①、普通变压器的原、副边线圈是同心地套在一个铁芯柱上，内为低压绕组，外为高压绕组。（电焊机变压器原、副边线圈分别装在两个铁芯柱上） 变压器在带负载运行时，当副边电流增大时，变压器要维持铁芯中的主磁通不变，原边电流也必须相应增大来达到平衡副边电流。 变压器二次有功功率一般＝变压器额定容量（KVA）×0.8（变压器功率因数）＝KW。
SGB10型干式变压器与 SCB10型干式变压器之比较 变压器的寿命指变压器的绝缘系统因为受热老化而失去其绝缘性能而经历的时间。按照干式变压器绝缘材料的耐热等级可有如下划分：温度等级——B级（130℃）、F级（155℃）、H级（180℃）、C级（220℃）。 ①B级绝缘产品属于早期制造的产品，性能指标差，无法满足现代化供电的要求。②F级产品相对性能较好，易于实现产业化，其主要代表为F级薄绝缘环氧气树脂真空浇注型产品。我国在八十年代末、九十年代初大量引进这种生产技术，因此目前国内使用的大多是这类干式变压器。③H级绝缘的产品在国内为九十年代的新技术，处于世界领先水平，目前在美国等发达国家广泛应用，在美国这类产品约占干变市场的70%。虽然国内起步较晚，但其有突出的可靠性、安全性、经济性、环保性，已广泛引起重视，率先应用在许多重要场合，如：天安门广场、中央办公厅中南海秘书局、中国科学院、北京钓鱼台国宾馆等。 SGB10型敞开通风干式变压器与SCB10型环氧浇注干式变压器相比具备如下特点： 1. H级绝缘：SGB10型敞开通风干式变压器绝缘耐热等级可达H级或更高的C级。环氧浇注干式变压器（SCB10型）为F级。即在正常的工作条件下SGB10型比SCB10型有更长的使用寿命，以及在输出负荷短路等极限条件下，具有更强的抗毁自逾能力； 2. 安全：SGB10型干式变压器为当今最高安全性的干式变压器。所有绝缘材料阻燃、自熄、无毒，其可燃物质不到环氧浇注式产品的10%，在800℃高温下长时间燃烧无有毒烟雾产生，克服了原来环氧浇注干式变压器（SCB10型）燃烧时产生大量有毒气体的缺陷。SGB10型干式变压器在地铁、机场、大厦、小区、船舶、化工、冶炼等，得到了广泛的应用； 3. 可靠：SGB10型干式变压器的特殊线圈设计、工艺及材料、使产品三防性能极佳（防潮、防霉、防盐雾），更能承受热冲击，永无龟裂，基本无局部放电产生（环氧浇注干式变压器局部有少量放电）； 4. 环保：SGB10型新产品到达寿命期后可分解回收，克服了环氧树
干式变压器培训 1、干式变压器发展历程简述 1885年，匈牙利三位工程师发明了变压器及感应电机，并研制出第一台工业实用性变压器距今已有一个多世纪了。当时和以后的一段时期内，所生产的变压器无例外的均为干式变压器。但限于当时的绝缘材料的水平,那时的干变难于实现高电压与大容量。到20世纪初发现了变压器油，它具有高绝缘强度，高导热能力，用于变压器是再好不过的绝缘和冷却介质。而干变因受限于绝缘使电压上不去，受限于散热使容量上不去，造成它的发展几乎停滞不前。 二战以后，世界经济呈现前所未有迅猛增长，城市面积、人口、高层建筑、地下建筑、地铁等重要中心场所不断增多。而由于油浸式变压器以下缺点:1、变压器油具有可燃性,当遇到火焰时可能会燃烧、爆炸;2、变压器油对人体有害;3、变压器油需定期检查;4、油浸式变压器抗短路能力差;5、油浸式变压器密封性能不良且宜老化,在运行场所渗漏油严重,影响设备安全运行,同时影响环境;6、油浸式变压器绝缘等级低,按Ａ级绝缘设计、制造。油浸式变压器现场常见故障:1、由于绝缘受潮、绝缘老化和变压器油劣化等将导致变压器绝缘降低;2、由于表面潮湿加之尘埃、盐分等致使变压器套管脏污引起套管闪络,同时由于赃物吸水后导电性能提高使泄漏增加,引起表面放电后导致击穿;3、由于油标管、呼吸管或防爆管通气孔堵塞等导致变压器存在假油位现象;4、当变压器二次短路或变压器内部放电等将造
成变压器喷油事故;5、由于运行中存在渗漏油、缺油等现象,导致运行中必需采取补油措施。由于油浸式变压器上面种种的缺点，因而人们迫切需要一种既能深入负荷中心，又能防火、防爆并且环保性能好的变压器。自1964年德国AEG公司研制出第一台环氧浇注干式变压器起，干式变压器进入一个大发展的阶段，与此同时，美国也发明了Nomex绝缘纸，可作H级干式变压器，这样干变就就有了二种主要大类，一类为环氧树脂型干式变压器，另一类为H级敞开型干式变压器。 2、干式变压器的发展现状 目前干式变压器制造技术已成熟，国内外许多工厂能大批量生产。现在整个国际干式变压器市场，存在环氧树脂浇注干式变压器和浸漆型干式变压器两大类型。在欧洲及一些新兴工业国家(如日、韩等)前者应用广泛，而北美市场则以后者为主。我国绝大多数干式变压器的制造厂家引进的是环氧树脂浇注式结构，无论从产量还是技术水平方面，目前都达到世界先进水平。目前，干式变压器最高电压等级已达35kV。山东金曼克电气集团于1999年开发出一台110kV树脂浇注电力变压器，并通过中国变压器质量监督检测中心所做的例行、温升、冲击、声级及短路试验，同年11月通过国家机械工业局、国家电力公司鉴定，这在树脂浇注变压器国内外历史上是第一次，为电网提供一种新型防灾电力变压器奠定了物质基础。该电力变压器组于2000年9月装于山东兖州电力局运行至今情况
电动机的绝缘等级分类标准：划分为A、E、B、F、H级 电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。 绝缘的温度等级A级E级B级F级H级 最高允许温度（℃）105 120 130 155 180 绕组温升限值（K）60 75 80 100 125 性能参考温度（℃）80 95 100 120 145 在发电机等电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。 人们根据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度，按照温度大小排列分别为：Y、A、E、B、F、H和C。它们的允许工作温度分别为：90、105、120、130、155、180和180℃以上。因此，B级绝缘说明的是该发电机采用的绝缘耐热温度为130℃。使用者在发电机工作时应该保证不使发电机绝缘材料超过该温度才能保证发电机正常工作。 绝缘等级为B级的绝缘材料，主要是由云母、石棉、玻璃丝经有机胶胶合或浸渍而成的。常用的B级绝缘材料有PVC玻璃纤维套管(黄腊管), 6520复合纸, DMD绝缘纸等 变压器绝缘等级是指温度的，有A、B、E、F、H、C。变压器有A级，最高运行温度为105度，这就是油变。干变有F级（环氧树脂）最高运行温度为155度。还有用美国杜邦公司的NOMEX绝缘材料制作的H级（最高运行温度180度）和C级（最高允许运行温度为220度）的干式变压器。E和B是用来制造电机的。这个温度是绝缘材料来决定的。不能换算。
变压器故障种类 ●故障种类： ?内部故障 ◆相间短路 ◆匝间短路 ◆绕组或出线接地 ?外部故障 ◆绝缘套管闪络、破碎发生接地 ◆出线之间相间故障 ●故障种类（性质划分） ?热故障 ◆轻度过热（低于50℃） ◆低温过热（150-300℃） ◆中温过热（300-700℃） ◆高温过热（高于700℃） ?电故障 ◆局部放电 ●油中存在气泡，绝缘材料中存在空腔 ●制造质量不良，某些部位有毛刺漆瘤 ●金属部件接触不良 ◆火花放电 ●悬浮电位引起电火花放电 ●油中杂质引起火花放电 ◆高能电弧放电 ●故障种类（回路划分） ?电路故障 ?磁路故障 ?油路故障 ●故障种类（结构划分） ?绕组故障 ?铁芯故障 ?油质故障 ?附件故障 ●故障种类（易发位置） ?绝缘故障 ?铁芯故障 ?分接开关故障 ◆密封不严，雨水侵入绝缘降低 ◆分接开关滚轮卡死，切换时不到位造成相间短路 ◆分接开关缺油，显示假油位 ◆分接开关误动 ●出口短路故障： ?三相短路（短路电流最大） ?两相短路
?单相接地短路 ?两相接地短路 ●短路故障危害 ?短路电流引起绝缘过热 ?短路点动力引起绕组变形故障 ●放电对绝缘的影响 ?直接击穿绝缘 ?产生的化学物质腐蚀绝缘 ●气体继电器误动分析 ?呼吸器不畅通 ?冷却系统漏气 ?冷却器入口阀门关闭造成堵塞，引起气体继电器动作频繁 ?散热器上部进油阀门关闭，引起气体继电器动作频繁 ?潜油泵烧坏使本体油热分解产生大量气体 ?密封不严，变压器进气 ?变压器出线负压区 ?油枕油腔中有气体 ?净油器的气体进入变压器 ?忽视气体继电器防雨 ●变压器故障时产生气体 ?H2：电晕放电、油和固体绝缘热分解、水分 ?CO：固体绝缘受热及热分解 ?CO2：固体绝缘受热及热分解 ?CH4：油和固体绝缘热分解、放电 ?C2H6：固体绝缘热分解、放电 ?C2H4：高温热点下油和固体绝缘热分解、放电 ?C2H2：强弧光放电、油和固体绝缘热分解