第34卷第33期中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)Vol.34No.33Nov.25,201459562014年11月25日Proceedings of the CSeeC2014 Chin. Soc. for Elec EngDOI:10.1335410258-8013.pcse2014.33020文章編號:0258-8013(2014)33-5956-08中圖分類號:TM85基于熱焓分析的變壓器油熱解機(jī)制及熱故障嚴(yán)重程度評估張穎1,王學(xué)磊2,李慶民,楊芮',李成榕',高樹國3,范輝3(1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,北京市昌平區(qū)102206;2.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院,山東省濟(jì)南市250061;3.河北電力科學(xué)研究院,河北省石家莊市050000Thermal Decomposition Mechanism of the Insulation Oil Based on Enthalpy Analysis andSeverity evaluation of Transformer Thermal FaultsL HANG Ying, WANG Xuelei, LI Qingmin, YANG Rui, LI Chengrong, GAO Shuguo, FAN Hui3llege of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China2. School of Electrical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong Province, China3. Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050000, Hebei Province, China)ABSTRACT: The prevailing methodology used to identify the體成分的能量差異。引入熱焓分析研究了變壓器油的熱解機(jī)severity of transformer inner faults is based on the total制與熱故障嚴(yán)重程度的評估方法。基于熱力學(xué)理論,對concentration and its rate of change, without recurring to the C20H42的熱解產(chǎn)氣機(jī)制進(jìn)行了模擬,獲得了不同氣體組分的energy of formation difference between gases. By means of生成含量與溫度的關(guān)系;然后依據(jù)熱焓分析,對可表征反應(yīng)enthalpy analysis, the thermal decomposition mechanism and過程能量變化的特征氣體生成能進(jìn)行了計(jì)算,得到各氣體生thermal fault severity diagnosis criterion of transformer oil成能的排列順序?yàn)镃H4300℃),不僅會C57.1042008中推薦利用溶解氣體的總濃度及其發(fā)生第一步分解,且會發(fā)生第二步分解,主要涉及產(chǎn)氣速率來評估變壓器內(nèi)部故障的嚴(yán)重程度9。倘環(huán)烷烴、芳香烴和初期階段所生成烯烴的大量分連續(xù)兩次取樣間隔內(nèi)溶解氣體的總濃度超過規(guī)定解,其本質(zhì)也是烴類CC鍵的斷裂和脫氫作用。閾值,則可大致明確變壓器內(nèi)部有無故障,并對故在兩個(gè)分解階段中,當(dāng)整個(gè)熱解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)障嚴(yán)重程度做出初步估計(jì)。但這類方法忽略了生成全部的烷烴化合物都將分解為碳原子數(shù)在4個(gè)以下不同氣體的能量差異,例如,生成相同含量的CH4的簡單小分子烴類氣體18與C2H2所需能量是不同的1.2C20H42的熱解過程Jacob等學(xué)者通過建立辛烷(CsH1s)的熱解模型般在新的電力變壓器石蠟基絕緣油中,其平以平衡反應(yīng)的焓變量來反映H2、CH4、C2H6、C2H4、均分子量在270~310之間,每個(gè)分子的碳原子數(shù)在C2H2等特征氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下生成所需要的能量,19~23之間,平均碳原子數(shù)約為208。而在石蠟據(jù)此提出了以能量加權(quán)的溶解氣體分析方法( energy-基絕緣油所包含的幾種典型碳?xì)浠衔?鏈烷烴、環(huán)weighted dissolved gas analysis, EWDGA)⑨。分析烷烴、芳香烴)之中,具有相同的碳原子時(shí),鏈烷烴表明, EWDGA在評估高能量故障的嚴(yán)重程度時(shí),的熱穩(wěn)定性最差,受熱易分解,是油中存在熱故障其靈敏度比普通DGA方法要高,但在實(shí)際變壓器時(shí)生成氣體的主要來源12。因此,本文以鏈烷烴二油中的平均碳原子數(shù)為20,其裂解機(jī)制及所需能烷(C2lH42)為例來研究變壓器油在熱故障下的裂量與CsH不同, Jacob等學(xué)者并沒有探討熱解過程解過程中的能量變化,也未涉及對故障嚴(yán)重程度的評估根據(jù)前述的熱解產(chǎn)氣機(jī)制可知,C20H42熱解反為進(jìn)一步厘清變壓器油熱解機(jī)制,研究熱解過應(yīng)的最終生成物包括氫氣(H)、甲烷(CH4)、乙烷程中能量變化對油中產(chǎn)氣的影響,本文通過建立(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、丙烷(C3Hg)、丙C2H42的熱解模型,對C2oH42在400-1600K溫度烯(C3H6),而丙二烯或丙炔(CH4)極不穩(wěn)定,在此范圍內(nèi)的熱解產(chǎn)氣進(jìn)行了熱力學(xué)研究。利用熱焓分不做考慮。由此,可建立總反應(yīng)式如下析對可表征熱解過程能量變化的特征氣體生成能C20H42=a, CH4+a, C2H6 +a3C2 H4 +a4C2H,+進(jìn)行了計(jì)算,據(jù)此提出了基于能量加權(quán)的變壓器熱as C3H8+a6 C3H6+a,H,(1)故障嚴(yán)重程度診斷方法其中,1變壓器油熱解產(chǎn)氣的熱力學(xué)機(jī)制a1+2(a2+a3+a4)+3(a5+a6)=201.1熱解產(chǎn)氣機(jī)制4a1+6a2+4a3+2a4+8a5+6a6+7a7=42(2)變壓器油是由大量碳?xì)浠衔锼M成的混合a1+a2+…+a2=∑a,i=1,2物,其化學(xué)成分主要包括60%以上的鏈烷烴式中a(i=1,2中國煤化工計(jì)量數(shù)(CnH2+2)、20%-40%的環(huán)烷烴(CnH2n)以及10%以下當(dāng)1molCNMHG全分解,則的芳香烴(CnH2b3H由熱力學(xué)理論可知,化學(xué)鍵根據(jù)反應(yīng)方程式()求得各氣體組分的摩爾分?jǐn)?shù)5958中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第34卷(組分自身mol數(shù)/總mol數(shù))為VCH VC.CHA: chAK,=cH Vc,HsC2H6: ycyc2HCHC∑)3a(a2)3CHC3HC,H6: yC,H將由式(8)計(jì)算所得的化學(xué)平衡常數(shù)值K1Ks帶入式(9)中,結(jié)合熱解總反應(yīng)式(1)中的碳?xì)湓厥睾銞l件式(2),即可求出某一溫度下總反應(yīng)式(1)中各烴類氣體組分的化學(xué)計(jì)量數(shù)值(a1-a7),從而得到該當(dāng)分解反應(yīng)后生成的每種氣體與其它產(chǎn)物處溫度下各烴類氣體組分的摩爾量。于平衡狀態(tài)時(shí),可建立生成烴類氣體之間的化學(xué)反依據(jù)上述步驟,本文通過查閱文獻(xiàn)資料[13-15]應(yīng)平衡體系如下中所提供的化合物的Gbs生成自由能(400K時(shí)的C3 H8=CH4+ChA(3)數(shù)據(jù)如表1所示,求解非線性代數(shù)方程組,計(jì)算C3H6=CH4+C2Hlmol的C2H42隨溫度不斷上升分解生成各氣體組分的物質(zhì)的量,得到C20H42分解的起始溫度為400KC2H6=C2H4+H2(127℃)左右,分解基本完全時(shí)溫度為1600KC2H4-C2H()(1327℃)左右,結(jié)果如圖1所示。2CH4=C2H2+3H2表1400K溫度時(shí)各氣體的 Gibbs生成自由能為求解反應(yīng)平衡時(shí)各烴類氣體組分的摩爾量,Tab 1 Gibbs free energy of formation for引入化學(xué)平衡常數(shù)K,它表征一定溫度下反應(yīng)體系each gas under the temperature of 400K kI/mol達(dá)到平衡的條件,與反應(yīng)物或生成物的初始濃度無氣體CH4C2H6C2H4C2H2 CaHs C3l6H2關(guān)4-6]自由能-14994-17742-35.9914562-213.12-8749-527化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的定義式為K(T)≡exp∑vG(T)]=expl-△,G(T12F+CHs+-C:HRT+CH -H式中:G(⑦為物質(zhì)i的 Gibbs生成自由能,是溫度-C2H4的函數(shù):△G(為該反應(yīng)的Gibs自由能變化,在數(shù)值上等于生成物的 Gibbs生成自由能與各自化學(xué)計(jì)量系數(shù)的乘積減去反應(yīng)物的Gbbs生成自由能與1000130各自化學(xué)計(jì)量系數(shù)的乘積;R為氣體常數(shù),一般取溫度/K8314;T為所取的反應(yīng)溫度。由式(8)可知,只圖1C20H42熱分解過程的氣體組成需查取特定溫度下化學(xué)反應(yīng)平衡體系中式(3)(7)Fig.1 Gas generation through thermal decomposition of所涉及的各化合物的 Gibbs生成自由能,就可求得C20H42 in equilibrium該溫度下這一平衡體系中各化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)。由圖1中C20H42的熱解過程曲線可知,在400在平衡條件下,系統(tǒng)總壓力保持在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大1000K范圍內(nèi),生成氣體主要是低分子烷烴(C3H氣壓狀態(tài)(即1atm=101.3kPa),可得到上述各化學(xué)C2H)和低分子中國煤化工、H2的生成反應(yīng)的平衡常數(shù)K(K=生成物摩爾分?jǐn)?shù)的乘積÷反速率上升,則HCNMHG中溫過熱故應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)的乘積)的計(jì)算式為障;在1000-1200K范圍內(nèi),CH4大量生成,C2H2第33期張穎等:基于熱焓分析的變壓器油熱解機(jī)制及熱故障嚴(yán)重程度評估5959的生成速率上升,而C2H6和C3H6的生成量不斷下C2oH4z= CH4 C1oH38降,且伴隨生成一定量的H2與C2H4,這對應(yīng)于變C20H42與H2+C20H40壓器內(nèi)部的高溫過熱故障;在1200~1600K溫度設(shè)定在變壓器油的整個(gè)裂解過程中,一定溫度段,熱解氣體大部分是C2H2與H2,而CH4和C2H4下的故障能量全部作用于烴類化合物化學(xué)鍵的斷不斷下降,此對應(yīng)于變壓器內(nèi)部的嚴(yán)重過熱故障。裂與形成。由上述C20H42的熱力學(xué)產(chǎn)氣分析可知,裂解溫2.2油中溶解氣體生成能的計(jì)算度與反應(yīng)產(chǎn)物具有較好的對應(yīng)關(guān)系,亦驗(yàn)證了建立油中溶解氣體的生成能,定義為生成1mol氣在C2H42熱分解過程上的絕緣油熱解機(jī)制與實(shí)際體所需要的能量。通過計(jì)算化學(xué)反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下工況的一致性,這也是目前油中溶解氣體分析方法的焓變量△H,作為化學(xué)反應(yīng)生成某一氣體所需要的理論基礎(chǔ)。由于變壓器油熱解程度的直接關(guān)聯(lián)因的生成能。利用標(biāo)準(zhǔn)生成焓來計(jì)算一個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓素是能量,即:變壓器油裂解時(shí)任何一種烴類氣體的生成均依賴于故障能量的高低。而上述產(chǎn)氣分析變量的方式為:生成物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓之和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓之和161n,如下所示單從溫度角度對變壓器油的熱解反應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行描述,并未涉及能量變化。△F=∑△H(生成物)-∑△HP(反應(yīng)物)(17)2基于熱焓分析的絕緣油熱解機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)生成焓( standard enthalpies of formation,△H是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(1013kPa,298K)生成1mol2.1油中溶解氣體熱力學(xué)生成模型處于最穩(wěn)定形態(tài)的物質(zhì)所需要的熱焓量6。熱焓由熱力學(xué)第一定律可知,△(內(nèi)能即熱力學(xué)能為負(fù)值時(shí),表明此物質(zhì)生成過程中釋放能量:相反,變化)=Q反應(yīng)吸收的熱量)+外界對反應(yīng)做的體則表明吸收能量積功),當(dāng)生成物溫度與反應(yīng)物溫度相同時(shí),Q就是標(biāo)準(zhǔn)生成焓△H是有機(jī)化合物的重要物性之化學(xué)反應(yīng)的實(shí)際熱量變化,從化學(xué)鍵理論而言,就,通過查取化學(xué)物性數(shù)據(jù)手冊可得到C3H8、C3H6是化學(xué)鍵的斷裂和形成而導(dǎo)致的能量變化?？梢隒2H6、C2H4、CH4以及H2的標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)生成焓,另函數(shù)——熱焓H來表征,其定義為H=U+pV,表方面則通過計(jì)算獲得C20H42、C20H40、C1H38示物質(zhì)吸收的能量為這一物質(zhì)的內(nèi)能與物質(zhì)壓強(qiáng)PC13H13、CsH、C7H5以及C1nHx的標(biāo)準(zhǔn)液態(tài)生和體積V乘積之和的變化量。在恒壓恒容條件下,成焓。有機(jī)分子的標(biāo)準(zhǔn)液態(tài)生成焓為其標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)生化學(xué)反應(yīng)的熱焓變化量△H生成物與反應(yīng)物的焓成焓與其標(biāo)準(zhǔn)摩爾蒸發(fā)焓之差。值之差),也就是反應(yīng)體系從外界吸收的熱量Q,即標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)生成焓是由 Benson基團(tuán)加和法計(jì)算Q=AMH。因此,通過計(jì)算熱焓可以反映生成各氣體得到8。 Benson基團(tuán)加和法認(rèn)為,對298K時(shí)氣態(tài)所需要的能量,即各氣體的生成能有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)生成焓△H298的貢獻(xiàn)分成兩部分:第熱力學(xué)中U、V和p均為狀態(tài)函數(shù),則H也是部分是組成有機(jī)分子的各個(gè)原子基團(tuán)的貢獻(xiàn)之和狀態(tài)函數(shù),因此,△H只與化學(xué)反應(yīng)的起始狀態(tài)第2部分為各種結(jié)構(gòu)校正項(xiàng)之和1。從改進(jìn)后的終止?fàn)顟B(tài)以及系統(tǒng)所處環(huán)境的壓強(qiáng)、溫度等因素有 Benson法原子基團(tuán)庫412種基團(tuán)中選取所需要的基關(guān),而與化學(xué)反應(yīng)的路徑無關(guān)。針對油色譜分析團(tuán)及對生成焓的貢獻(xiàn)值,如表2所示,例如,基團(tuán)所涉及的CH、C3H、C2H6、C2H4、Cl2、CH4、C(H2(C代表了與另一個(gè)碳原子相連的甲基基團(tuán)。H27種氣體,當(dāng)反應(yīng)物為C2oH42時(shí),本文建立了化對于C20H42分子而言,它由2個(gè)C-(HD)(C)基學(xué)反應(yīng)方程組,作為油中溶解各氣體的生成模型,團(tuán)和18個(gè)C-(C2(H2基團(tuán)所組成,其標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)生成具體如下所示:焓△H18(C0H2)-10.2 kcal/mol×2+(-493kcal/moC20H42=C3H+C1H34(10) 18)1=-109. 14 kcal/mol=-45638 kJ/mol, Itf I kcalC20H42=C3H6+C1H(11)4.1816kJ。同理,可分別計(jì)算得到C2oH40、CloH3、C20H42=C2H6+CH36(12)(l8H、C1H、C1nH36以及C1H34的氣態(tài)標(biāo)準(zhǔn)生成焓,見表2。中國煤化工實(shí)驗(yàn)測量值C20H42=C2H4+CH38為-4558kJ/nCNMHG0.2%以內(nèi)。C20 H42= C2H2+H,+CirH38(14)標(biāo)準(zhǔn)摩爾蒸發(fā)焓則借助L. Riedel于1954年提5960中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第34卷表2基團(tuán)生成焓貢獻(xiàn)值及標(biāo)準(zhǔn)氣態(tài)生成焓計(jì)算值根據(jù)表4中各化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓,對應(yīng)化學(xué)Tab.2 Enthalpy data of group contribution and computed反應(yīng)式(10)(16),依據(jù)式(17即可求出各氣體的生gas phase standard enthalpies of formation成能,如表5所示。例如,對于C3H的生成能,則Benson表示法△M( kcal/mol)有機(jī)分子△H2o( kJ/mol由化學(xué)反應(yīng)式(0)可得其計(jì)算表達(dá)式為△H/(C3H)=飽和C原子C20H42(g)-456.38104.7-35091)-542.70=8709(kJ/mol)-338.58C-(C)2(H)231797表5各氣體的生成能Cishan(g)415.15Tab. 5 Energy of formation of individual gas生成能/( kI/mol相對能不飽和C原子C1H36(Ca(H)C1H34(g)-276.74出的飽和蒸汽壓與溫度的函數(shù)關(guān)聯(lián)式來計(jì)算0,如ChS8709下所示:C3H6lnp-1.01325△afH=1.93R7(7r)(18)H120.561.760.930274.8式中:R為氣體常數(shù),取8.314:T為臨界溫度為簡化計(jì)算,此處對各氣體的生成能進(jìn)行歸7br為標(biāo)態(tài)溫度(298K)與臨界溫度的比值;p為臨界化處理:以最小生成能(即CH的生成能)作為基準(zhǔn)壓力。這些參數(shù)可在有機(jī)分子熱力學(xué)性質(zhì)手冊中查計(jì)算其它氣體的相對生成能(簡稱相對能),并列于取,由此可計(jì)算得到各有機(jī)分子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾蒸發(fā)表5中?？梢钥闯?烷烴類氣體(CH,CH,C3H)焓,結(jié)果如表3所示。的生成能最低,烯烴類氣體(C3H6,C2H4)的生成能表3有機(jī)分子的熱力學(xué)參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)摩爾蒸發(fā)焓稍高,H2的生成能較高,而C2H2的生成能為烷烴Tab 3 Thermodynamic parameters of the organic類氣體的4倍左右。絕緣油分解出氣體的生成能越molecules and their standard vaporization enthalpies高,預(yù)示著變壓器內(nèi)部存在的故障越嚴(yán)重有機(jī)分子T△vaH( kJ/mol)2.3基于能量加權(quán)的故障嚴(yán)重程度診斷IEEE準(zhǔn)則中推薦采用油中溶解氣體的總含量8L.8和其產(chǎn)氣速率來診斷變壓器內(nèi)部故障的嚴(yán)重程度氣體總含量、產(chǎn)氣速率與故障所消耗能量、故障性7751質(zhì)和故障處溫度等因素具有直接聯(lián)系,而油中溶解73675.85氣體總含量只是對各氣體組分含量進(jìn)行了簡單累4.17加,并未考慮生成各氣體所需要的能量差別。例如,將計(jì)算得到的各有機(jī)分子液態(tài)生成焓與化學(xué)生成同樣體積的甲烷和乙炔,盡管氣體總含量物性數(shù)據(jù)手冊上查得的各氣體分子的氣態(tài)標(biāo)準(zhǔn)生定,但生成乙炔比生成甲烷需要更多的能量,其故成焓進(jìn)行整合,如表4所示。障嚴(yán)重程度更甚表4有機(jī)分子的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為更合理地表征能量在絕緣油熱解過程中的Tab 4 Standard enthalpies of formation of作用,本文以表5中計(jì)算得到的各氣體相對能作為the organic moleculeskJ/mol其能量加權(quán)系數(shù),將氣體生成含量分別乘以各自的有機(jī)分子△H有機(jī)分子能量加權(quán)系數(shù)作為各氣體的能量加權(quán)生成含量,簡542.70104.702稱加權(quán)含量( energy weighted,EW),從而實(shí)現(xiàn)絕緣C2oH401)ChG)20.42121油熱反應(yīng)進(jìn)程中能量作用的量化表征。再將同一溫2H6(g)-83.9021C3H(g)度下各氣體的加權(quán)含量進(jìn)行加和,作為該溫度下具37486CH()270能量加權(quán)的什H中國煤化工體生成加權(quán)總含量(cnerCNMH Glved gasC1rH4(1)350.91HEWTDG)。因此,氣體生成加權(quán)總含量 nEWTDG與產(chǎn)第33期張穎等:基于熱焓分析的變壓器油熱解機(jī)制及熱故障嚴(yán)重程度評估5961氣量的對應(yīng)關(guān)系為表6新舊判據(jù)區(qū)間對照nEWTDG=bncH,+b2ncH。+b幾H+b幾H。+Tab. 6 Comparison between the original andthe proposed criterion intervalsb,ncH+ben,+b,nch判據(jù)區(qū)間TDG式中:b1、b2、…、b7為各氣體對應(yīng)的能量加權(quán)系低溫階段(≤600K)0-10.35數(shù),即表5中各氣體對應(yīng)的相對能;nH、…、ncm2中溫階段(600-1000K7.7~13.7310.35~26.19為每個(gè)溫度下各氣體所生成的物質(zhì)的量。高溫階段(1000~1600K)13.73~2結(jié)合1.2節(jié)中所求得的C20H42熱分解過程中生3實(shí)例分析成各氣體的物質(zhì)的量,按照式(19)即可計(jì)算出本文選用來自河北、福建、華北等多個(gè)電網(wǎng)的NEWTDG隨溫度的變化曲線,并與C20H42熱分解過程實(shí)測DGA數(shù)據(jù),共3種故障類型60例,所有案例中的氣體生成總含量( total dissolved gas,TDG)隨溫均經(jīng)過專家檢査確定,其中包括:低溫過熱故障度的變化曲線進(jìn)行對比,如圖2所示。其中,氣體12例,中溫過熱故障18例,高溫過熱故障30例。生成總含量mDG的計(jì)算如下所示首先對DGA數(shù)據(jù)進(jìn)行單位統(tǒng)一,換算到mol單位D=nH,+幾H+nc出H,+幾H+幾H+m12+ncH2(20)(即2.4L=1mol);然后依據(jù)式(19)、(20)對每一案例下的氣體組成進(jìn)行一般累加求和、加權(quán)求和處理,得到nD和 nEWTDG,如圖3-5所示。將表68日中的判據(jù)區(qū)間畫在圖35中,以虛線標(biāo)示,并以EWT DG落在虛線區(qū)域內(nèi)的案例數(shù)占總案例數(shù)的比例作為準(zhǔn)確率,以判據(jù)區(qū)間的長度作為靈敏性,對比分析100013001600溫度K圖2 nEWTDG與npc的溫度關(guān)系曲線Fig 2 Temperature-dependency of nEWTDG and nTDG由圖2可知,在低、中溫階段,兩條曲線的趨勢基本一致;隨著溫度不斷升高,在中、高溫階段2468101224681012氣體生成加權(quán)總含量曲線的斜率較氣體生成總含案例號案例號量曲線有明顯增大,兩條曲線逐漸拉開距離;隨溫(a)EWTDg(b) TDG度繼續(xù)上升,氣體生成加權(quán)總含量曲線呈現(xiàn)階梯式圖3加權(quán)前后低溫過熱案例DGA數(shù)據(jù)對比遞增變化,而氣體生成總含量曲線變化趨勢并不明Fig 3 Comparison between the unweighted and weighteddga data for low-range thermal faults顯。由此對比可得,相對于氣體生成總含量,氣體生成加權(quán)總含量在判斷C2lH42熱解嚴(yán)重程度上具有更高的靈敏度,其根本原因在于:氣體生成總含17H量曲線反映的只是氣體生成的一般累加效應(yīng),而氣體生成加權(quán)總含量曲線是從能量變化本質(zhì)上反映C20H42熱分解反應(yīng)進(jìn)程的發(fā)展趨勢,后者階梯區(qū)間的形成,主要緣于各烴類氣體熱穩(wěn)定性的差異以及生成各烴類氣體所需能量的不同。3691215案例號案例號根據(jù)圖2中nEwD的溫度關(guān)系曲線,按照低溫(a) EWtDO(b)TDG過熱、中溫過熱、高溫過熱3個(gè)溫度階段,可建立相應(yīng)的判據(jù)區(qū)間,對原基于nmDG溫度關(guān)系曲線的判圖4加V凵中國煤化工據(jù)對比Fig 4 ComparCNMHGand weighted據(jù)區(qū)間進(jìn)行改進(jìn),兩套判據(jù)區(qū)間的對比如表6所示。dga dara for mid -range nermal aults5962中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)第34卷氣體組份的生成能和能量加權(quán)系數(shù)。3)對油中溶解各氣體組分進(jìn)行能量加權(quán)處理,可有效表征蘊(yùn)含于變壓器內(nèi)部故障狀態(tài)的信息,顯著提高變壓器過熱故障嚴(yán)重程度診斷的靈敏度和準(zhǔn)確率。實(shí)例分析表明,采用能量加權(quán)的氣體總含量可獲得較好的診斷效果。31221303122130參考文獻(xiàn)案例號(a) EWtDGTDG]廖瑞金,郝建,楊麗君,等.變壓器油紙絕緣頻域介電圖5加權(quán)前后高溫過熱案例DGA數(shù)據(jù)對比譜特性的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,Fig 5 Comparison between the unweighted and weighted30(22):113-119DGA data for high-range thermal faultsLiao Ruijin, Hao Jian, Yang Lijun, et al. Transformer新舊判據(jù)對變壓器過熱故障實(shí)例評估的有效性oil-paper insulating dielectric spectrum frequency domainion and experimental基于nDG和nεwpG的過熱故障診斷結(jié)果如表7research[J]. Proceedings of the CSEe, 2010, 30(22)所示。數(shù)據(jù)分析表明,針對低溫過熱故障,nDo的3-119(in Chinese)準(zhǔn)確率為83.3%,與 nEWTDG的準(zhǔn)確率相等,nD的[2]陳偉根,趙立志,彭尚怡,等.激光拉曼光譜應(yīng)用于變判據(jù)區(qū)間長度與 nEWTDG也基本相同:針對中溫過熱壓器油中溶解氣體分析J.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,故障,nDG的準(zhǔn)確率下降至61.1%,而 NEWTDG的準(zhǔn)4(15):2485-2492Chen Weigen, Zhao Lizhi, Peng Shangyi, et al. Laser確率上升至889%,且 nEWTDG的判據(jù)區(qū)間長度為nrDG的2.6倍左右,靈敏度得到了提高;針對高溫dissolved gas analysis[J]. Proceedings of the CSEE, 2014過熱故障,nDG的準(zhǔn)確率僅為50%,而 nEWTDG的34(15):2485-2492( in Chinese)準(zhǔn)確率達(dá)90%,且nwD的判據(jù)區(qū)間長度接近nDGB]操敦奎.變壓器油色譜分析與故障診斷M·北京:中的4倍,靈敏度進(jìn)一步提高國電力出版社,2010:1-24Cao Dunkui. Transformer oil chromatographic analysis表7基于mDc和 nEWTDG的過熱故障診斷and fault diagnosis[M]. 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