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研究生:吳偉志
研究生(外文):Wu,Wei-Chih
論文名稱:電力變壓器初期故障之診斷方法─以局部放電檢測及油中溶解氣體分析為例
論文名稱(外文):Diagnosis Methods of Initial Fault of Power Transformer : Take Partial Discharge Detection and Analysis of Dissolved Gas in Oil as Examples
指導教授:黃鐘慶黃鐘慶引用關係
指導教授(外文):Huang,Jong-Ching
口試委員:張榮芳莊慧仁
口試委員(外文):Chang,Rung-FangChuang,Hui-Jen
口試日期:2020-07-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄科技大學
系所名稱:電機工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:電力變壓器故障診斷局部放電溶解氣體分析
外文關鍵詞:power transformerfault diagnosispartial dischargedissolved gas analysis
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本文探討電力變壓器故障診斷方法,以研究局部放電現象和油中溶解氣體分析之相關原理與檢測方法為主,目的在於掌握變壓器的運行狀態,避免電力系統因變壓器缺陷而陷於癱瘓,產生巨大損失。
局部放電的發生是反映絕緣體開始劣化的重要徵兆,代表內部絕緣出現了潛藏的缺陷,局部放電對於初期故障的發現,通常是比介質損耗測量,或是變壓器油中溶解氣體的色譜分析等方法,更為有效。溶解氣體分析法,同樣常做為初期故障的診斷,當油浸電力變壓器的絕緣物受到外力影響後,隨著故障部位與原因的差異,產生分解氣體的種類與含量多寡也不同,在不同溫度下,可以被用於定性判定。
局部放電檢測與溶解氣體分析法的發展,隨著數位儀器與人工智慧之進步,有若干進展的可能。例如,透過數位儀器的線上技術,可以克服局部放電局限於絕緣狀態的檢測。而溶解氣體分析法,則可藉由人工智慧領域的技術,例如模糊邏輯理論(Fuzzy Logic Theory)、進化演算法(Evolutionary Algorithm)與基因演算法(Genetic Algorithm)等,有效處理氣體資料的誤差及雜訊問題。

This article discusses the fault diagnosis methods for the power transformer, mainly to study the related principles and detection technologies of partial discharge and dissolved gas analysis. The purpose of the study is to monitor the operating status of the power transformers in order to avoid the power system from being paralyzed due to the defects of power transformers and resulting in huge losses.
The occurrence of partial discharge reflects the beginning of deterioration of the insulators, and it represents hidden defects in the internal insulators. Measurements of partial discharge is usually more effective than those of dielectric loss or chromatographic analysis of dissolved gas in oil for the detection of initial faults of power transformers. Dissolved gas analysis is also often used as an initial fault diagnosis. When the insulator of the oil-immersed power transformer is affected by external forces, according to different fault locations and causes, the composition of these characteristic gases will also vary and can be used for qualitative determination at different temperatures.
With the advancement of digital instruments and artificial intelligence, the development of partial discharge detection and dissolved gas analysis have made some progress possible. For example, through the online technology of digital instruments, it can overcome the detection of partial discharge limited to the insulation state. The dissolved gas analysis method can effectively deal with the errors and noise of gas data by using artificial intelligence technology, such as fuzzy logic theory, evolutionary algorithm and genetic algorithm.

摘要.....................................................i
Abstract.................................................ii
誌謝.....................................................iii
目錄.....................................................iv
表目錄...................................................vi
圖目錄...................................................vii
第一章 緒論..............................................1
1.1 研究背景與動機.......................................1
1.2 研究方法與流程.......................................4
1.3 論文架構.............................................6
第二章 電力變壓器之系統與元件............................7
2.1 台電電力系統與電力變壓器.............................7
2.2 電力變壓器主要元件...................................9
第三章 局部放電檢測技術診斷電力變壓器之應用..............12
3.1 局部放電現象.........................................12
3.2 IEC 60270局部放電檢測標準............................16
3.3 電氣式檢測法.........................................18
3.3.1 脈衝電流法(Impulse Current Method)...............18
3.3.2 超高頻檢測法(Ultra-High Frequency, UHF)..........21
3.4 非電氣式檢測法.......................................22
3.4.1 超音波檢測法.......................................22
3.4.2 化學檢測法.........................................23
3.4.2 紅外線檢測法.......................................24
3.5 線上局部放電檢測.....................................25
3.6 實際案例.............................................27
3.6.1 以非電氣式之音射檢測法為診斷方法...................28
3.6.2 初步故障原因分析與診斷結果.........................32
第四章 油中溶解氣體分析診斷電力變壓器之應用..............33
4.1電力變壓器絕緣油中溶解氣體的產生與分析................33
4.1.1 熱分解.............................................34
4.1.2 非熱分解所產生的氣體...............................38
4.2以油中溶解氣體來診斷變壓器異常之方法..................39
4.2.1 變壓器的絕緣材料劣化分解之主要氣體分析.............39
4.2.2 變壓器可燃性氣體異常研判...........................42
4.2.3 氣體模式診斷法.....................................44
4.2.4 二成分之組成比診斷法...............................48
4.2.5 IEC 60599杜佛三角形分析法..........................50
4.3 實際案例.............................................52
4.3.1油中氣體分析與變壓器診斷............................53
4.3.2初步故障原因分析與診斷結果..........................58
第五章 結論..............................................59
參考文獻.................................................61

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