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【ST色譜儀】探討變壓器故障油色譜分析方法(1)

來源:上海徐吉電氣有限公司   2012年07月18日 13:39   2533

  論文摘要:變壓器故障檢測主要有電氣量檢測和化學(xué)檢測方法?;瘜W(xué)檢測主要是通過變壓器油中特征氣體的含量、產(chǎn)氣速率和三比值法進行分析判斷,它對變壓器的潛伏性故障及故障發(fā)展程度的早期發(fā)現(xiàn)具有有效性。實際應(yīng)用過程中,為了更準(zhǔn)確的診斷變壓器的內(nèi)部故障,色譜分析應(yīng)根據(jù)設(shè)備運行狀況、特征氣體的含量等采用不同的分析模型確定設(shè)備運行是否屬于正常或存在潛伏性故障以及故障類別。
  
  變壓器故障診斷中應(yīng)綜合各種有效的檢測手段和方法,對得到的各種檢測結(jié)果要進行綜合分析和評判,根據(jù)DL/T596—1996電力設(shè)備性試驗規(guī)程規(guī)定的試驗項目及試驗順序,通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測的方法,在不停電的情況下,對發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效。經(jīng)驗證明,油中氣體的各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān),它們之間存在不同的對應(yīng)關(guān)系。
  
  1.1過熱性故障是由于設(shè)備的絕緣性能惡化、油等絕緣裂化分解。又分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類。裸金屬過熱與固體絕緣過熱的區(qū)別是以CO和CO2的含量為準(zhǔn),前者含量較低,后者含量較高。
  
  1.2放電性故障是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電效應(yīng)(即放電)導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能惡化。又可按產(chǎn)生電效應(yīng)的強弱分為高能放電(電弧放電)、低能量放電(火花放電)和局部放電三種[1]。
  
  1.2.1發(fā)生電弧放電時,產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣,其次是甲烷和乙烯氣體。這種故障在設(shè)備中存在時間較短,預(yù)兆又不明顯,因此一般色譜法較難預(yù)測。
  
  1.2.2火花放電,是一種間歇性的放電故障。常見于套管引線對電位未固定的套管導(dǎo)電管,均壓圈等的放電;引線局部接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起的放電;分接開關(guān)撥叉或金屬螺絲電位懸浮而引起的放電等。產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣,其次是甲烷和乙烯氣體,但由于故障能量較低,一般總烴含量不高。
  
  1.2.3局部放電主要發(fā)生在互感器和套管上。由于設(shè)備受潮,制造工藝差或維護不當(dāng),都會造成局部放電。產(chǎn)生氣體主要是氫氣,其次是甲烷。當(dāng)放電能量較高時,也會產(chǎn)生少量的乙炔氣體。
  
  1.3變壓器絕緣受潮時,其特征氣體H2含量較高,而其它氣體成分增加不明顯。
  
  值得注意的是,芳烴含量問題。因為它具有很好的“抗析氣”性能。不同牌號油含芳烴量不同,在電場作用下產(chǎn)生的氣體量不同。芳烴含量少的油“抗析氣”性能較差,故在電場作用下易產(chǎn)生氫和甲烷,嚴(yán)重時還會生成蠟狀物質(zhì);而芳烴含量較多的絕緣油“抗析氣”性能較好,產(chǎn)生的氫氣和甲烷就少些,因此,具體判斷時要考慮這一因素的影響。
  
  2.1首先看特征氣體的含量。若H2、C2H2、總烴有一項大于規(guī)程規(guī)定的注意值的20%,應(yīng)先根據(jù)特征氣體含量作大致判斷,主要的對應(yīng)關(guān)系是:①若有乙炔,應(yīng)懷疑電弧或火花放電;②氫氣很大,應(yīng)懷疑有進水受潮的可能;③總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴很小或無,則是過熱的特征。
  
  2.2計算產(chǎn)生速率,評估故障發(fā)展的快慢。
  
  2.3通過分析的氣體組分含量,進行三比值計算,確定故障類別。
  
  2.4核對設(shè)備的運行,并且通過其它試驗進行綜合判斷。
  
  在判斷設(shè)備內(nèi)有*時,首先將氣體分析結(jié)果中的幾項主要指標(biāo),(H2,∑CH,C2H2)與色譜分析導(dǎo)則規(guī)定的注意值(表1)進行比較。
  
  表1正常變壓器油中氣,烴類氣體含量的注意值
  
  氣體組分H2CH4C2H6C2H4C2H2總烴
  
  含量(10-6)1506040705150
  
  3.1當(dāng)任一項含量超過注意值時都應(yīng)引起注意。但是這些注意值不是劃分設(shè)備有*的*標(biāo)準(zhǔn),因此,不能拿“標(biāo)準(zhǔn)”死套。如有的設(shè)備因某種原因使氣體含量較高,超過注意值,也不能斷言判定有故障,因為可能不是本體故障所致,而是外來干擾引起的基數(shù)較高,這時應(yīng)與歷史數(shù)據(jù)比較,如果沒有歷史數(shù)據(jù),則需要確定一個適當(dāng)?shù)臋z測周期進行追蹤分析。又如有些氣體含量雖低于注意值,但含量增長迅速時,也應(yīng)追蹤分析。就是說:不要以為氣體含量一超過注意值就判斷為故障,甚至采取內(nèi)部檢查修理或限制負(fù)荷等措施,是不的,而zui終判斷有*,是把分析結(jié)果值超過規(guī)定的注意值,(注意非故障性原因產(chǎn)生的故障氣體的影響,以免誤判),且產(chǎn)氣速率又超過10%的注意值時,才判斷為存在故障。
  
  3.2注意值不是變壓器停運的限制,要根據(jù)具體情況進行判斷,如果不是電路(包括絕緣)問題,可以緩?fù)_\檢查。
  
  3.3若油中含有氫和烴類氣體,但不超過注意值,且氣體成份含量一直比較穩(wěn)定,沒有發(fā)展趨勢,則認(rèn)為變壓器運行正常。
  
  3.4表1中注意值是根據(jù)對國內(nèi)19個省市6000多臺次變壓器的而制定的,其中統(tǒng)計超過注意值的變壓器臺數(shù)占總臺數(shù)的比例為5%左右。
  
  3.5注意油中CO、CO2含量及比值。變壓器在運行中固體絕緣老化會產(chǎn)生CO和CO2。同時,油中CO和CO2的含量既同變壓器運行年限有關(guān),也與設(shè)備結(jié)構(gòu)、運行負(fù)荷和溫度等因素有關(guān),因此目前導(dǎo)則還不能規(guī)定統(tǒng)一的注意值。只是粗略的認(rèn)為,開放式的變壓器中,CO的含量小于300µl/L,CO2/CO比值在7左右時,屬于正常范圍;而密封變壓器中的CO2/CO比值一般低于7時也屬于正常值。

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