虞曉昕

【摘 要】絕緣油色譜分析是一項對于設(shè)備進(jìn)行診斷的有效方法，通過色譜分析技術(shù)分析絕緣油中溶解氣量含量，通過此方法可以有效的判斷出充油電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的故障以及故障的嚴(yán)重程度，這可以有效的確保充油電氣設(shè)備的穩(wěn)定安全的運行，該方法也是發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部早期故障十分有效的方法，對于因為損害而導(dǎo)致電網(wǎng)事故的預(yù)防十分有效。本文就絕緣油色譜色譜分析故障斷定、設(shè)備各個部件絕緣油色譜表現(xiàn)特征并結(jié)合具體實例進(jìn)行探討分析。

【關(guān)鍵詞】絕緣油；色譜分析；故障診斷

絕緣油是一種混合物，由許多不同分子量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成。在運行過程中，充油電氣設(shè)備由于受到磁場、電廠、金屬以及氧氣和熱輻射的作用下，絕緣油就會發(fā)生碳化、裂解以及氧化，這就造成了碳?xì)滏I和碳鍵斷裂，在化學(xué)反應(yīng)過程中，會伴隨不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔锱c少量活潑的氫原子，而這些斷裂的自由基和氫原子經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了重新組合，形成了各種氣體，CO、H2、CO2、C2H6、CH4、C2H2、C2H4等，而這些充油設(shè)備內(nèi)部故障的類型和嚴(yán)重程度就與這些氣體產(chǎn)氣的速率以及氣體組成有著直接關(guān)系，故障的原因與故障時產(chǎn)生的氣體有著很大的聯(lián)系。烴類的產(chǎn)生是由于舌部局部過熱導(dǎo)致油過熱產(chǎn)生的，但是一般情況下沒有乙炔的產(chǎn)生；乙炔和氫的產(chǎn)生由于金屬放電產(chǎn)生的；CO和CO2是由于固體絕緣纖維素?zé)岱纸猱a(chǎn)生的，在此過程中，CO比CO2 少的多。

一、絕緣油色譜色譜分析故障斷定

產(chǎn)生氫氣的判斷，對于充油電氣設(shè)備發(fā)生了故障時就會產(chǎn)生氫氣；但是油中溶解氣體的氫氣出現(xiàn)含量較大，設(shè)備就不一定出現(xiàn)故障。例如：油中水分與鐵反應(yīng)生成氫，過熱的鐵心層間油膜裂解也可生成氫；油在活性金屬（起觸媒的作用）的催化作用下，起到了脫氧反應(yīng)，造成氫單值增高；新的不銹鋼中也可能在加工過程中吸附氫而又慢慢釋放到油中。一些氣體的產(chǎn)生容易對設(shè)備產(chǎn)生誤判，特別是在油中有溶解氧或者溫度比較高時，設(shè)備中的一些油漆在一些不銹鋼的催化下，就會產(chǎn)生大量的氫氣，容易造成誤判。對于放電性故障的排查時間的斷定，當(dāng)油中的溶解氣達(dá)到注意值時，一般處理方法為將色譜分析的試驗周期縮短一半，其故障可以更短，但是不能小于一周的時間；與此同時，需要注意的是：

（1）查詢相關(guān)資料顯示，對于一個油量有十三噸的設(shè)備，判斷故障的標(biāo)準(zhǔn)是通過乙炔的含量進(jìn)行斷定，然而，每月乙炔含量達(dá)到至少增加1μL/L或者總烴15 μL/L時，才能有效的斷定出存在的故障，對于周期短，氣體增量比較低。色譜分析通常就無法進(jìn)行鑒別。

（2）對于慢性故障色譜的分析達(dá)到時，可以鑒別一到三天的氣體增量的精度。

對于變壓器內(nèi)部關(guān)于C2H2 單值高而并不存在故障的原因可能有兩個方面內(nèi)容：一方面是有載調(diào)壓開關(guān)油滲入變壓器本體，C2H4與H2濃度近似相等， CH4濃度小于C2H2溶解度時，就容易溶解到油中，并且滲漏到變壓器本體中；另一方面是變壓器本身滲入了套管油。

資料顯示，C2H2 的注意值為5 μL/L，從這點分析可以知道滲漏到變壓器油中總烴雖大于乙炔，但離注意值很遠(yuǎn)，而乙炔則大大超過了注意值。單純C2H2 高，如果本體外圍設(shè)備均無滲漏到本體的現(xiàn)象，就應(yīng)懷疑內(nèi)部產(chǎn)生電弧放電，因此除了追蹤色譜分析，考察產(chǎn)氣速率外，還要結(jié)合電氣試驗進(jìn)行綜合分析。

二、設(shè)備各個部件絕緣油色譜表現(xiàn)特征

現(xiàn)場的投運前數(shù)據(jù)不能用于出廠實驗數(shù)據(jù)，殘氣由于變壓器用油量比較多在出廠前就已經(jīng)大量稀析，而且油因為需要運輸和內(nèi)部檢查而放出，指導(dǎo)現(xiàn)場安裝時需要再次重新注油，這就是造成殘氣濃度較低的原因。正相反的是，由于少油設(shè)備擁有量比較少，現(xiàn)場一般不會換油，這就會造成油中殘氣濃度比較高。由于套管發(fā)生的故障在于放電性故障，這使得甲烷比總烴放電特征更加明顯，因此，在套管油中溶解氣體的注意值采用的是甲烷，而不是總烴含量。套管主要是受電應(yīng)力作用，而受熱應(yīng)力的作用就不是很重要，對于套管投運前油中甲烷和氫含量往往較高，在出廠試驗時，可能更多地在其內(nèi)部產(chǎn)生并殘留氫和甲烷。套管在運行階段會受到高電壓作用，這就會可能發(fā)生局部放電，產(chǎn)生甲烷和氫氣，而且，由于套管具有很好的封閉性以及油量少，大氣不能直接供給油進(jìn)行呼吸，氣體就會有較小的損失這就會造成在運行的套管中甲烷和氫氣含量較高?；ジ衅魇且环N特殊變壓器，溫度低，電流小，故障源溫度較低，故障時油裂解的氣體往往是甲烷、乙烷高，乙烯相對低。電流互感器故障原因受潮或者放電，由于過熱產(chǎn)生的故障比較少，如果發(fā)生內(nèi)部有過熱性故障就是由于嚴(yán)重過熱產(chǎn)生的，而且涉及到固體絕緣。

然而，設(shè)備故障僅僅憑借色譜分析進(jìn)行結(jié)果斷定故障部位是不全面的，主要是由于設(shè)備故障與油中溶解氣體相對來說關(guān)系比較復(fù)雜，還需要綜合其他手段進(jìn)行故障診斷，例如：電氣試驗、運行、檢修、附屬設(shè)備、負(fù)荷等各方面的情況，通過具體問題進(jìn)行具體分析，找出變化規(guī)律，預(yù)測出確切的故障部位以及故障損害的嚴(yán)重程度，綜合方法也是對電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行提供了有利保障。

三、實例分析

某電廠5號主變故障診斷結(jié)果

其中氫氣和總烴都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過注意值150 μL/L，按照ICE 特征氣體的“三比值”法，判斷屬于022編碼，是高于700 ℃的高溫?zé)峁收希涣硗庥捎谟椭锌偀N含量高達(dá)9000μL/L，CH4和C2H4是主要成分，C2H2含量較少占總烴的5.5%以下，H2占?xì)錈N總量的27%以下，根據(jù)改進(jìn)的特征氣體法，由此判斷變壓器內(nèi)部存在嚴(yán)重的熱故障，屬于CH4 和C2H4主導(dǎo)型的過熱型。根據(jù)特征氣體中主要成分與變壓器異常情況的關(guān)系，我認(rèn)為變壓器內(nèi)部故障的具體情況可能是：首先，絕緣不良；其次，連接部分松動；最后，分接開關(guān)接觸不良。后來#5 主變大修時檢查發(fā)現(xiàn)，低壓側(cè)引線連接出線套管B和C相的螺絲嚴(yán)重發(fā)黑，螺絲松動，接觸不良。處理故障后重新投運，我們加強了對變壓器油的色譜分析，可以看出，#5 主變油中總烴穩(wěn)定在230 μL/L 左右，這些氣體應(yīng)該是原來內(nèi)部材料吸收故障氣體，大修時油處理不徹底而在運行中釋放的緣故，如今電廠#5 主變運行正常。

小結(jié)

通過色譜分析技術(shù)分析絕緣油中溶解氣量含量，通過此方法可以有效的判斷出充油電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的故障以及故障的嚴(yán)重程度，這可以有效的確保充油電氣設(shè)備的穩(wěn)定安全的運行，該方法也是發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部早期故障十分有效的方法，對于因為損害而導(dǎo)致電網(wǎng)事故的預(yù)防十分有效，該手段也是電力系統(tǒng)化化學(xué)實驗人員對于充油設(shè)備進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督，也是保障電網(wǎng)安全可靠運行的十分重要的手段。

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