虞曉昕

【摘 要】絕緣油色譜分析是一項(xiàng)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(yùn)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?yàn)閾p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(shí)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(yùn)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(yàn)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(diǎn)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(yàn)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(yùn)前數(shù)據(jù)不能用于出廠實(shí)驗(yàn)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?yàn)樾枰\(yùn)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(yùn)前油中甲烷和氫含量往往較高，在出廠試驗(yàn)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(yùn)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(yùn)行的套管中甲烷和氫氣含量較高。互感器是一種特殊變壓器，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(yàn)、運(yùn)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(yùn)行提供了有利保障。

三、實(shí)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?；另外由于油中總烴含量高達(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(yùn)，我們加強(qiáng)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(yùn)行中釋放的緣故，如今電廠#5 主變運(yùn)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(yùn)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?yàn)閾p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(shí)驗(yàn)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(yùn)行的十分重要的手段。

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