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        淺析變壓器油中溶解氣體色譜分析與故障診斷

        2015-05-30 18:40:18張敏
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年23期
        關(guān)鍵詞:變壓器

        張敏

        摘 要:油中溶解氣體氣相色譜分析法在變壓器內(nèi)部故障的分析診斷中發(fā)揮了重要作用。文結(jié)合某電廠實際,從油中溶解氣體產(chǎn)生的機理及故障類型和故障識別等幾個方面進(jìn)行分析。

        關(guān)鍵詞:變壓器;溶解氣體;色譜分析;故障判別

        1 油中溶解氣體產(chǎn)生的機理

        變壓器油由化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的烴類組成,絕緣散熱性能良好。但當(dāng)設(shè)備中存在故障時,如發(fā)熱、放電等會導(dǎo)致某些C-H鍵和C-C鍵發(fā)生斷裂,伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)渥杂苫?,后又迅速化合到穩(wěn)定態(tài),形成H2和烴類氣體如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等,也可能形成碳顆粒和碳?xì)渚酆衔?。尤其氧化反?yīng)時伴隨生成少量CO、CO2且能長期累積。固體絕緣材料分解生成大量水、CO、CO2、少量烴類氣體和呋喃化合物,同時油被氧化。由于不同類型化學(xué)鍵的鍵能不同(見表1),不同熱量(能量)的故障產(chǎn)生的特征氣體也不同。

        2 變壓器故障類型及故障識別

        變壓器的故障可分為過熱、放電和受潮。隨著技術(shù)改進(jìn),甚少出現(xiàn)受潮。過熱有低、中、高三種,溫度高低不同,油中溶解氣體的特征氣體不同。放電依據(jù)能量的高低分為高能放電、低能放電和局部放電。

        目前應(yīng)用最多的故障判別方法是GB/T 7252-2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則中推薦的改良三比值法,是用五種氣體的三對比值以不同的編碼表示,編碼規(guī)則和故障類型判斷方法見表3和表4。確定設(shè)備是否存在故障,可參照國標(biāo)提供的注意值,但應(yīng)明確其并不是區(qū)分設(shè)備故障與否的唯一標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)檢測到氣體濃度達(dá)到注意值時要加強追蹤監(jiān)督。

        3 典型實例分析

        某電廠進(jìn)行1號機組帶主變及GIS設(shè)備零起升壓試驗,機組運行5分鐘后,1號主變B相噴油,1號機組滅磁停機。

        事件發(fā)生后,電廠人員現(xiàn)地檢查1號主變保護(hù)情況并采集主變?nèi)嘤蜆舆M(jìn)行油色譜試驗,結(jié)果見表5。投運前和預(yù)試的數(shù)據(jù)對比見表6。

        根據(jù)該500kV主變的色譜測定數(shù)據(jù)可以看出,故障發(fā)生時,H2、總烴均遠(yuǎn)超注意值150μL/L,C2H2也遠(yuǎn)超注意值1μL/L。故障后主變油樣中的氣體以H2和C2H2為主,其次是CH4和C2H6,與高能(電?。┓烹姽收系奶卣鳉怏w相符,且CO含量也很高,說明故障還涉及固體絕緣。分析如下:

        其比值范圍編碼是:202,根據(jù)編碼確定設(shè)備內(nèi)部可能存在電弧放電性故障。經(jīng)核查,器身外圍未發(fā)現(xiàn)故障點。初步排除以下組件故障:高壓套管及高壓出線裝置部分、中性點套管、低壓套管、開關(guān)、高壓引線、低壓引線、相間隔板、線圈外圍屏、器身壓釘、鐵心夾件接地部分。

        對故障變壓器解體吊出線圈,發(fā)現(xiàn)變壓器低壓側(cè)擋油板機油箱底部存在顆粒雜質(zhì),高壓線圈局部存在絕緣缺陷,存在兩處點狀放電故障,最終導(dǎo)致絕緣擊穿,變壓器在建壓時發(fā)生故障。根據(jù)油箱內(nèi)的顆粒雜質(zhì)分布情況,推斷其應(yīng)該是在變壓器安裝過程中落入。

        4 色譜法在故障判斷中的不足

        氣相色譜能為變壓器內(nèi)部故障監(jiān)測提供可靠、有效的數(shù)據(jù),該法雖然靈敏,卻也有一定的局限性。例如,有些事故的發(fā)生無任何先兆,這說明目前的常規(guī)試驗項目、周期仍不完善;在故障分析時,單用色譜法無法對故障準(zhǔn)確定位,還必須結(jié)合電氣試驗、設(shè)備運行、檢修等情況綜合分析,才能對故障部位、原因、損傷程度等作出準(zhǔn)確判斷并制定合理的處理方法。因此,為防止大型電力變壓器故障,減少故障損失,應(yīng)增加有效、及時的監(jiān)測手段,如變壓器在線監(jiān)測裝置,就是氣相色譜分析技術(shù)的補充與發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        [1]GB/T7252-2001.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

        [2]孫明堅,等.電力用油(氣)[M].

        [3]咸日常.大型變壓器故障的氣相色譜綜合分析[J]變壓器,2003(4).

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