段改花（大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西渭南 715400）

如何有效利用氣相色譜分析判斷變壓器故障

段改花
（大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司，陜西渭南 715400）

目前電力變壓器多使用油浸式變壓器。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，會引起故障點(diǎn)附近的油加速裂解，不斷通過擴(kuò)散、對流的方式溶入變壓器油中，通過對變壓器油中氣體的色譜分析，可診斷出變壓器存在的一些故障，結(jié)合其他手段可對變壓器內(nèi)部故障進(jìn)行分析判斷，為變壓器運(yùn)行做出指導(dǎo)性判斷依據(jù)。本文介紹了韓二公司1C主變色譜分析過程中的異常故障判斷及處理過程，為設(shè)備持續(xù)運(yùn)行提供了依據(jù)。

變壓器 色譜分析 故障判斷 處理

油浸變壓器油在設(shè)備運(yùn)行過程中，發(fā)生絕緣下降、接觸不良以及匝間、相間故障時，產(chǎn)生大量氫、一氧化碳、二氧化碳及烴類氣體，故障產(chǎn)生機(jī)理和故障嚴(yán)重程度不同，產(chǎn)生的氣體成分、組成、產(chǎn)氣速率也不同。日常變壓器中故障的發(fā)展是量變到質(zhì)變的積累，所以利用氣相色譜對運(yùn)行變壓器油中氣體進(jìn)行色譜分析，是監(jiān)督變壓器安全運(yùn)行的有效手段。

1 氣相色譜分析中故障氣體基本判斷

1.1 特征氣體分布擴(kuò)散分析

變壓器油在長期的電流、電弧沖擊作用下，油分子裂解，當(dāng)電流電弧強(qiáng)烈或連續(xù)作用時，產(chǎn)生大量小分子碳?xì)浠衔铮踔辽商挤肿蛹耙蚁?、乙炔、及氫氣，絕緣材料則氧化生成一氧化碳、二氧化碳等氣體，引線處、油紙間隙等的電位差引起的放電發(fā)熱，使油發(fā)生老化，并從這些部位向周圍擴(kuò)散，從循環(huán)良好的固定部位取樣，可對故障氣體進(jìn)行持續(xù)的對比分析。

1.2 氣相色譜分析程序及注意事項

對變壓器油中所含氣體進(jìn)行色譜分析，對氣體成分、含量及比例進(jìn)行分析判斷，按照《變壓器油中溶解氣體分析及判斷導(dǎo)則》可對其進(jìn)行潛在故障判斷，確定故障類型。

變壓器油氣相色譜分析程序一般如下：取40毫升變壓器油，注入5毫升氮?dú)猓缓笤?0℃進(jìn)行振蕩20分鐘，然后抽出振蕩脫出氣體，取0.5毫升注入已標(biāo)定的色譜儀，在載氣帶動下，不同氣體因吸附能力不同運(yùn)動速度不同，各組分分離從而分別進(jìn)行測定。

色譜分析過程中，對油樣的采取、振蕩和色譜分析有嚴(yán)格的要求，以下幾點(diǎn)必須遵守：

（1）是油樣的采取嚴(yán)格按照變壓器油取樣標(biāo)準(zhǔn)要求密封取樣，確保油樣的代表性。

（2）是正常情況下，油樣采取位置不宜更換。因為油中氣體擴(kuò)散的規(guī)律性，隨意更換取樣點(diǎn)可能導(dǎo)致前后兩次化驗結(jié)果的不可比性。

（3）振蕩時間、振蕩溫度必須一致。不同溫度、時間對油中氣體的析出有影響。

（4）標(biāo)準(zhǔn)氣體的校正每次試驗必須進(jìn)行，當(dāng)校正因子發(fā)生較大變化時，必須分析原因，更換新標(biāo)氣進(jìn)行驗證。

1.3 故障判斷程序

油中氣體成分經(jīng)過氣相色譜分析后，首先對各特征氣體組分含量是否超過國標(biāo)給定的推薦標(biāo)準(zhǔn)，計算產(chǎn)氣速率。若氫、C1+C2、乙炔均未超出標(biāo)準(zhǔn)，且與上次色譜分析相比，產(chǎn)氣速率未超出標(biāo)準(zhǔn)，則判定變壓器無異常故障。否則，則按照《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》進(jìn)行分析判斷進(jìn)行三比值法判斷，分析歷史數(shù)據(jù)，初步確定故障類型，并結(jié)合電氣試驗等進(jìn)行綜合判斷。

2 氣相色譜分析實例

2.1 1C主變壓器色譜分析結(jié)果應(yīng)用及處理

韓二公司1C主變壓器為西電變壓器廠生產(chǎn)，型號為DFP-240000，2005年5月18日投運(yùn)，2006年月1日16日定期化驗結(jié)果正常，4月17日定期化驗發(fā)現(xiàn)總烴超標(biāo)，進(jìn)行復(fù)檢確認(rèn)結(jié)果無誤，遂對結(jié)果進(jìn)行分析。測定結(jié)果見下表1。

（1）產(chǎn)氣速率計算及初步判斷：

絕對產(chǎn)氣速率Ra=（Ci2- Ci1）/△t*（m/ρ） （mI/d）

其中，Ci2、Ci1分別為前后兩次測定的特征氣體含量，△t為兩次測時間差，93天；m為變壓器油質(zhì)量，25.5噸；ρ為變壓器油密度，取0.88t/m3。

計算各成分絕對產(chǎn)氣速率為：總烴49.33，H25.58，C2H67.18，CH423.93，C2H418.22，CO 3.36。

相對產(chǎn)氣速率 Rr=（Ci2-Ci1）/Ci1/△t*100 （%/月）

各成分相對產(chǎn)氣速率為：總烴 94.35，H235.79，C2H6108.27，CH4107.53，C2H477.87，CO 4.33。

從產(chǎn)氣速率來看，已超過GB7252中規(guī)定的產(chǎn)氣速率，所以初步判斷變壓器存在內(nèi)部故障。

（2）利用特征氣體法判斷故障：

從產(chǎn)生故障氣體來看，總烴、CH4、C2H4增長很快，為主要特征氣體，C2H6次之，產(chǎn)氣速率也能看到，CH4、C2H4、C2H6三者產(chǎn)氣速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他氣體，由GB7252表1初步判定，故障類型為變壓器中油過熱。

（3）利用三比值法判斷故障：

按4月17日氣體進(jìn)行三比值判斷：C2H2/C2H4=0；CH4/H2= 2.9；C2H4/C2H6=2.77

查得比值編碼為021，判斷為中溫故障，推斷故障類型為裸金屬過熱，可能發(fā)生的故障為分接開關(guān)接觸不良、引線螺絲松或接頭焊接不良等。

2.2 故障的分析判斷后處置

1 號機(jī)組停運(yùn)后，按照分析的故障點(diǎn)，對變壓器進(jìn)行了故障盤查，最終發(fā)現(xiàn)變壓器分接開關(guān)處有一焊點(diǎn)浮焊，其他故障未發(fā)現(xiàn)，對這一故障點(diǎn)進(jìn)行消除，并經(jīng)濾油后，投入使用連續(xù)監(jiān)測色譜分析結(jié)果正常，總烴小于5μl/l，運(yùn)行1月后，總烴仍小于10μl/l。

3 結(jié)語

通過對變壓器油中氣體色譜分析，可以有效發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存潛在的早期故障。準(zhǔn)確進(jìn)行變壓器油的取樣化驗，做好每次色譜分析的比對分析和故障判斷，對變壓器穩(wěn)定運(yùn)行有著十分重要的意義。但由于方法、技術(shù)存在一定的局限，所以有必要與設(shè)備實際運(yùn)行情況、電氣試驗結(jié)果及優(yōu)質(zhì)常規(guī)試驗分析結(jié)果相結(jié)合，才能做出更加準(zhǔn)確的判斷，確保變壓器的安全可靠運(yùn)行。

表1