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        對SS4型電力機(jī)車牽引變壓器氣相色譜法故障診斷注意值的探討

        2016-12-31 00:00:00王公社
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年18期

        摘 要:要完全沿用地面變壓器的故障預(yù)測標(biāo)準(zhǔn),很難對SS4型電力機(jī)車變壓器(動態(tài)開放式)潛伏性故障作出正確判斷,為此作者根據(jù)多年的現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,提出了對SS4型電力機(jī)車氣相色譜法故障診斷注意值的修改意見,供大家探討。

        關(guān)鍵詞:SS4型電力機(jī)車;色譜分析;故障診斷注意值

        1 概述

        現(xiàn)在對電力機(jī)車所用的氣相色譜分析判斷標(biāo)準(zhǔn),是沿用變電站、供電段等地面變壓器的分析標(biāo)準(zhǔn),它對機(jī)車變壓器(動態(tài)開放式)做出的故障預(yù)報經(jīng)常與實際情況出入較大。

        2 變壓器結(jié)構(gòu)和故障診斷的關(guān)系

        電力機(jī)車使用的牽引變壓器是開放式變壓器。所謂開放式變壓器就是變壓器油與大氣相通的形式(經(jīng)吸濕器),因此有時也稱這種變壓器為自由呼吸式變壓器。電力機(jī)車牽引變壓器及容量一般在500KVA以下的電力變壓器都屬于這類變壓器。

        目前我國電氣化鐵路上作為牽引動力的電力機(jī)車型號較多,同時由于牽引動力的需要,電力機(jī)車的功率大小不一,因此作為電力機(jī)車變壓器的容量也不同,變壓器的結(jié)構(gòu)也存在著一定的差異;機(jī)車一般采用單相降壓變壓器,變壓器的結(jié)構(gòu)主要由鐵芯、線圈、油箱、油保護(hù)裝置、冷卻系統(tǒng)和套管等組成。我們所要研究的是變壓器的一般結(jié)構(gòu)與內(nèi)部故障所產(chǎn)生的特征氣體的關(guān)系,具體的是指變壓器油保護(hù)方式及變壓器油循環(huán)系統(tǒng)與內(nèi)部(磁路、導(dǎo)電回路等)故障的聯(lián)系,這對于我們判斷機(jī)車牽引變壓器故障是重要的,同時故障部位的準(zhǔn)確診斷也為檢修提供了可靠的范圍。

        (1)鐵芯:機(jī)車變壓器的鐵芯為芯式結(jié)構(gòu),由冷軋硅鋼板構(gòu)成鐵芯,鐵芯用夾件夾緊,夾件與硅鋼片之間有油道以作為絕緣和冷卻油流路徑,鐵芯接地點由接地片與壓釘相連,正常運(yùn)行狀態(tài)下,變壓器鐵芯產(chǎn)生一定溫升是允許的(渦流一定時),這時變壓器油中特征氣體的含量比較低,如果變壓器鐵芯夾件松動或硅鋼片材質(zhì)、工藝質(zhì)量出現(xiàn)問題(如鐵芯渦流過大),就會產(chǎn)生較高的溫度,因此變壓器油中特征氣體的含量就高于正常狀態(tài)下的含量(其中一個顯著特征是油中乙烯含量的增加),此外變壓器鐵芯只允許一點接地,即變壓器設(shè)計上接地片與壓釘相連點,如果另出現(xiàn)接地點(如金屬件脫落在鐵芯與外殼或接地處)時,也會產(chǎn)生上述異常情況。這類故障大多屬于熱性故障或稱磁路故障。

        (2)線圈:線圈也稱繞組,機(jī)車變壓器線圈一般由高壓線圈、牽引線圈和輔助線圈組成,正常狀態(tài)下變壓器線圈發(fā)熱的溫度是一定的,并由此產(chǎn)生的特征氣體的種類和含量都是一定的。如果變壓器線圈漏磁過大或產(chǎn)生環(huán)流,則線圈產(chǎn)生的溫度就高于正常狀態(tài)下的溫度,此時變壓器油中特征氣體的含量就會增加,其中乙烯和一氧化碳含量的增加比較顯著,這是由于乙烯是變壓器油過熱的產(chǎn)物,而一氧化碳則是固體絕緣材料(線圈或者匝、層間的絕緣紙)裂解的產(chǎn)物,當(dāng)線圈過熱嚴(yán)重且時間較長就會導(dǎo)致匝、層間絕緣破壞,最終出現(xiàn)線圈匝、層間擊穿或短路(往往是熱性故障的最終表現(xiàn)形式),同時產(chǎn)生電弧放電的特征氣體——乙炔,乙炔的出現(xiàn)標(biāo)志故障點的溫度高于1000℃。一般來說,變壓器線圈出現(xiàn)故障時變壓器油中一氧化碳的含量比較高,因此變壓器內(nèi)部出現(xiàn)電弧放電時的特征氣體乙炔時,通常根據(jù)變壓器油中一氧化碳的含量來判斷故障是否涉及固體絕緣材料(大多情況下指線圈),而實質(zhì)上是過熱引起固體絕緣劣化,導(dǎo)致絕緣擊穿。

        (3)油保護(hù)裝置:機(jī)車變壓器油保護(hù)裝置一般包括儲油柜、油表、吸濕器、溫度計、凈油器及油流裝置等組成。對于變壓器油中溶解氣體分析及診斷技術(shù),我們現(xiàn)在還是沿用變電站、供電段等地面變壓器的分析標(biāo)準(zhǔn),它對機(jī)車變壓器(動態(tài)、開放式)做出的故障預(yù)報經(jīng)常與實際情況出入較大。機(jī)車變壓器不僅具有開放變壓器的特征,而且具有動態(tài)運(yùn)行的特殊性,因此變壓器油中溶解氣體的變化及規(guī)律更難以掌握,顯然研究機(jī)車變壓器油中特征氣體具有現(xiàn)實意義。

        (4)冷卻系統(tǒng):機(jī)車變壓器采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷(即OFAF),由于機(jī)車容積及運(yùn)行的特殊性,機(jī)車變壓器油箱與冷卻器(散熱器)之間上端由蝶閥,油流繼電器,潛油泵連接,下端由蝶閥連接,通風(fēng)機(jī)安裝在冷卻器上,因此變壓器油循環(huán)是依靠潛油泵來完成的,顯然,當(dāng)變壓器潛油泵發(fā)生電氣故障時其表現(xiàn)形式及故障特征與變壓器幾乎無差異!因此這是值得注意的情況,我們不能因為潛油泵的故障而對變壓器產(chǎn)生誤判斷。

        由以上內(nèi)容了解到了變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及出現(xiàn)故障時油中溶解氣體的特征,下面就對SS4型電力機(jī)車變壓器油氣相色譜分析注意值給出改進(jìn)建議。

        3 對洛陽機(jī)務(wù)段2013年1月至2016年1月配屬的82臺SS4型機(jī)車的氣相色譜統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析

        3.1 SS4型電力機(jī)車數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

        洛陽機(jī)務(wù)段2013年1月至2016年1月配屬的82臺SS4型機(jī)車的605次數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析如表1-表3所示。

        從上表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析來看:若將乙炔的注意值由大于5μL/L提高到大于15μL/L;總烴的注意值由大于150μL/L提高到大于400μL/L,它的預(yù)報準(zhǔn)確率會分別由4.3%上升到28.1%和由5.7%上升到24.1%,并且還不會漏報,這樣可大大減少檢修人員的工作量。

        3.2 建議對SS4型機(jī)車變壓器油中溶解氣體的注意值進(jìn)行調(diào)整

        從洛陽機(jī)務(wù)段2013年1月至2016年1月,三年間82臺SS4型機(jī)車變壓器油的605次分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看,H2<150μL/L 、C2H2<15μL/L、總烴<400μL/L、各組分絕對產(chǎn)氣率及總烴相對產(chǎn)氣率變化不顯著時均未發(fā)現(xiàn)故障。

        所以,結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析,參考IEC三比值法及GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》,建議對SS4型機(jī)車變壓器油中溶解氣體采用如下注意值比較合適。

        總烴:≥400μL/L 乙炔:≥15μL/L 氫氣:<150μL/L

        絕對產(chǎn)氣速率和相對產(chǎn)氣速率仍參照GB/T 7252-2001執(zhí)行。

        參考文獻(xiàn)

        [1]中華人民共和國水利電力部.SD187-86 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[M].水利電力出版社.

        [2]何志.電力用油[M].水利電力出版社,1986.

        [3]GB/T 7252-2001.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

        [4]何宏群,陳應(yīng)川,季建鄭,等.關(guān)于電力機(jī)車主變壓器油中特征氣體的研究(上)[J].變壓器.

        作者簡介:王公社(1962-),漢族,陜西禮泉縣人,職務(wù):化驗室主任。

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