張穎

摘要：氣相色譜分析技術(shù)是近年來興起的一項(xiàng)新技術(shù),能夠?qū)\(yùn)行中的變壓器進(jìn)行故障分析。通過采集變壓器箱體內(nèi)的少量油樣,分析油中氣體的組分及其含量,就可以判斷變壓器是否存在故障、故障的性質(zhì)及故障大致部位,在油務(wù)監(jiān)督中得到了很好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:油務(wù)監(jiān)督變壓器故障色譜分析

Abstract: the gas chromatographic analysis technique in recent years is the rise of a new technology, to be able to the operation of the transformer fault analysis. Through the acquisition circuits inside a small amount of transformer results, analysis of the components of the gas and oil content, can be judged transformer fault, fault whether there is the nature of the fault and roughly parts, in oil service supervision has found applications.

Keywords: oil affairs supervision and transformer faults chromatographic analysis

中圖分類號(hào)：TM711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0引言

目前,油浸變壓器大多采用油紙組合絕緣,當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生潛伏性故障時(shí),油紙會(huì)因受熱而分解產(chǎn)生烴類氣體。由于含有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔镉兄煌臒岱€(wěn)定性,所以絕緣油會(huì)隨著故障點(diǎn)溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴。每一種烴類氣體最大產(chǎn)氣率都有一個(gè)特定的溫度范圍,故絕緣油在各不相同的故障性質(zhì)下會(huì)產(chǎn)生不同成分、不同含量的烴類氣體。因此,變壓器油中溶解氣體的色譜分析法,能盡早地發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障,是監(jiān)督與保障設(shè)備安全運(yùn)行的一個(gè)重要手段。

變壓器出現(xiàn)故障時(shí),絕緣油裂解產(chǎn)生氣體,只有當(dāng)油中氣體飽和后,才能從瓦斯繼電器反映出來。按過去沿用的瓦斯氣點(diǎn)燃檢查法,往往不能確定故障原因,造成誤判斷。用色譜分析法判斷變壓器內(nèi)部故障,可以直接從絕緣油中分析各特征氣體濃度的大小來確定變壓器內(nèi)部是否有故障。

我國對(duì)變壓器內(nèi)部故障氣體各特征氣體濃度的標(biāo)準(zhǔn)值有規(guī)定,超過這個(gè)值要用三比值法進(jìn)行分析,判定出故障原因。由于氣體的擴(kuò)散,使絕緣油在故障變壓器內(nèi)不同部位所含氣體各特征氣體濃度不同。應(yīng)用氣體擴(kuò)散原理,在故障變壓器的關(guān)鍵部位抽取油樣,分析各個(gè)取樣點(diǎn)的氣體濃度,可以判斷變壓器內(nèi)部故障部位。對(duì)于在運(yùn)行中的變壓器,通過色譜分析檢查出早期故障時(shí),特征氣體微有增長或穩(wěn)定在一定范圍時(shí),采用氣體追蹤分析的方法監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)特征氣體增長很快或含量達(dá)到一定值時(shí),說明故障發(fā)展迅速,必須立即停止運(yùn)行,并對(duì)變壓器進(jìn)行吊罩,查找故障部位。

特征氣體在液體中的擴(kuò)散是在整臺(tái)變壓器油中,從密度大的區(qū)域向密度小的區(qū)域轉(zhuǎn)移;其擴(kuò)散速度越快,說明該組特征氣體濃度越高。根據(jù)這一理論,可以推出一個(gè)規(guī)律:故障點(diǎn)的特征氣體含量高,擴(kuò)散的速度越快;距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn),特征氣體含量越低,擴(kuò)散速度也越慢。

1概述

在電氣試驗(yàn)中,通過氣相色譜分析絕緣油中溶解氣體,能盡早發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障,是絕緣監(jiān)督的一種重要手段。這一檢測技術(shù)可以在設(shè)備不停電的情況下進(jìn)行,而且不受外界因素的影響,可定期對(duì)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測,確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

變壓器大多采用油紙復(fù)合絕緣,當(dāng)內(nèi)部發(fā)生潛伏性故障時(shí),油紙會(huì)因受熱分解產(chǎn)生烴類氣體。含有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔镉兄煌臒岱€(wěn)定性,絕緣油隨著故障點(diǎn)的溫度升高依次裂解產(chǎn)生烷烴、烯烴和炔烴。在正常情況下,充油電氣設(shè)備內(nèi)的絕緣油及有機(jī)絕緣材料,在過熱或電的作用下會(huì)逐漸老化和分解,產(chǎn)生少量的低分子烴類氣體和一氧化碳及二氧化碳?xì)怏w,這些氣體大部分溶解于油中。當(dāng)充油電器內(nèi)部存在潛伏性過熱和放電性故障時(shí),就會(huì)加快這些氣體的產(chǎn)生速度,隨著故障的發(fā)展,分解出的氣體形成氣泡在油中對(duì)流、擴(kuò)散,不斷溶解在油中。故障氣體的組成及含量與故障類型和故障嚴(yán)重程度關(guān)系密切。因此,在變壓器運(yùn)行過程中,定期做油的色譜分析,能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的潛伏性故障,以避免設(shè)備發(fā)生故障或事故損失。

油色譜分析是診斷充油電力設(shè)備內(nèi)部故障的技術(shù),具有診斷及時(shí)、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。正常情況下充油電氣設(shè)備內(nèi)的絕緣油及固體絕緣材料,隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,在熱和電的作用下,會(huì)逐漸老化和分解,產(chǎn)生各種少量低分子烴類、氫氣、CO、CO2等氣體,這些氣體大部分溶解在油中。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部存在潛伏性過熱或放電故障時(shí),就會(huì)加快這些氣體的產(chǎn)生,不同的故障類型產(chǎn)生的主要特征氣體和次要特征氣體不同,故障氣體的組成、含量與故障的類型、嚴(yán)重程度有密切關(guān)系。因此,分析溶解于油中的氣體,就能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的潛伏性故障,并可隨時(shí)監(jiān)視故障的發(fā)展情況。

2常用方法

2·1按油中溶解的特征氣體含量分析數(shù)據(jù)與注意值比較進(jìn)行判斷

特征氣體主要包括總烴(C1~C2)、C2H2、H2、CO、CO2等。變壓器內(nèi)部在不同故障下產(chǎn)生的氣體有不同的特征,可以根據(jù)絕緣油的氣相色譜測定結(jié)果和產(chǎn)氣的特征及特征氣體的注意值,對(duì)變壓器等設(shè)備有無故障及故障性質(zhì)作出初步判斷。

2·2根據(jù)故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率判斷

有的設(shè)備因某些原因使氣體含量超過注意值,不能斷定故障;有的設(shè)備雖低于注意值,但含量增長迅速,也應(yīng)引起注意。產(chǎn)氣速率對(duì)反映故障的存在、嚴(yán)重程度及其發(fā)展趨勢(shì)更加直接和明顯,可以進(jìn)一步確定故障的有無及性質(zhì),它包括絕對(duì)產(chǎn)氣速率和相對(duì)產(chǎn)氣速率兩種。

2·3三比值法判斷

只有根據(jù)各特征氣體含量的注意值或產(chǎn)氣速率注意值判斷可能存在故障時(shí),才能用三比值法判斷其故障的類型。部頒《導(dǎo)則》采用國際電工委員會(huì)(IEC)提出的特征氣體比值的三比值法作為判斷變壓器等充油電氣設(shè)備故障類型的主要方法。此方法中每種故障對(duì)應(yīng)的一組比值都是典型的,對(duì)多種故障的聯(lián)合作用,可能找不到相應(yīng)的比值組合,此時(shí)應(yīng)對(duì)這種不典型的比值組合進(jìn)行分析,從中可以得到故障復(fù)雜性和多重性的啟示。例如,三比值為121或122可以解釋為放電兼過熱。

2·4故障嚴(yán)重程度與發(fā)展趨勢(shì)的判斷

在確定設(shè)備故障的存在及故障類型的基礎(chǔ)上,必要時(shí)還要了解故障的嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì),以便及時(shí)制定處理措施,防止設(shè)備發(fā)生損壞事故。對(duì)于判斷故障的嚴(yán)重程度與發(fā)展趨勢(shì),在用IEC三比值法的基礎(chǔ)上還有一些常用的方法,如瓦斯分析、平衡判據(jù)和回歸分析等。

3總結(jié)

在運(yùn)用氣相色譜連續(xù)檢測充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障的過程中,如果發(fā)現(xiàn)油中各種氣體的含量中有一項(xiàng)達(dá)到了注意值范圍時(shí),應(yīng)開始引起注意,采取措施進(jìn)行其它電氣試驗(yàn)等,以便對(duì)設(shè)備有無異常作出分析和判斷。

當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果中一項(xiàng)超過注意值上限時(shí),應(yīng)采取措施,盡早停止運(yùn)行,并用其它試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步找出故障點(diǎn),防止重大事故的發(fā)生。

用氣相色譜法對(duì)充油電氣設(shè)備油中氣體含量的分析,能判明設(shè)備存在的故障,更重要的是可以分析判斷故障的性質(zhì),是過熱性故障還是放電性故障及故障的大概部位是在裸金屬部分還是介入了固體絕緣,從而進(jìn)一步估計(jì)故障的危害性,以便及時(shí)采取措施,作出正確處理,防患于未然。

綜上所述,利用氣相色譜分析變壓器油的氣體組分及其含量,能夠使技術(shù)人員充分掌握并監(jiān)測變壓器的運(yùn)行狀態(tài);能夠提前知道變壓器內(nèi)部是否存在潛伏性故障,即在變壓器運(yùn)行中(不停電、不吊芯的情況下),通過常規(guī)檢測及色譜分析就可以把變壓器內(nèi)有無故障、有什么樣性質(zhì)的故障診斷出來,這對(duì)于變壓器的維護(hù)保養(yǎng)起到了關(guān)鍵性的指導(dǎo)作用。因此,重視色譜分析在油務(wù)監(jiān)督中的應(yīng)用,可以更好地保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

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