楊博

陜西渭河發(fā)電有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000

1 概述

用氣相色譜分析法測(cè)定油中溶解氣體的組分、含量及產(chǎn)氣速率是判斷運(yùn)行中充油電力設(shè)備是否存在潛伏性過(guò)熱、放電等故障，以保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效手段。利用氣相色譜分析法分析變壓器油中溶解氣體，診斷變壓器的內(nèi)部故障，具有靈敏度高、不需要變壓器停運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)，因此了解變壓器油中特征氣體，氣相色譜分析的基本知識(shí)，對(duì)在實(shí)際工作中的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

2 變壓器油中特征氣體

在新的絕緣油的溶解氣體中，通常除了含有約70%的N2和30%的O2以及0.3%左右的CO2外，并不含有低分子烴。對(duì)于正常運(yùn)行的變壓器油，由于油和絕緣材料的緩慢分解和氧化，會(huì)產(chǎn)生少量的CO、CO2和微量的低分子烴。但其數(shù)量和故障時(shí)產(chǎn)生的氣體量相比要少得多。也就是說(shuō)，正常運(yùn)行的變壓器，油中有關(guān)組分的本底值較低，為識(shí)別故障下的特征氣體的明顯增長(zhǎng)提供了有利條件。但是，在判斷設(shè)備是否存在故障及故障嚴(yán)重程度時(shí)，要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及外部影響因數(shù)進(jìn)行綜合分析判斷。有時(shí)設(shè)備并不存在故障，而是由于一些外部因數(shù)導(dǎo)致油中出現(xiàn)特征氣體，要注意防止出現(xiàn)誤判。

在DL/T722-2000中對(duì)特征氣體的定義:對(duì)判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障有價(jià)值的氣體,即氫氣(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。

在故障情況下不是所有上述七種氣體都同時(shí)增長(zhǎng)，而是取決于故障的性質(zhì)和類(lèi)型，有的氣體并不增加，或不明顯增加，而與故障性質(zhì)密切相關(guān)的氣體則顯著增加。不同的故障類(lèi)型產(chǎn)生的氣體可歸納為表1。

表1 不同故障類(lèi)型產(chǎn)生的氣體

一般認(rèn)為乙炔是變壓器內(nèi)部存在放電性故障的特征氣體；烴類(lèi)氣體通常以甲烷、乙烷、乙烯、乙炔的總和表示，稱(chēng)為總烴，總烴是過(guò)熱性故障中表現(xiàn)最為明顯的特征氣體。其中乙烯可作為高溫過(guò)熱的特征氣體；甲烷含量大于氫氣含量時(shí)可作為低溫過(guò)熱的特征氣體；一氧化碳則認(rèn)為是固體絕緣老化的特征氣體，但一氧化碳在正常老化時(shí)、大面積過(guò)熱時(shí)、過(guò)熱故障時(shí)都會(huì)反應(yīng)出來(lái)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加以區(qū)分。

3 故障實(shí)例分析

3.1 某公司#4廠高變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘

某公司#4廠高變型號(hào) SFPF7-40000/18，1991年4月投運(yùn)， 2011年5月9日，#4機(jī)“廠高變重瓦斯動(dòng)作”報(bào)警發(fā)，#4發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。對(duì)#4廠高變油做色譜分析發(fā)現(xiàn)乙炔含量嚴(yán)重超標(biāo)。色譜分析報(bào)告見(jiàn)表2。

表2 #4廠高變色譜分析報(bào)告 單位(μL/L)

從表2看出，2011年5月9日故障后油中H2和C2H2含量超過(guò)注意值，總烴含量也超過(guò)注意值。

按改良三比值法進(jìn)行計(jì)算分析,C2H2/C2H4=62.9/56.3=1.12,編碼為1;CH4/H2=47.3/431.8=0.11,編碼為0;C2H4/C2H6=56.3/11.5=4.90，編碼為2，編碼組合1、0、2，故障類(lèi)型為電弧放電。

隨后在檢查試驗(yàn)項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)#4廠高變低壓B分支直流電阻三相電阻不平衡，Rab=5.214mΩ、Rbc=5.197mΩ、Rca=5.552mΩ，線間不平衡率達(dá)到6.7%；換算至相電阻Ra=7.657mΩ、Rb=7.612mΩ、Rc=8.723mΩ，相間不平衡率達(dá)到13.8%，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2%。根據(jù)油色譜分析報(bào)告及直流電阻歷史試驗(yàn)結(jié)果初步判斷低壓側(cè)B分支C相繞組斷股。

返廠吊罩檢查發(fā)現(xiàn)#4廠高變低壓側(cè)B分支C相繞組嚴(yán)重變形斷股，多處有電弧灼傷痕跡。與試驗(yàn)結(jié)果做出的判斷一致。

3.2 某公司2013年4月10日對(duì)#3主變進(jìn)行局部放電試驗(yàn)后檢出乙炔

某公司#3主變型號(hào)SFP7-360000/330，1990年7月投運(yùn)，2013年3月23日#3主變停運(yùn)轉(zhuǎn)入A級(jí)檢修狀態(tài)，在各項(xiàng)常規(guī)高壓試驗(yàn)合格后，2013年4月10日開(kāi)始對(duì)主變進(jìn)行局部放電試驗(yàn)。#3主變局放試驗(yàn)結(jié)果A相高壓繞組放電量大于3000pC；B相高壓繞組放電量小于350pC；C相高壓繞組放電量小于300pC。A相高壓繞組放電量嚴(yán)重超標(biāo)，取油樣進(jìn)行色譜分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 #3主變色譜分析報(bào)告 單位(μL/L)

從表三數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，2013年4月10日數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)C2H2含量超過(guò)注意值，結(jié)合局部放電試驗(yàn)結(jié)果，判斷變壓器內(nèi)部有潛伏性故障。返廠大修發(fā)現(xiàn)，#3主變低壓側(cè)A相繞組嚴(yán)重變形，線圈絕緣破損是此次乙炔增長(zhǎng)的主因。

4 對(duì)變壓器油樣色譜分析的建議

(1)對(duì)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，超過(guò)20年以上的變壓器應(yīng)縮短油樣色譜分析周期，DL/T596-1996電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定：運(yùn)行中的330KV及以上變壓器周期為3個(gè)月，為了能及早發(fā)現(xiàn)變壓器存在的潛伏性故障，建議油色譜分析周期縮短為1個(gè)月，這樣更能保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

(2)加強(qiáng)學(xué)習(xí)油中溶解氣體的氣相色譜分析基礎(chǔ)理論知識(shí)。油中溶解氣體分析法是一個(gè)綜合判斷方法，必須進(jìn)行綜合分析才能得出正確的結(jié)論。不能只對(duì)色譜分析數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析判斷，要結(jié)合其它試驗(yàn)數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)誤判。

綜上所述，在色譜分析報(bào)告中可根據(jù)特征氣體的含量是否超過(guò)注意值或氣體增長(zhǎng)率的注意值，判斷設(shè)備可能存在潛伏故障，對(duì)運(yùn)行設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督、盡快停機(jī)檢查，進(jìn)行綜合分析來(lái)判斷設(shè)備的狀況，以確保設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]操敦奎. 變壓器油中氣體分析診斷與故障檢查[M]. 北京：中國(guó)電力出版社,2005.

[2]李建明，朱康. 高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M]. 第2版.北京：中國(guó)電力出版社,2001.