電力變壓器故障油色譜分析方法探討

        電力變壓器故障檢測(cè)主要包括電量檢測(cè)和化學(xué)檢測(cè)方法?；瘜W(xué)檢測(cè)主要基于變壓器油中特征氣體的含量、產(chǎn)氣率和三比法的分析判斷。它對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)變壓器的潛在故障和故障發(fā)展是有效的。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了更準(zhǔn)確地診斷變壓器內(nèi)部故障，色譜分析應(yīng)根據(jù)設(shè)備的歷史運(yùn)行情況和特征氣體的含量，采用不同的分析模型來(lái)判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行或具有潛在故障和故障類別。
        論文關(guān)鍵詞：變壓器色譜分析故障識(shí)別方法
        0. 介紹
        變壓器故障診斷應(yīng)綜合各種有效的檢測(cè)方法和方法，對(duì)得到的各種檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷，依據(jù)DL/T596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)順序，通過(guò)對(duì)變壓器油中氣體的色譜分析，這種化學(xué)檢測(cè)方法，對(duì)不停電的變壓器中的一些潛在故障的檢測(cè)，對(duì)其發(fā)展水平的早期診斷是非常靈敏和有效的。經(jīng)驗(yàn)證明，油中氣體各組分的含量與斷層的性質(zhì)和程度直接相關(guān)，它們之間存在不同的數(shù)學(xué)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
         1、電力變壓器內(nèi)部故障主要有過(guò)熱、放電和絕緣受潮。
         1.1 過(guò)熱故障是由設(shè)備絕緣性能劣化，油等絕緣材料開(kāi)裂分解引起的。分為裸機(jī)過(guò)熱和固體絕緣過(guò)熱兩種。裸機(jī)過(guò)熱和固體絕緣過(guò)熱的區(qū)別是基于CO和CO2的含量。前者含量較低，后者含量較高。
         1.2 放電故障是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的電效應(yīng)（放電），導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能變差。根據(jù)電效應(yīng)的強(qiáng)弱，可分為高能放電（電弧放電）、低能放電（火花放電）和局部放電三種類型[1]。
         1.2.1 電弧放電時(shí)產(chǎn)生的主要?dú)怏w是乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯。此類故障在設(shè)備中存在時(shí)間較短，預(yù)警不明顯，一般色譜法難以預(yù)測(cè)。
         1.2.2 火花放電是間歇性放電故障。常見(jiàn)于套管放電導(dǎo)致套管導(dǎo)電管、均壓環(huán)等處電位不固定；引線局部接觸不良或鐵芯接地片接觸不良引起的放電；分接開(kāi)關(guān)叉或金屬螺釘?shù)臐撛趹覓旆烹姷?。產(chǎn)生的氣體主要是乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯。但由于故障能量低，總烴含量一般不高。
         1.2.3 局部放電主要發(fā)生在變壓器和套管上。局部放電可能由設(shè)備受潮、制造工藝不良或維護(hù)不當(dāng)引起。產(chǎn)生的氣體主要是氫氣，其次是甲烷。當(dāng)放電能量高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生少量乙炔氣體。
         1.3變壓器絕緣受潮時(shí)，其特征氣體H2含量較高，而其他氣體成分增加不明顯。
        值得注意的是芳香含量問(wèn)題。因?yàn)樗哂辛己玫摹胺婪艢?性能。不同等級(jí)的石油含有不同數(shù)量的芳烴，在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生不同數(shù)量的氣體。芳烴含量低的油“抗氣性"較差，在電場(chǎng)作用下易產(chǎn)生氫氣和甲烷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)生成蠟狀物質(zhì)；芳烴多的絕緣油“抗氣性"性能更好，產(chǎn)生的氫氣和甲烷較少。因此，在進(jìn)行具體判斷時(shí)應(yīng)考慮該因素的影響。 [
         2、色譜分析診斷的基本程序
        2.1 先看特征氣體的含量。如果H2、C2H2、總烴其中之一大于規(guī)定注意值的20%，則應(yīng)根據(jù)特征氣體含量進(jìn)行粗略判斷。主要對(duì)應(yīng)關(guān)系是：①如果有乙炔，應(yīng)懷疑是電弧或火花放電； ②氫含量很高。如果較大，則應(yīng)懷疑進(jìn)水可能受潮； ③總烴中烷烴和烯烴過(guò)多，炔烴很少或沒(méi)有是過(guò)熱的特征。
         2.2 計(jì)算生成速率并評(píng)價(jià)斷層發(fā)展的速度。
         2.3 根據(jù)分析的氣體成分含量，進(jìn)行三個(gè)比值計(jì)算，確定故障類別。
         2.4 檢查設(shè)備的運(yùn)行歷史，通過(guò)其他試驗(yàn)綜合判斷。
         3、油中主要含氣量達(dá)到注意值時(shí)的失效分析方法
        在判斷設(shè)備是否存在故障時(shí)，首先比較氣體分析結(jié)果中的幾個(gè)主要指標(biāo)（H2、∑CH、C2H2）和色譜分析指南中規(guī)定的注意值（表1）進(jìn)行比較。
        表1 普通變壓器油中氣體和烴類氣體含量的注意值
        氣體成分 H2CH4C2H6C2H4C2H2 總烴
        內(nèi)容（10-6）1506040705150
         3.1 任何內(nèi)容超過(guò)警告值時(shí)應(yīng)引起注意。但是這些注意力值并不是用來(lái)區(qū)分設(shè)備是否有故障的。wei一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，你不能采取“標(biāo)準(zhǔn)"的僵局。如果某些設(shè)備由于某種原因氣體含量高，超過(guò)了警告值，不能斷言它是有故障的，因?yàn)樗赡懿皇怯芍黧w故障引起的，而是由外部干擾引起的底座高，那么就應(yīng)該與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)，則需要確定一個(gè)合適的檢測(cè)周期進(jìn)行跟蹤分析。再比如一些氣體的含量雖然低于attention值，但是含量增加的很快，應(yīng)該進(jìn)行跟蹤分析。也就是說(shuō)：不要認(rèn)為氣體含量超過(guò)警告值就判定為故障。甚至采取內(nèi)部檢查和維修或負(fù)載限制等措施也不經(jīng)濟(jì)。 ,（注意非故障原因產(chǎn)生的故障氣體的影響，以免誤判），產(chǎn)氣率超過(guò)注意值的10%，則判斷有故障。
         3.2 注意該值不是變壓器停運(yùn)的限制。應(yīng)該根據(jù)具體情況來(lái)判斷。如果不是電路（包括絕緣）問(wèn)題，可以放慢操作進(jìn)行檢查。
         3.3 如果油中含有氫氣和烴類氣體，但未超過(guò)注意值，且氣體含量已相對(duì)穩(wěn)定且無(wú)發(fā)展趨勢(shì)，則認(rèn)為變壓器運(yùn)行正常。
         3.4 表1中的attention值是根據(jù)對(duì)中國(guó)19個(gè)省市的6000多臺(tái)子變壓器的統(tǒng)計(jì)得出的。其中，超過(guò)attention值的transformer數(shù)量占總數(shù)的比例約為5%。
         3.5 注意油中CO和CO2的含量和比例。運(yùn)行中的變壓器固體絕緣老化會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。同時(shí)，油中CO和CO2的含量不僅與變壓器的使用壽命有關(guān)，還與設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行負(fù)荷、溫度等因素有關(guān)。因此，目前的指南無(wú)法為注意力zhi定一個(gè)統(tǒng)一的值。只是一個(gè)粗略的想法，在開(kāi)式變壓器中，CO含量小于300μl/L，CO2/CO比值在7左右，屬于正常范圍；而密封變壓器中的CO2/CO比值一般低于7，也是正常的。 .
        故障產(chǎn)氣率判斷方法
        4.1 實(shí)踐證明，斷層的發(fā)展過(guò)程是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。僅通過(guò)油中溶解氣體含量分析結(jié)果的絕對(duì)值，難以判斷故障的存在和嚴(yán)重程度。因此，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)未達(dá)到含氣量關(guān)注值但增長(zhǎng)速度較快的低能量潛在斷層，還必須考慮斷層處的產(chǎn)氣速率。根據(jù) GB/T7252―2001《變壓器油中溶解氣體分析與判斷指南》采用產(chǎn)氣率作為判斷故障破壞程度的方法，對(duì)分析故障的性質(zhì)和發(fā)展具有重要意義。故障（包括故障源的功率、溫度和面積）的意義。當(dāng)相對(duì)產(chǎn)氣率（運(yùn)行每個(gè)月某一含氣量增加值的平均值占原始初始值的百分比），當(dāng)總烴類產(chǎn)氣率大于10%時(shí)，注意應(yīng)注意變壓器可能存在故障，如超過(guò)40μl/L/月可能出現(xiàn)嚴(yán)重故障。然而，對(duì)于初始總碳?xì)浠衔锖糠浅５偷淖儔浩鳎褂迷摌?biāo)準(zhǔn)并不容易[2]。
         4.2 總烴含量和產(chǎn)氣率判斷故障的方法
        4.2.1 總烴絕對(duì)值小于注意值，總烴氣產(chǎn)率小于注意值，則變壓器正常；
         4.2.2 總烴大于Attention 值，但不超過(guò)Attention 值的3 倍。如果總烴類氣體產(chǎn)率小于關(guān)注值，則變壓器有故障，但發(fā)展緩慢。可以繼續(xù)操作，仔細(xì)觀察。
         4.2.3 總烴大于注意值，但不超過(guò)注意值的3倍，總烴氣體產(chǎn)率為注意值的1～2倍，變壓器故障。應(yīng)縮短試驗(yàn)周期，密切關(guān)注故障發(fā)展；\ n 4.2.4 總烴類超過(guò)關(guān)注值3倍以上，總烴類產(chǎn)氣率超過(guò)關(guān)注值3倍，設(shè)備故障嚴(yán)重，發(fā)展迅速。應(yīng)立即采取必要措施，有條件的可對(duì)吊蓋進(jìn)行檢修。