通過氣相色譜分析變壓器的潛伏性故障

曹瑞光

摘要：利用氣相色譜法預測變壓器的潛伏性故障是通過定性、定量分析溶于變壓器油中的氣體來實現(xiàn)的。由于故障氣體的組成和含量與故障的類型和故障的嚴重性有密切關(guān)系，所以定期分析溶解于變壓器油中的氣體就能及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部存在的潛伏性故障，并隨時掌握故障的發(fā)展程度。通過一些成熟的分析方法，就能夠充分掌握變壓器的運行狀態(tài)，提早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障并給與準確的故障診斷，防止重大事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：變壓器 氣相色譜 故障診斷 油中溶解氣體 IEC三比值法

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0125-02

近年來，隨著我國電力建設(shè)的飛速發(fā)展，電力設(shè)備投入的日漸增多，電力設(shè)備如變壓器的設(shè)備故障也日漸增多，由于現(xiàn)有的預防性試驗方法在一般情況下，尚不能在帶電時有效地發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性故障，所以目前電力系統(tǒng)廣泛采用氣相色譜法來查找變壓器絕緣缺陷。本文就是全面的論述了利用色譜技術(shù)分析變壓器內(nèi)部故障的方法，并且通過結(jié)合案例進一步檢驗和論證了色譜分析的對變壓器內(nèi)部故障診斷的有效性。

1 變壓器內(nèi)析出氣體的特征

導致變壓器內(nèi)部析出氣體的主要原因為局部過熱、局部電暈放電和電弧，這些現(xiàn)象都會引起變壓器油和固體絕緣的裂解，從而產(chǎn)生氣體。表1列出了各種故障下放出的主要氣體成分。

2 變壓器油中溶解氣體的注意值

表1雖然介紹了各種故障下油和絕緣材料放出的主要氣體成分，但是這對判斷事故性質(zhì)仍然是不充分的，因為缺乏比較標準，即油中溶解氣體的注意值。我國《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》（以下簡稱《導則》）中規(guī)定變壓器油中氫和烴類氣體的注意值，一般不應大于表2中所列的數(shù)值。

3 通過氣體量判斷變壓器內(nèi)部故障

3.1將色譜分析結(jié)果的幾項主要指標（總烴、乙炔、氫）與正常值作比較

運行中變壓器內(nèi)部氫與烴類氣體含量超過表2中任何一項數(shù)值時，都應引起注意。根據(jù)歷次測試記錄或重復取樣試驗的結(jié)果，考察其產(chǎn)氣率，從而對其內(nèi)部是否存在故障或故障的嚴重性及其發(fā)展趨勢作出估計。

3.2對CO和CO2的指標進行判斷

CO和CO2是纖維絕緣材料分解產(chǎn)生的特征氣體，當故障涉及到固體絕緣時會引起含量明顯的增長。但這兩個指標分散性很大很難劃出嚴格界限，因此《導則》只對開放式變壓器作了規(guī)定。

3.3用特征氣體法和三比值法判斷故障性質(zhì)

若氣體分析結(jié)果超出表2所列數(shù)值時，則表明設(shè)備處于非正常狀態(tài)下運行，但這種方法只能是粗略地判斷變壓器等設(shè)備內(nèi)部可能有早期的故障存在，而不能確定故障的性質(zhì)和狀態(tài)，確定故障的性質(zhì)和狀態(tài)的方法如下。

3.3.1特征氣體判斷法

特征氣體可反映故障點引起的周圍油、紙絕緣的熱分解本質(zhì)。如表3所示。

3.3.2IEC三比值判斷法

僅采用特征氣體法結(jié)合可燃性氣體含量法雖然可作出對故障性質(zhì)的判斷，但是要對故障性質(zhì)作進一步的探討，預估故障源的溫度范圍等，還必須找出故障產(chǎn)氣組分的相對比值與故障點溫度或電應力的依賴關(guān)系及其變化規(guī)律，目前常用的是IEC三比值法（如表4）。

4 典型應用

某發(fā)電廠2號主變壓器型號為SFP10-400000/500；額定電壓：550-2×2.5%/24kV；額定電流：419.9/9622.5A；聯(lián)接組標號：YNd11；戶外型、油浸式、三相一體；冷卻方式為強油導向風冷；制造廠為西安變壓器廠，投運日期：2002年9月。

2006年4月初，在變壓器油色譜檢測分析中發(fā)現(xiàn)了乙炔氣體，其它烴類氣體、總烴、一氧化碳、二氧化碳均相對穩(wěn)定。乙炔的出現(xiàn)引起了注意，并加強了該變壓器運行中的檢測跟蹤，經(jīng)過多次濾油處理后隨著設(shè)備的運行乙炔氣體繼續(xù)出現(xiàn)，見表5。

根據(jù)油色譜分析技術(shù)，乙炔出現(xiàn)及其含量是油色譜的一項重要的技術(shù)指標，是該變壓器內(nèi)部存在高溫過熱或放電性故障的早期征兆。針對油色譜分析異常情況，2007年6月進行電氣預試：低壓側(cè)線間直阻不平衡度由出廠時的0.58％變?yōu)?.98％；2008年3月24日進行電氣預試，低壓側(cè)線間直阻不平衡度增長為2.16%。2008年11月開始，上述烴類氣體開始快速增長，總烴含量很快就接近規(guī)定的注意值150uL/L，產(chǎn)氣速率明顯增高，由此肯定故障開始加劇，應及時實施變壓器吊罩檢修措施。2009年變壓器吊罩后，檢查發(fā)現(xiàn)A相線圈尾端低壓2分支引線其中一股引線線鼻內(nèi)線匝壓接處過熱熔斷，驗證了上述的分析結(jié)果。

此次故障中油色譜分析技術(shù)提供了準確的信息。

5 結(jié)語

通過以上分析變壓器內(nèi)部故障分析處理的案例來看，運用油色譜檢測和分析技術(shù)，能夠充分掌握變壓器的運行狀態(tài)，提早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障并給與準確的故障診斷，防止重大事故的發(fā)生。

變壓器運行中如果發(fā)現(xiàn)油色譜分析數(shù)據(jù)異常，應在排除外部因素的情況下，積極運用色譜分析技術(shù)進行診斷；當特征氣體增長迅速或含量達到規(guī)定值時，說明故障發(fā)展迅速，必須立即停止運行查找故障部位，避免延誤最佳處理機會，造成故障擴大。

參考文獻

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