色譜分析判斷變壓器故障

何俊曄

摘 要：隨著發(fā)供電設(shè)備的不斷增加，油的監(jiān)督工作也顯得越來越重要。變壓器運(yùn)行狀態(tài)的檢測對于整個(gè)變電電力系統(tǒng)來說是非常的重要，只有動態(tài)掌握其運(yùn)行狀態(tài)，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障，色譜分析對于充油設(shè)備的故障的診斷有著很大的作用。本文分析了色譜分析的原理，以及在變壓器狀態(tài)監(jiān)測中的實(shí)例應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變壓器；色譜分析；故障

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0134-02

前 言

變壓器發(fā)生故障時(shí)，其故障類型有過熱何電弧放電等。變壓器內(nèi)部的絕緣油中溶解一些氣體，此時(shí)油中溶解了運(yùn)行中產(chǎn)生的氣體、故障運(yùn)行產(chǎn)生的氣體等，我們運(yùn)用色譜分析，根據(jù)氣體類型來判斷變壓器內(nèi)部的故障，從而保障電力的生產(chǎn)安全。

1 色譜分析原理

色譜分析就是應(yīng)用在化學(xué)領(lǐng)域的分離技術(shù)。使混合氣體通過兩個(gè)相，一個(gè)固定相，另一個(gè)流動相間進(jìn)行分配。各氣體組分由于性質(zhì)與結(jié)構(gòu)不一，滯留時(shí)間也不一樣，因此會從固定相流出次序也不一樣。

2 特征氣體的產(chǎn)生

運(yùn)行的變壓器，其內(nèi)部的絕緣油或者絕緣紙等材料在溫度、電場和催化劑等的作用下，會分解產(chǎn)生某些特定的氣體（或特征氣體）。不同的產(chǎn)氣特征就代表變壓器內(nèi)部有不同的故障。如產(chǎn)生氫就說明了有局部放電產(chǎn)生，溫度較高而過熱會產(chǎn)生乙烯，產(chǎn)生乙炔就說明內(nèi)部有電弧放電。

日常工作用，我們使用氣相色譜儀分析溶解于油中的氣體，根據(jù)氣體的組分和各種氣體的含量來判斷變壓器內(nèi)部有無異常情況，診斷其故障的類型。

3 故障類型及特征

利用油中特征氣體診斷的故障的方法，又稱特征氣體法。充油設(shè)備在故障的條件下，產(chǎn)生的氣體主要是氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳等永久性氣體。電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生的故障是很復(fù)雜的，故障類型非單一，因此要根據(jù)產(chǎn)生的故障特征氣體，判斷設(shè)備的故障。

3.1 過熱故障

過熱性故障，其氣體的來源是油裂解產(chǎn)生的氣體主要是甲烷、乙烯為主。當(dāng)故障點(diǎn)溫度較低時(shí)，甲烷的比例大；熱點(diǎn)溫度升高，乙烯、氫氣組分含量增加；發(fā)生嚴(yán)重過熱，故障點(diǎn)溫度達(dá)到800℃以上，也會產(chǎn)生少量的乙炔。

在變壓器發(fā)生過熱故障時(shí)，也會有較多的一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，隨著溫度的升高，其兩種氣體的比值也逐漸增大。

3.2 放電故障

放電故障分為高能放電、低能放電和局部放電。

高能放電的電弧放電時(shí)，產(chǎn)生大量的氫氣和乙炔，高能放電能量高，因此總烴的含量就高。

低能放電，一般指火花放電，其放電產(chǎn)生氫、甲烷和少量的乙烯和乙炔。低能放電能量低，因此總烴的含量不高。

局部放電產(chǎn)生氫氣、甲烷和能量高產(chǎn)生的少量乙炔。

3.3 受 潮

充油電氣設(shè)備內(nèi)部受潮，發(fā)生水分解而產(chǎn)生氫氣。充油設(shè)備油中溶解氣體氫氣的含量很高，其他氣體含量很低，則說明設(shè)備絕緣受潮。

4 色譜分析的實(shí)例運(yùn)用

4.1 放電故障的分析

鶴山站#1主變投運(yùn)前及局放后油樣色譜分析都未發(fā)現(xiàn)乙炔，但投運(yùn)后第一天發(fā)現(xiàn)乙炔0.38μL/L，按照南網(wǎng)規(guī)程進(jìn)行投運(yùn)后的色譜試驗(yàn)，到8月7日為止乙炔每天大概增長0.3μL/L，乙炔值為2.26μL/L；8月8日為2.86μL/L，從7日到8日一天增長了0.6μL/L。雖然總烴不大、未超過南網(wǎng)規(guī)程要求，乙炔值也未超過南網(wǎng)規(guī)程要求的5μL/L，但總烴的產(chǎn)氣速率為69.5mL/d，相對產(chǎn)氣速率為648%/月，大大超過規(guī)程要求。南網(wǎng)預(yù)試規(guī)程認(rèn)為烴類氣體總和的產(chǎn)氣速率大于12mL/d（密封式），或相對產(chǎn)氣速率大于10%/月則認(rèn)為設(shè)備有異常。

從油樣色譜分析數(shù)據(jù)可以看出，增長成分主要是乙炔。初步判斷變壓器內(nèi)部存在低能量的油中火花放電，油中火花放電一般是間歇性的，以乙炔含量的增長相對其他組分較快，而總烴不高為明顯特征。因此建議對變壓器做進(jìn)一步的檢查與試驗(yàn)，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

4.2 瓦斯氣的色譜分析

2015年7月9日，22：40時(shí)，接設(shè)備部通知，220kV銀湖站#1主變輕瓦斯發(fā)信，瓦斯繼電器內(nèi)有氣體積聚。即安排化學(xué)班到場取主變油樣、瓦斯氣樣檢測，7月10日，3：30時(shí)，得出檢測結(jié)果，主變油結(jié)果正常，瓦斯氣中含有少量烴類氣體，經(jīng)分析認(rèn)為主變可以繼續(xù)運(yùn)行。后變檢現(xiàn)場巡視發(fā)現(xiàn)主變套管升高座處有嚴(yán)重漏油，即申請停電處理。

結(jié)合主變油樣、瓦斯氣樣試驗(yàn)結(jié)果（詳見分析報(bào)告）和漏油嚴(yán)重的情況分析，輕瓦斯發(fā)信原因是主變漏油過程中，瓦斯繼電器中的空氣逐漸積聚，導(dǎo)致輕瓦斯動作。瓦斯氣中含有少量烴類氣體是由于瓦斯繼電器中的空氣積聚過程中，長時(shí)間與油中氣體相互溶解、相互平衡，而瓦斯氣體中總烴比中部、下部油樣色譜分析結(jié)果大的原因，是取油樣以及色譜儀誤差造成的，其中不含氫氣、乙炔，說明氣體不是來源于變壓器內(nèi)部故障而產(chǎn)生的。

5 總 結(jié)

色譜分析在我們化學(xué)試驗(yàn)中有著十分重要的作用，通過氣體進(jìn)行檢測和分析，從而判斷變壓器或者充油設(shè)備是否有故障，并且檢測故障是否有擴(kuò)大的趨勢，保障設(shè)備的壽命。色譜分析能夠通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的早期故障，能有效檢測變壓器狀態(tài)，從而保障設(shè)備供電安全可靠。

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收稿日期：2018-9-9