利用色譜儀分析油中溶解氣體組份及含量判斷變壓器潛伏性故障方法
1、 引言
變壓器作為電力行業(yè)的重要設(shè)備之一，對(duì)于電能經(jīng)濟(jì)傳輸和靈活調(diào)配具有十分重要的作用。利用氣相色譜儀分析變壓器油中溶解氣體組份及含量來(lái)判斷變壓器的潛伏性故障，已作為變壓器維護(hù)、監(jiān)督的有效手段而得到應(yīng)用和推廣。
2、 變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生氣味的機(jī)理
變壓器油是礦物絕緣油，它是由許多不同分子量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，分子中含CH3、CH2和CH化學(xué)基因，并由C-C鍵鍵合在一起。在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，如存在熱點(diǎn)和放電故障條件，其內(nèi)部的絕緣油和有機(jī)絕緣材料會(huì)加劇老化和分解，某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，產(chǎn)生低分子烴類和CO、CO2等氣體，也可能生成碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔铩?
運(yùn)行變壓器內(nèi)常發(fā)生的氣體故障主要有過(guò)熱性故障和放電故障兩大類，故障類型及其能量密度，主要決定于故障的性質(zhì)，不同故障類型產(chǎn)生的氣體見表1。
1)變壓器故障情況
武漢供電局曾對(duì)局轄珞珈山變電站3號(hào)主變、江漢路變電站1號(hào)主變和花山變電站1號(hào)主變進(jìn)行周期取樣或事故取樣，并用TPSPY-Q氣相色譜儀對(duì)其進(jìn)行分析，其數(shù)據(jù)見表2。
《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》(電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL-T722-2000)中規(guī)定總烴注意值為150μL/L，氫注意值為150μL/L，相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%應(yīng)引起注意，本例中總烴、H2均大于150μL/L，經(jīng)計(jì)算，2000年10月17日～11月7日的相對(duì)產(chǎn)氣速率r=14.7%，2000年11月7日～29日的相對(duì)產(chǎn)氣速率r′=25.4%。即r′>r>10%，說(shuō)明存在故障且發(fā)展較為迅速。
2) 故障類型判斷
珞珈山3號(hào)主變H2含量高，占總烴的50%以上，C2H2占總烴12%，其故障特征氣體為C2H2和H2，其次是大量C2H4和CH4。根據(jù)三比值法，其三比值編碼為102，結(jié)合改良電協(xié)研法，故障屬電弧放電。
3) 故障原因分析
珞珈山3號(hào)主變、江漢路1號(hào)主變和花山1號(hào)主變的色譜分析結(jié)果、故障原因以及吊心檢查結(jié)果見表3。
1) 變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部故障原因往往不是單一的，一般存在熱點(diǎn)的同時(shí)還有局部放電，而且故障是在不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)化的。
2) 在判斷設(shè)備有無(wú)故障及其嚴(yán)重程度時(shí)，要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的歷史記錄和設(shè)備特點(diǎn)以及外部環(huán)境等因素進(jìn)行綜合判斷。
3) 故障產(chǎn)氣與正常產(chǎn)氣在技術(shù)上不可分離。
4) 經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體材料老化時(shí)，一般CO2/CO大于7；當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時(shí)，CO2/CO可能小于3；當(dāng)懷疑紙或紙版過(guò)度老化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)測(cè)試油中糠醛含量，或測(cè)試紙樣聚合度。
5) 在線檢測(cè)可隨時(shí)檢測(cè)油中溶解氣體含量，對(duì)保證主網(wǎng)安全運(yùn)行有重大意義，但在線監(jiān)測(cè)儀出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，必須由實(shí)驗(yàn)室色譜儀分析其組份和含量，再作進(jìn)一步判斷。
6) 有載調(diào)壓操作產(chǎn)生氣體與低能量放電相符，當(dāng)主油箱C2H2/H2大于2～3時(shí)，可能是有載調(diào)壓污染主油箱，可利用比較主油箱、有載調(diào)壓油箱和儲(chǔ)油罐油中溶解氣體分析來(lái)確定，或通過(guò)油柱靜壓試驗(yàn)法和氣體試漏法來(lái)檢漏。
7) 對(duì)變壓器故障部位的準(zhǔn)確判斷，有賴于對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)的全面掌握，并結(jié)合歷年色譜數(shù)據(jù)和其它試驗(yàn)(直阻、絕緣、變比、泄漏、空載等)進(jìn)行比較，色譜分析與判斷的技術(shù)應(yīng)借鑒新方法并結(jié)合使用。
信息整理：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司
變壓器作為電力行業(yè)的重要設(shè)備之一，對(duì)于電能經(jīng)濟(jì)傳輸和靈活調(diào)配具有十分重要的作用。利用氣相色譜儀分析變壓器油中溶解氣體組份及含量來(lái)判斷變壓器的潛伏性故障，已作為變壓器維護(hù)、監(jiān)督的有效手段而得到應(yīng)用和推廣。
2、 變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生氣味的機(jī)理
變壓器油是礦物絕緣油，它是由許多不同分子量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，分子中含CH3、CH2和CH化學(xué)基因，并由C-C鍵鍵合在一起。在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，如存在熱點(diǎn)和放電故障條件，其內(nèi)部的絕緣油和有機(jī)絕緣材料會(huì)加劇老化和分解，某些C-H鍵和C-C鍵斷裂，產(chǎn)生低分子烴類和CO、CO2等氣體，也可能生成碳的固體顆粒及碳?xì)渚酆衔铩?
運(yùn)行變壓器內(nèi)常發(fā)生的氣體故障主要有過(guò)熱性故障和放電故障兩大類，故障類型及其能量密度，主要決定于故障的性質(zhì)，不同故障類型產(chǎn)生的氣體見表1。
1)變壓器故障情況
武漢供電局曾對(duì)局轄珞珈山變電站3號(hào)主變、江漢路變電站1號(hào)主變和花山變電站1號(hào)主變進(jìn)行周期取樣或事故取樣，并用TPSPY-Q氣相色譜儀對(duì)其進(jìn)行分析，其數(shù)據(jù)見表2。
《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》(電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL-T722-2000)中規(guī)定總烴注意值為150μL/L，氫注意值為150μL/L，相對(duì)產(chǎn)氣速率大于10%應(yīng)引起注意，本例中總烴、H2均大于150μL/L，經(jīng)計(jì)算，2000年10月17日～11月7日的相對(duì)產(chǎn)氣速率r=14.7%，2000年11月7日～29日的相對(duì)產(chǎn)氣速率r′=25.4%。即r′>r>10%，說(shuō)明存在故障且發(fā)展較為迅速。
2) 故障類型判斷
珞珈山3號(hào)主變H2含量高，占總烴的50%以上，C2H2占總烴12%，其故障特征氣體為C2H2和H2，其次是大量C2H4和CH4。根據(jù)三比值法，其三比值編碼為102，結(jié)合改良電協(xié)研法，故障屬電弧放電。
3) 故障原因分析
珞珈山3號(hào)主變、江漢路1號(hào)主變和花山1號(hào)主變的色譜分析結(jié)果、故障原因以及吊心檢查結(jié)果見表3。
1) 變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部故障原因往往不是單一的，一般存在熱點(diǎn)的同時(shí)還有局部放電，而且故障是在不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)化的。
2) 在判斷設(shè)備有無(wú)故障及其嚴(yán)重程度時(shí)，要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的歷史記錄和設(shè)備特點(diǎn)以及外部環(huán)境等因素進(jìn)行綜合判斷。
3) 故障產(chǎn)氣與正常產(chǎn)氣在技術(shù)上不可分離。
4) 經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)懷疑設(shè)備固體材料老化時(shí)，一般CO2/CO大于7；當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時(shí)，CO2/CO可能小于3；當(dāng)懷疑紙或紙版過(guò)度老化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)測(cè)試油中糠醛含量，或測(cè)試紙樣聚合度。
5) 在線檢測(cè)可隨時(shí)檢測(cè)油中溶解氣體含量，對(duì)保證主網(wǎng)安全運(yùn)行有重大意義，但在線監(jiān)測(cè)儀出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，必須由實(shí)驗(yàn)室色譜儀分析其組份和含量，再作進(jìn)一步判斷。
6) 有載調(diào)壓操作產(chǎn)生氣體與低能量放電相符，當(dāng)主油箱C2H2/H2大于2～3時(shí)，可能是有載調(diào)壓污染主油箱，可利用比較主油箱、有載調(diào)壓油箱和儲(chǔ)油罐油中溶解氣體分析來(lái)確定，或通過(guò)油柱靜壓試驗(yàn)法和氣體試漏法來(lái)檢漏。
7) 對(duì)變壓器故障部位的準(zhǔn)確判斷，有賴于對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)的全面掌握，并結(jié)合歷年色譜數(shù)據(jù)和其它試驗(yàn)(直阻、絕緣、變比、泄漏、空載等)進(jìn)行比較，色譜分析與判斷的技術(shù)應(yīng)借鑒新方法并結(jié)合使用。
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