通過(guò)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(yù)測(cè)變壓器的潛伏性故障是通過(guò)定性、定量分析溶于變壓器油中的氣體來(lái)實(shí)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(yán)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(shí)掌握故障的發(fā)展程度。通過(guò)一些成熟的分析方法，就能夠充分掌握變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，提早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障并給與準(zhǔn)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(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0125-02

近年來(lái)，隨著我國(guó)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(yù)防性試驗(yàn)方法在一般情況下，尚不能在帶電時(shí)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(lái)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(guò)結(jié)合案例進(jìn)一步檢驗(yàn)和論證了色譜分析的對(duì)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(dǎo)致變壓器內(nèi)部析出氣體的主要原因?yàn)榫植窟^(guò)熱、局部電暈放電和電弧，這些現(xiàn)象都會(huì)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?dú)怏w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?dú)怏w成分，但是這對(duì)判斷事故性質(zhì)仍然是不充分的，因?yàn)槿狈Ρ容^標(biāo)準(zhǔn)，即油中溶解氣體的注意值。我國(guó)《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》（以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》）中規(guī)定變壓器油中氫和烴類氣體的注意值，一般不應(yīng)大于表2中所列的數(shù)值。

3 通過(guò)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(xiàng)主要指標(biāo)（總烴、乙炔、氫）與正常值作比較

運(yùn)行中變壓器內(nèi)部氫與烴類氣體含量超過(guò)表2中任何一項(xiàng)數(shù)值時(shí)，都應(yīng)引起注意。根據(jù)歷次測(cè)試記錄或重復(fù)取樣試驗(yàn)的結(jié)果，考察其產(chǎn)氣率，從而對(duì)其內(nèi)部是否存在故障或故障的嚴(yán)重性及其發(fā)展趨勢(shì)作出估計(jì)。

3.2對(duì)CO和CO2的指標(biāo)進(jìn)行判斷

CO和CO2是纖維絕緣材料分解產(chǎn)生的特征氣體，當(dāng)故障涉及到固體絕緣時(shí)會(huì)引起含量明顯的增長(zhǎng)。但這兩個(gè)指標(biāo)分散性很大很難劃出嚴(yán)格界限，因此《導(dǎo)則》只對(duì)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(shí)，則表明設(shè)備處于非正常狀態(tài)下運(yùn)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(diǎn)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(duì)故障性質(zhì)的判斷，但是要對(duì)故障性質(zhì)作進(jìn)一步的探討，預(yù)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(duì)比值與故障點(diǎn)溫度或電應(yīng)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(yīng)用

某發(fā)電廠2號(hào)主變壓器型號(hào)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(biāo)號(hào)：YNd11；戶外型、油浸式、三相一體；冷卻方式為強(qiáng)油導(dǎo)向風(fēng)冷；制造廠為西安變壓器廠，投運(yùn)日期：2002年9月。

2006年4月初，在變壓器油色譜檢測(cè)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(duì)穩(wěn)定。乙炔的出現(xiàn)引起了注意，并加強(qiáng)了該變壓器運(yùn)行中的檢測(cè)跟蹤，經(jīng)過(guò)多次濾油處理后隨著設(shè)備的運(yùn)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(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，是該變壓器內(nèi)部存在高溫過(guò)熱或放電性故障的早期征兆。針對(duì)油色譜分析異常情況，2007年6月進(jìn)行電氣預(yù)試：低壓側(cè)線間直阻不平衡度由出廠時(shí)的0.58％變?yōu)?.98％；2008年3月24日進(jìn)行電氣預(yù)試，低壓側(cè)線間直阻不平衡度增長(zhǎng)為2.16%。2008年11月開始，上述烴類氣體開始快速增長(zhǎng)，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(yīng)及時(shí)實(shí)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(guò)熱熔斷，驗(yàn)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(zhǔn)確的信息。

5 結(jié)語(yǔ)

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

變壓器運(yùn)行中如果發(fā)現(xiàn)油色譜分析數(shù)據(jù)異常，應(yīng)在排除外部因素的情況下，積極運(yùn)用色譜分析技術(shù)進(jìn)行診斷；當(dāng)特征氣體增長(zhǎng)迅速或含量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，說(shuō)明故障發(fā)展迅速，必須立即停止運(yùn)行查找故障部位，避免延誤最佳處理機(jī)會(huì)，造成故障擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

[1] Q/GDW-01Q/HBW14701-2008，電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] DL/T722-2000，變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

[3] 李建蘭，黃樹紅，陳非，等．發(fā)電廠設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．電力設(shè)備，2006，7（11）：40-42.

[4] 李濱波．大型汽輪發(fā)電機(jī)組主要故障分類及分析[J]．西北電力技術(shù)，2003，31（5）：29-30.

[5] 黃樹紅，李建蘭．發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢修與診斷方法[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2008.