淺析變壓器油中溶解氣體色譜分析與故障診斷

張敏

摘 要：油中溶解氣體氣相色譜分析法在變壓器內(nèi)部故障的分析診斷中發(fā)揮了重要作用。文結(jié)合某電廠實(shí)際，從油中溶解氣體產(chǎn)生的機(jī)理及故障類型和故障識別等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；溶解氣體；色譜分析；故障判別

1 油中溶解氣體產(chǎn)生的機(jī)理

變壓器油由化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的烴類組成，絕緣散熱性能良好。但當(dāng)設(shè)備中存在故障時(shí)，如發(fā)熱、放電等會導(dǎo)致某些C-H鍵和C-C鍵發(fā)生斷裂，伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)渥杂苫笥盅杆倩系椒€(wěn)定態(tài)，形成H2和烴類氣體如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等，也可能形成碳顆粒和碳?xì)渚酆衔铩Ｓ绕溲趸磻?yīng)時(shí)伴隨生成少量CO、CO2且能長期累積。固體絕緣材料分解生成大量水、CO、CO2、少量烴類氣體和呋喃化合物，同時(shí)油被氧化。由于不同類型化學(xué)鍵的鍵能不同（見表1），不同熱量（能量）的故障產(chǎn)生的特征氣體也不同。

2 變壓器故障類型及故障識別

變壓器的故障可分為過熱、放電和受潮。隨著技術(shù)改進(jìn)，甚少出現(xiàn)受潮。過熱有低、中、高三種，溫度高低不同，油中溶解氣體的特征氣體不同。放電依據(jù)能量的高低分為高能放電、低能放電和局部放電。

目前應(yīng)用最多的故障判別方法是GB/T 7252-2001變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則中推薦的改良三比值法，是用五種氣體的三對比值以不同的編碼表示，編碼規(guī)則和故障類型判斷方法見表3和表4。確定設(shè)備是否存在故障，可參照國標(biāo)提供的注意值，但應(yīng)明確其并不是區(qū)分設(shè)備故障與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)檢測到氣體濃度達(dá)到注意值時(shí)要加強(qiáng)追蹤監(jiān)督。

3 典型實(shí)例分析

某電廠進(jìn)行1號機(jī)組帶主變及GIS設(shè)備零起升壓試驗(yàn)，機(jī)組運(yùn)行5分鐘后，1號主變B相噴油，1號機(jī)組滅磁停機(jī)。

事件發(fā)生后，電廠人員現(xiàn)地檢查1號主變保護(hù)情況并采集主變?nèi)嘤蜆舆M(jìn)行油色譜試驗(yàn)，結(jié)果見表5。投運(yùn)前和預(yù)試的數(shù)據(jù)對比見表6。

根據(jù)該500kV主變的色譜測定數(shù)據(jù)可以看出，故障發(fā)生時(shí)，H2、總烴均遠(yuǎn)超注意值150μL/L，C2H2也遠(yuǎn)超注意值1μL/L。故障后主變油樣中的氣體以H2和C2H2為主，其次是CH4和C2H6，與高能（電弧）放電故障的特征氣體相符，且CO含量也很高，說明故障還涉及固體絕緣。分析如下：

其比值范圍編碼是：202，根據(jù)編碼確定設(shè)備內(nèi)部可能存在電弧放電性故障。經(jīng)核查，器身外圍未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。初步排除以下組件故障：高壓套管及高壓出線裝置部分、中性點(diǎn)套管、低壓套管、開關(guān)、高壓引線、低壓引線、相間隔板、線圈外圍屏、器身壓釘、鐵心夾件接地部分。

對故障變壓器解體吊出線圈，發(fā)現(xiàn)變壓器低壓側(cè)擋油板機(jī)油箱底部存在顆粒雜質(zhì)，高壓線圈局部存在絕緣缺陷，存在兩處點(diǎn)狀放電故障，最終導(dǎo)致絕緣擊穿，變壓器在建壓時(shí)發(fā)生故障。根據(jù)油箱內(nèi)的顆粒雜質(zhì)分布情況，推斷其應(yīng)該是在變壓器安裝過程中落入。

4 色譜法在故障判斷中的不足

氣相色譜能為變壓器內(nèi)部故障監(jiān)測提供可靠、有效的數(shù)據(jù)，該法雖然靈敏，卻也有一定的局限性。例如，有些事故的發(fā)生無任何先兆，這說明目前的常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目、周期仍不完善；在故障分析時(shí)，單用色譜法無法對故障準(zhǔn)確定位，還必須結(jié)合電氣試驗(yàn)、設(shè)備運(yùn)行、檢修等情況綜合分析，才能對故障部位、原因、損傷程度等作出準(zhǔn)確判斷并制定合理的處理方法。因此，為防止大型電力變壓器故障，減少故障損失，應(yīng)增加有效、及時(shí)的監(jiān)測手段，如變壓器在線監(jiān)測裝置，就是氣相色譜分析技術(shù)的補(bǔ)充與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T7252-2001.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

[2]孫明堅(jiān)，等.電力用油（氣）[M].

[3]咸日常.大型變壓器故障的氣相色譜綜合分析[J]變壓器，2003（4）.