探討變壓器故障油色譜分析方法

1、討論變壓器故障油色譜分析方法【關(guān)鍵詞】變壓器,色譜分析論文關(guān)鍵詞：變壓器色譜分析故障判別方法論文摘要：變壓器故障檢測(cè)主要有電氣量檢測(cè)和化學(xué)檢測(cè)方法?；瘜W(xué)檢測(cè)主要是通過變壓器油中特征氣體的含量、產(chǎn)氣速率和三比值法進(jìn)展分析判斷，它對(duì)變壓器的埋伏性故障及故障開展程度的早期發(fā)現(xiàn)具有有效性。實(shí)際應(yīng)用過程中，為了更準(zhǔn)確的診斷變壓器的內(nèi)部故障，色譜分析應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況、特征氣體的含量等采用不同的分析模型確定設(shè)備運(yùn)行是否屬于正常或存在埋伏性故障以及故障類別。變壓器故障診斷中應(yīng)綜合各種有效的檢測(cè)手段和方法，對(duì)得到的各種檢測(cè)結(jié)果要進(jìn)展綜合分析和評(píng)判，根據(jù)dl/t5961996電力設(shè)備性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)工程及試

2、驗(yàn)順序，通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測(cè)的方法，在不停電的情況下，對(duì)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些埋伏性故障及其開展程度的早期診斷非常靈敏而有效。經(jīng)歷證明，油中氣體的各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān)，它們之間存在不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1.1過熱性故障是由于設(shè)備的絕緣性能惡化、油等絕緣裂化分解。又分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類。裸金屬過熱與固體絕緣過熱的區(qū)別是以和2的含量為準(zhǔn)，前者含量較低，后者含量較高。1.2放電性故障是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電效應(yīng)即放電導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能惡化。又可按產(chǎn)生電效應(yīng)的強(qiáng)弱分為高能放電電弧放電、低能量放電火花放電和部分放電三種1。1.2.1發(fā)生電弧放電時(shí)，產(chǎn)生氣體主要為乙

3、炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體。這種故障在設(shè)備中存在時(shí)間較短，預(yù)兆又不明顯，因此一般色譜法較難預(yù)測(cè)。1.2.2火花放電，是一種間歇性的放電故障。常見于套管引線對(duì)電位未固定的套管導(dǎo)電管，均壓圈等的放電;引線部分接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起的放電;分接開關(guān)撥叉或金屬螺絲電位懸浮而引起的放電等。產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體，但由于故障能量較低，一般總烴含量不高。1.2.3部分放電主要發(fā)生在互感器和套管上。由于設(shè)備受潮，制造工藝差或維護(hù)不當(dāng)，都會(huì)造成部分放電。產(chǎn)生氣體主要是氫氣，其次是甲烷。當(dāng)放電能量較高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生少量的乙炔氣體。1.3變壓器絕緣受潮時(shí)，其特征氣體h2含量較高

4、，而其它氣體成分增加不明顯。值得注意的是，芳烴含量問題。因?yàn)樗哂泻芎玫摹翱刮鰵庑阅?。不同牌?hào)油含芳烴量不同，在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的氣體量不同。芳烴含量少的油“抗析氣性能較差，故在電場(chǎng)作用下易產(chǎn)生氫和甲烷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)生成蠟狀物質(zhì)；而芳烴含量較多的絕緣油“抗析氣性能較好，產(chǎn)生的氫氣和甲烷就少些，因此，詳細(xì)判斷時(shí)要考慮這一因素的影響。2.1首先看特征氣體的含量。假設(shè)h2、2h2、總烴有一項(xiàng)大于規(guī)程規(guī)定的注意值的20%，應(yīng)先根據(jù)特征氣體含量作大致判斷，主要的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：假設(shè)有乙炔，應(yīng)疑心電弧或火花放電；氫氣很大，應(yīng)疑心有進(jìn)水受潮的可能；總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴很小或無，那么是過熱的特征。2.2計(jì)算產(chǎn)生

5、速率，評(píng)估故障開展的快慢。2.3通過分析的氣體組分含量，進(jìn)展三比值計(jì)算，確定故障類別。2.4核對(duì)設(shè)備的運(yùn)行，并且通過其它試驗(yàn)進(jìn)展綜合判斷。在判斷設(shè)備內(nèi)有無故障時(shí)，首先將氣體分析結(jié)果中的幾項(xiàng)主要指標(biāo)，h2，h，2h2與色譜分析導(dǎo)那么規(guī)定的注意值表1進(jìn)展比擬。表1正常變壓器油中氣，烴類氣體含量的注意值氣體組分h2h42h62h42h2總烴含量10-615060407051503.1當(dāng)任一項(xiàng)含量超過注意值時(shí)都應(yīng)引起注意。但是這些注意值不是劃分設(shè)備有無故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)，因此，不能拿“標(biāo)準(zhǔn)死套。如有的設(shè)備因某種原因使氣體含量較高，超過注意值，也不能斷言斷定有故障，因?yàn)榭赡懿皇潜倔w故障所致，而是外來干擾引起

6、的基數(shù)較高，這時(shí)應(yīng)與歷史數(shù)據(jù)比擬，假如沒有歷史數(shù)據(jù)，那么需要確定一個(gè)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)周期進(jìn)展追蹤分析。又如有些氣體含量雖低于注意值，但含量增長(zhǎng)迅速時(shí)，也應(yīng)追蹤分析。就是說：不要以為氣體含量一超過注意值就判斷為故障，甚至采取內(nèi)部檢查修理或限制負(fù)荷等措施，是不的，而最終判斷有無故障，是把分析結(jié)果絕對(duì)值超過規(guī)定的注意值，注意非故障性原因產(chǎn)生的故障氣體的影響，以免誤判，且產(chǎn)氣速率又超過10%的注意值時(shí)，才判斷為存在故障。3.2注意值不是變壓器停運(yùn)的限制，要根據(jù)詳細(xì)情況進(jìn)展判斷，假如不是電路包括絕緣問題，可以緩?fù)＿\(yùn)檢查。3.3假設(shè)油中含有氫和烴類氣體，但不超過注意值，且氣體成份含量一直比擬穩(wěn)定，沒有開展趨勢(shì)，

7、那么認(rèn)為變壓器運(yùn)行正常。3.4表1中注意值是根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)19個(gè)省市6000多臺(tái)次變壓器的而制定的，其中統(tǒng)計(jì)超過注意值的變壓器臺(tái)數(shù)占總臺(tái)數(shù)的比例為5%左右。3.5注意油中、2含量及比值。變壓器在運(yùn)行中固體絕緣老化會(huì)產(chǎn)生和2。同時(shí)，油中和2的含量既同變壓器運(yùn)行年限有關(guān)，也與設(shè)備構(gòu)造、運(yùn)行負(fù)荷和溫度等因素有關(guān)，因此目前導(dǎo)那么還不能規(guī)定統(tǒng)一的注意值。只是粗略的認(rèn)為，開放式的變壓器中，的含量小于300l/l，2/比值在7左右時(shí)，屬于正常范圍；而密封變壓器中的2/比值一般低于7時(shí)也屬于正常值。3.6應(yīng)用舉例3.6.1濟(jì)源供電公司220kv虎嶺變電站3#主變，1978年消費(fèi)，1980年投運(yùn)至今已運(yùn)行28年，接

8、近設(shè)備的壽命期。從2022年開場(chǎng)的油色譜報(bào)告分析中就存在多種氣體含量超標(biāo)現(xiàn)象，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2表2虎嶺變2#主變油色譜分析報(bào)告氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫2總烴日期含量l/l23.0968.815.615.3123.9504.9840001032022.5.438.94111.88.947.2128.77907.75910166.92022.6.828.1490.087.225.5623.29705.550431312022.8.1828.1164.56.45.0125.7680.749801292022.3.2025.2375.807.126.319.5702.954321142022.11.5

9、18.7681.086.245.6314.76716.75680111.72022.3.10對(duì)上述數(shù)據(jù)跟蹤分析,有不同程度乙炔、乙烯、總烴超過注意值，考慮變壓器運(yùn)行年限、內(nèi)部絕緣老化，結(jié)合外部電氣檢測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)為該變壓器可繼續(xù)運(yùn)行，加強(qiáng)跟蹤，縮短試驗(yàn)周期。目前此變壓器仍在線運(yùn)行。3.6.22022年4月15日,35kv黃河變電站1#主變預(yù)試時(shí)發(fā)現(xiàn)氫氣含量明顯增長(zhǎng)。變壓器型號(hào)為：sl7-5000kva/35，2001年8月投運(yùn)，詳細(xì)色譜數(shù)據(jù)如下：氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫2總烴日期含量l/l1.890.756.521.939.28562659.82002.5.52.261.657.333.9812

10、3.566925615.222022.4.15分析結(jié)果:色譜分析顯示氫氣含量雖未超過注意值,但增長(zhǎng)較快,為原數(shù)值的12倍,其它特征氣體無明顯變化,說明變壓器油中有水份在電場(chǎng)作用下電解釋放出氫氣，同時(shí)對(duì)油進(jìn)展電氣耐壓試驗(yàn)，擊穿電壓為28kv，微水測(cè)定為80pp，進(jìn)一步驗(yàn)證油中有水份存在。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)防暴筒密封玻璃有裂紋，內(nèi)有大量水銹，外部水份通過此裂紋進(jìn)入變壓器內(nèi)部。經(jīng)處理后變壓器油中氫氣含量恢復(fù)正常。4.1理論證明，故障的開展過程是一個(gè)漸進(jìn)的過程,僅由對(duì)油中溶解的氣體含量分析結(jié)果的絕對(duì)值很難確定故障的存在和嚴(yán)重程度。因此，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)雖未到達(dá)氣體含量的注意值，但卻有較快的增長(zhǎng)速率的低能量埋伏

11、性故障，還必須考慮故障部位的產(chǎn)氣速率。根據(jù)gb/t72522001?變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)那么?中推薦通過產(chǎn)氣速率大小作為判斷故障的危害程度，對(duì)分析故障性質(zhì)和開展程度包括故障源的功率、溫度和面積等具有重要的意義。當(dāng)相對(duì)產(chǎn)氣速率每運(yùn)行月某種氣體含量增加值占原有起始值的百分?jǐn)?shù)的平均值，總烴的產(chǎn)氣速率大于10%時(shí)應(yīng)引起注意，變壓器內(nèi)部可能有故障存在，如大于40l/l/月可能存在嚴(yán)重故障。但是,對(duì)總烴起始含量很低的變壓器不易采用此判據(jù)2。4.2根據(jù)總烴含量、產(chǎn)氣速率判斷故障的方法4.2.1總烴的絕對(duì)值小于注意值，總烴產(chǎn)氣速率小于注意值，那么變壓器正常；4.2.2總烴大于注意值，但不超過注意值的3

12、倍，總烴產(chǎn)氣速率小于注意值，那么變壓器有故障，但開展緩慢，可繼續(xù)運(yùn)行并注意觀察。4.2.3總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率為注意值的12倍，那么變壓器有故障，應(yīng)縮短試驗(yàn)周期，親密注意故障開展；4.2.4總烴大于注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率大于注意值的3倍，那么設(shè)備有嚴(yán)重故障，開展迅速，應(yīng)立即采取必要的措施，有條件時(shí)可進(jìn)展吊罩檢修2。4.2.5應(yīng)用舉例2022年6月2日，濟(jì)源供電公司110kv星光變1#主變投運(yùn)，投運(yùn)時(shí)油色譜分析報(bào)告為:氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫2總烴含量l/l0.160.137.3710.89327.520.29投運(yùn)后1個(gè)月，2022.7.21號(hào)開場(chǎng)跟蹤,詳細(xì)所

13、測(cè)數(shù)據(jù)如下:氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫2總烴日期含量l/l19.6948.184.830.9938.585501742022.7.2116.5439.53.930.8531.879292612022.7.2429.770.36.591.12641736661082022.8.1828.1164.56.41.1152.71705721002022.8.2833.980.17.891.21782526981232022.9.540119126.91072581800177.72022.9.13分析結(jié)果:從7月8月份跟蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為,特征氣體含量屬正常范圍,產(chǎn)氣速率較小,考慮是新投運(yùn)變壓器,繼續(xù)跟蹤

14、運(yùn)行；9月份后發(fā)現(xiàn)乙烯、乙炔、總烴含量超過注意值，同時(shí)產(chǎn)氣速率超過15%，乙炔、氫氣增長(zhǎng)較快。結(jié)合投運(yùn)時(shí)電氣交接試驗(yàn)情況，此變采用abb油氣套管，且變壓器出廠時(shí)雖做部分放電試驗(yàn)，但油氣套管未進(jìn)工廠是在現(xiàn)場(chǎng)組裝的。由于變壓器套管直接與gis設(shè)備連接，交接時(shí)無法進(jìn)展主變局放試驗(yàn)。通過特征氣體產(chǎn)生率、三比值法判斷內(nèi)部可能有火花放電存在，疑心高壓引線與套管連接處可能存在缺陷。經(jīng)常規(guī)電氣試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，放油后檢查發(fā)現(xiàn)，套管未端屏蔽罩固定螺絲三個(gè)中有一個(gè)較松動(dòng)，但無明顯放電痕跡，緊固后對(duì)油進(jìn)展脫氣處理，主變?cè)囘\(yùn)至今色譜分析正常。所謂的ie三比值法實(shí)際上是羅杰斯比值法的一種改良方法。通過計(jì)算，2h2/2h4

15、、h4/h2、2h4/2h6的值，將選用的5種特征氣體構(gòu)成三比照值，對(duì)應(yīng)不同的編碼，分別對(duì)應(yīng)經(jīng)得出的不同故障類型。應(yīng)用三比值法應(yīng)當(dāng)注意的問題：5.1對(duì)油中各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義。5.2只有油中氣體各成份含量足夠高通常超過注意值，氣體成分濃度應(yīng)不小于分析方法靈敏度極限值的10倍3，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能進(jìn)一步用三比值法分析其故障性質(zhì)。假如不管變壓器是否存在故障，一律使用三比值法，就有可能將正常的變壓誤判斷為故障變壓器，造成不必要的損失3。5.3應(yīng)用舉例2022年4月30號(hào)，110kv濟(jì)源變2#主變差動(dòng)、瓦斯動(dòng)作跳閘，油色譜分析報(bào)告為：氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔

16、氫2總烴日期含量l/l117.44117.1514.7896.68612644.072697346.054.3066.52165.8525.2971.16110.55612.785318.9328.225.9分析結(jié)果：變壓器差動(dòng)、瓦斯繼電器同時(shí)動(dòng)作，甲烷、乙烯、乙炔、氫氣、總烴含量均超過注意值數(shù)倍，可直接采用三比值法判斷故障類型。查編碼為102，屬高能放電故障，可能會(huì)出現(xiàn)工頻續(xù)流放電、繞組之間或繞組對(duì)地之間的絕緣油發(fā)生電弧擊穿、調(diào)壓開關(guān)切斷電源等；結(jié)合外部電氣試驗(yàn)測(cè)得b相高壓繞組直流電阻不平衡率達(dá)25%，初步判斷為b相繞組有嚴(yán)重電弧故障。吊罩檢查發(fā)現(xiàn)b相高壓繞組中性點(diǎn)處出現(xiàn)嚴(yán)重匝間短路，并有電

17、弧放電痕跡，主變本體損壞嚴(yán)重。變壓器油中氣體含量色譜分析方法能有效診斷變壓器內(nèi)部埋伏性故障的早期存在。詳細(xì)應(yīng)用中要根據(jù)故障或缺陷的不同開展階段,采用不同的分析方法,結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況及外部電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù),充分發(fā)揮油化學(xué)檢測(cè)的靈敏性,正確評(píng)判設(shè)備狀況或制定針對(duì)性的檢修策略，進(jìn)步變壓器的運(yùn)行可靠性。1、譚志龍等編，用油氣技術(shù)問答，中國(guó)電力出版社，2022：892、王曉鶯等編著，變壓器故障與監(jiān)測(cè)，出版社，2022.3：513、董其國(guó)編著，電力變壓器故障與診斷，中國(guó)電力出版社，2000：43分析結(jié)果:從7月8月份跟蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為,特征氣體含量屬正常范圍,產(chǎn)氣速率較小,考慮是新投運(yùn)變壓器,繼續(xù)跟蹤運(yùn)行

18、；9月份后發(fā)現(xiàn)乙烯、乙炔、總烴含量超過注意值，同時(shí)產(chǎn)氣速率超過15%，乙炔、氫氣增長(zhǎng)較快。結(jié)合投運(yùn)時(shí)電氣交接試驗(yàn)情況，此變采用abb油氣套管，且變壓器出廠時(shí)雖做部分放電試驗(yàn)，但油氣套管未進(jìn)工廠是在現(xiàn)場(chǎng)組裝的。由于變壓器套管直接與gis設(shè)備連接，交接時(shí)無法進(jìn)展主變局放試驗(yàn)。通過特征氣體產(chǎn)生率、三比值法判斷內(nèi)部可能有火花放電存在，疑心高壓引線與套管連接處可能存在缺陷。經(jīng)常規(guī)電氣試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，放油后檢查發(fā)現(xiàn)，套管未端屏蔽罩固定螺絲三個(gè)中有一個(gè)較松動(dòng)，但無明顯放電痕跡，緊固后對(duì)油進(jìn)展脫氣處理，主變?cè)囘\(yùn)至今色譜分析正常。所謂的ie三比值法實(shí)際上是羅杰斯比值法的一種改良方法。通過計(jì)算，2h2/2h4、h4/h2、2h4/2h6的值，將選用的5種特征氣體構(gòu)成三比照值，對(duì)應(yīng)不同的編碼，分別對(duì)應(yīng)經(jīng)得出的不同故障類型。應(yīng)用三比值法應(yīng)當(dāng)注意的問題：5.1對(duì)油中各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義。5.2只有油中氣體各成份含量足夠高通常超過注意值，氣體成分濃度應(yīng)不小于分析方法靈敏度極限值的10倍3，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能進(jìn)一步用三比值法分析其故障性質(zhì)。假如不管變壓器是否存在故障，一律使用三比值法，就有可能將正常的變壓誤判