色譜檢測(cè)中總烴超標(biāo)的典型故障分析

1、色譜檢測(cè)中總烴超標(biāo)的典型故障分析摘要：利用氣相色譜法監(jiān)測(cè)充油帶電設(shè)備運(yùn)行已是一項(xiàng)較成熟的分析技術(shù)，可以對(duì)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)采集變壓器箱體內(nèi)的少量油樣，分析油中氣體的組分及其含量，判斷變壓器是否存在故障、故障的性質(zhì)以及故障的大致部位。從而保障發(fā)、供電設(shè)備的平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞：變壓器故障氣相色譜法運(yùn)用充油電力設(shè)備在運(yùn)行中經(jīng)常受到各種過(guò)電壓的襲擊和因運(yùn)行中負(fù)荷的變化、絕緣受潮、油質(zhì)劣化等的影響，在絕緣中常會(huì)造成殘留缺陷。尤其是在雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的作用下，會(huì)使絕緣受到不同程度的損傷。因此，及時(shí)理解油浸變壓器內(nèi)部運(yùn)行情況并發(fā)現(xiàn)故障苗頭，對(duì)保證變壓器平安、可靠、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行有非常重要的意

2、義。1氣相色譜法的原理色譜法又叫層析法，它是一種物理別離技術(shù)。它的別離原理是使混合物中各組分在兩相間進(jìn)展分配，其中一相是不動(dòng)的，叫做固定相，另一相那么是推動(dòng)混合物流過(guò)此固定相的流體，叫做流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相中所含的混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)生互相作用。由于各組分在性質(zhì)與構(gòu)造上的不同，互相作用的大小強(qiáng)弱也有差異。因此在同一推動(dòng)力作用下，不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后秩序從固定相中流出，這種借在兩相分配原理而使混合物中各組分獲得別離的技術(shù)，稱(chēng)為色譜別離技術(shù)或色譜法。當(dāng)載氣攜帶著不同物質(zhì)的混合樣品通過(guò)色譜柱時(shí)，氣相中的物質(zhì)一部分就要溶解或吸附到固定相內(nèi)，隨著固定相中物質(zhì)分子的增

3、加，從固定相揮發(fā)到氣相中的試樣物質(zhì)分子也逐漸增加，也就是說(shuō)，試樣中各物質(zhì)分子在兩相中進(jìn)展分配，最后到達(dá)平衡。這種物質(zhì)在兩相之間發(fā)生的溶解和揮發(fā)的過(guò)程，稱(chēng)分配過(guò)程。分配到達(dá)平衡時(shí)，物質(zhì)在兩相中的濃度比稱(chēng)分配系數(shù)，也叫平衡常數(shù)，以表示，物質(zhì)在固定相中的濃度物質(zhì)在流動(dòng)相中的濃度，在恒定的溫度下，分配系數(shù)是個(gè)常數(shù)。由此可見(jiàn)，氣相色譜的別離原理是利用不同物質(zhì)在兩相間具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，試樣的各組分就在兩相中經(jīng)反復(fù)屢次地分配，使得原來(lái)分配系數(shù)只有微小差異的各組分產(chǎn)生很大的別離效果，從而將各組分別分開(kāi)來(lái)。然后再進(jìn)入檢測(cè)器對(duì)各組分進(jìn)展鑒定。眾所周知，絕緣油是由h2、2、烴類(lèi)等成分組成的混合

4、物。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，其初期會(huì)分解出各種氣體，溶解于變壓器油中，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，也可能聚集成游離氣體。各種氣體產(chǎn)生的條件不同，如部分放電，通過(guò)離子反響、斷裂主要生成h2，通過(guò)積累重新化合成甲烷、乙烯、乙烷、乙炔等氣體，重新化合時(shí)分別需要各自的溫度和能量。一般說(shuō)來(lái)，乙烯是在高于甲烷和乙烷的溫度(大約500)下生成的，乙炔一般是在8001200的溫度下生成的，而且當(dāng)溫度降低時(shí)反響被迅速抑制，作為重新化合的產(chǎn)物而積累。因此，大量的乙炔是在電弧中產(chǎn)生的。在變壓器油與空氣起氧化反響時(shí)，伴隨生成、2，并且和2能長(zhǎng)期積累，成為數(shù)量顯著的氣體。這些分解出來(lái)的氣體形成氣泡在變壓器油中經(jīng)對(duì)流擴(kuò)散，不斷的溶解在

5、油中。不同的故障會(huì)產(chǎn)生不同的主要特征氣體和次要特征氣體，這些故障氣體的組成和含量與故障類(lèi)型及嚴(yán)重程度有親密關(guān)系。分析溶解于油中的氣體，就能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部存在的埋伏性故障，并可隨時(shí)監(jiān)視故障的開(kāi)展?fàn)顩r。因此，國(guó)家規(guī)程對(duì)于變壓器油中各種氣體的含量有著明確而嚴(yán)格的要求。特別是對(duì)于乙炔，它是反映故障放電的主要指標(biāo)，一旦出現(xiàn)，就可能是變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障的反響。因此對(duì)于變壓器油中乙炔的含量應(yīng)嚴(yán)格要求和追蹤。對(duì)于出現(xiàn)含乙炔的變壓器油的變壓器，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)展追蹤分析判斷，并結(jié)合電氣試驗(yàn)，對(duì)變壓器內(nèi)部運(yùn)行做出正確的分析判斷。當(dāng)變壓器油中的油氣組分超標(biāo)時(shí)，我們可以認(rèn)為其設(shè)備內(nèi)部就可能存在故障。氣相色譜技術(shù)的運(yùn)用

6、充分解決了這一難題。變壓器油氣的色譜分析及色譜追蹤試驗(yàn)，可以真實(shí)有效的反映設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)于盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部過(guò)熱或放電性故障，及早預(yù)防保證設(shè)備的正常運(yùn)行，有著重要的作用。2故障實(shí)例實(shí)例1.天津市電力公司高壓供電公司所管轄的唐官屯4號(hào)主變是220kv的變壓器，其變壓器容量為120000kva，該變壓器于2002年4月18日發(fā)現(xiàn)色譜總烴含量超標(biāo)，其特征氣體組分以乙烯為主，其次是甲烷、乙烷、氫氣。利用三比值法判斷：結(jié)論為高于700的過(guò)熱性故障，可能由于分接開(kāi)關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良等因素所致。為保障設(shè)備平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采取降低負(fù)荷，連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)等措施，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下表1：表1唐官屯4

7、號(hào)主變氣相色譜分析數(shù)據(jù)分析日期h22h42h62h42h22002041828.3278.73260.663.319.0110.40.0192.72002061043.6396.84103.2104.236.9177.60.1318.82002071040.7417.24055.498.135.3174.10.1307.62002091147.2483.24058.7137.543.0223.20.1403.82002111434.6454.93640.2133.945.8225.00.1404.82022022036.9437.43160.6180.162.0283.40.1525.7202

8、2040242.0472.63766.4184.460.9308.30.2553.9唐官屯4號(hào)主變于2022年4月18日經(jīng)大修解體后，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓線圈第5有載分接開(kāi)關(guān)的引線接頭處螺絲松動(dòng)并有燒痕。與氣相色譜分析試驗(yàn)結(jié)果判斷的結(jié)論完全吻合。實(shí)例2.天津市電力公司濱海供電分公司所管轄的孟港后1號(hào)主變是沈陽(yáng)變壓器廠1990年1月消費(fèi)的，型號(hào)為：sfps7-120000/220，于1992年1月投入運(yùn)行，于2022年3月11日發(fā)現(xiàn)色譜總烴超標(biāo)，利用三比值法判斷：結(jié)論為高于700的過(guò)熱性故障，可能由于分接開(kāi)關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良等因素所致。為保障設(shè)備平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采取降低負(fù)荷，連續(xù)跟蹤監(jiān)

9、測(cè)等措施，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下表2：表2孟港后#1號(hào)主變氣相色譜分析數(shù)據(jù)分析日期h22h42h62h42h22022031123.9345.65461.7146.7460.1104.10.0710.9.2022090216.3172.54053.1220.5756.2157.00.01133.72022102823.4979.95438.1278.7778.2186.70.01243.62022112421.4958.65169.6267.9757.3185.20.01210.42022123019.2924.54568.0256.9740.7186.60.01184.22022012818.4878

10、.44510.8260.4735.4181.60.01177.42022030114.4712.53748.5236.6729.0186.00.01150.42022052314.3838.64688.9228.8674.4156.40.01060.02022090718.51206.46427.1282.7809.3210.30.01302.3孟港后#1主變經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)備套管內(nèi)部缺油，退出運(yùn)行。防止了事故的發(fā)生。3總結(jié)眾所周知，任何事故都有一個(gè)產(chǎn)生、開(kāi)展的過(guò)程，也就是從量變到質(zhì)變的過(guò)程。變壓器內(nèi)部的絕緣油、紙、布、漆和木頭等絕緣材料都為碳?xì)浠衔锘蛱妓衔?，在分子?gòu)造中碳?xì)滏I-h最多，其鍵

11、能最低，因此在分解時(shí)最容易斷裂；而氫氣的生成熱最小，因此在碳?xì)滏I斷裂后氫氣最易生成;又因?yàn)闅錃獾姆肿影霃阶钚?，在油中的溶解度也最小，使氫氣最容易從油中析出后浸透過(guò)高分子膜，使其以最快的速度集聚到氣相中。因此，故障表現(xiàn)為烴類(lèi)氣體含量增大，其中以甲烷和乙烯為主，兩者含量之和占總烴的80以上。當(dāng)故障點(diǎn)的溫度較低時(shí)，甲烷為主要特征氣體，故障點(diǎn)的溫度升高，乙烯所占比例增加，也成為特征氣體的主要部分，同時(shí)油中氫氣含量也隨之增加。由于氫氣極易泄漏，無(wú)論從取樣到試驗(yàn)的各個(gè)操作環(huán)節(jié)，都有可能或多或少帶來(lái)分析誤差。至使氫氣含量不是很高。在利用氣相色譜連續(xù)檢測(cè)充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障的過(guò)程中，假如發(fā)現(xiàn)油中各種氣體的含量

12、中有一項(xiàng)到達(dá)了注意值范圍時(shí)，應(yīng)開(kāi)場(chǎng)引起注意，采取措施配合進(jìn)展其它電氣試驗(yàn)等，以便對(duì)設(shè)備有無(wú)異常作出分析和判斷。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果中一項(xiàng)超過(guò)注意值上限時(shí)，應(yīng)采取措施，盡早停頓運(yùn)行，并用其它試驗(yàn)進(jìn)展驗(yàn)證，進(jìn)一步找出故障點(diǎn)，防止事故擴(kuò)大。用氣相色譜法對(duì)充油電氣設(shè)備油中氣體含量的分析，能判明設(shè)備存在的故障，更重要的是分析判斷故障的性質(zhì)，是過(guò)熱性故障還是放電性故障及故障的大概部位是在裸金屬部分還是介入了固體絕緣，從而進(jìn)一步估計(jì)故障的危害性，以便及時(shí)采取措施，作出正確處理，防患于未然。綜上所述，利用氣相色譜分析變壓器油的氣體組分及其含量，可以使技術(shù)人員充分掌握并監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，可以提早知道變壓器內(nèi)部是否存在