變壓器油色譜分析法的應(yīng)用

油色譜分析法診斷大型整流變壓器運行狀態(tài)有效性分析張振江1何海平2（1.洛陽豫港龍泉鋁業(yè)有限公司2.河南豫港龍泉鋁業(yè)有限公司）摘

要

：通過對大型整流變壓器油中溶解氣體、油中含水量分析預(yù)防性試驗，探討預(yù)防性試驗有效性，并對檢測方法、故障診斷以及大型整流變壓器狀態(tài)檢修的現(xiàn)狀與發(fā)展提出建議。關(guān)鍵詞：油色譜分析法預(yù)防性試驗

；整流變壓器；有效性；分析。1

前言

伊川電力集團有兩個300KA電解系列合計產(chǎn)能40萬噸電解鋁，共有12臺ZHSFPTB-88000/220整流變壓器。整流變壓器結(jié)構(gòu)復雜，事故率高，不同于一般電力變壓器，是電解鋁廠整流所為電解槽供電的主要設(shè)備，它的安全運行具有極其重要意義，變壓器油成為整流所大型整流變的重要組成部分，主要起絕緣、冷卻和滅弧作用。通過油中溶解氣體色譜分析，獲取準確可靠的試驗結(jié)果是正確診斷變壓器故障的基本前提。根據(jù)我公司在整流變壓器運行中所取得的經(jīng)驗可以證明，用油色譜分析法可以有效發(fā)現(xiàn)整流變壓器潛伏性故障。2

油中溶解氣體分析

變壓器油是礦物絕緣油，它由許多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，分子中含CH3、CH2和CH化學基因，并經(jīng)C—C鍵鍵合在一起。在變壓器運行過程中，如果存在熱點（電流效應(yīng)）和放電（電壓效應(yīng)）比如局部過熱（鐵芯、繞組、觸點等）、局部電暈放電和電?。ㄔ褜娱g短路、沿面放電、觸點斷開等）等故障條件，均會引起絕緣油和固體絕緣物的裂解，使某些C—H鍵和C—C鍵斷裂，使低分子烴類和一氧化碳、二氧化碳等氣體產(chǎn)生速率加快，隨著故障發(fā)展分解出的氣體產(chǎn)生的氣泡在油中經(jīng)對流、擴散不斷溶解在油中，當產(chǎn)氣量人于溶解量時，一部分氣體進入氣體繼電器，可能引起瓦斯動作。故障類型及其能量密度(溫度、放電程度)主要決定于故障性質(zhì)，不同故障或不同能量密度其產(chǎn)氣特征也是不同的，一般故障性質(zhì)與其特征氣體特點見表1。所以故障氣體的組成和含量與故障類型和嚴重性有密切關(guān)系，定期分析油中氣體含量對于監(jiān)測掌握變壓器運行狀況是十分有效的。表1故障性質(zhì)與特征氣體的特點序號故障性質(zhì)特征氣體的特點1一般過熱性故障總烴較高，C2H2<5μl/l2嚴重過熱性故障總烴高，C2H2>5μl/l，CH4占總烴的主要成分，H2含量較高3局部放電總烴不高，H2>100μl/l,CH4占總烴中的主要成分4火花放電總烴不高，C2H2>10μl/l，H2較高5電弧放電總烴高，C2H2高，并構(gòu)成總烴中主要成分，H2含量高3《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》(DL／T722—2000)中規(guī)定了變壓器油中氫和烴類氣體的注意值，見表2。表2正常運行中變壓器油中氫、烴類氣體的應(yīng)注意值氣體組成H2CH4C2H6C2H4C2H2總烴含量ul/l1506040705150變壓器油的色譜分析法，是對運行中的變壓器取樣，分析油中所溶解氣體的成分和數(shù)量，來判斷變壓器內(nèi)部是否存在潛伏性故障以及屬于何種故障，并判定這些故障是否會危及變壓器的安全運行。當變壓器內(nèi)部發(fā)生過熱、放電等故障時，勢必導致故障附近的絕緣物分解。分解產(chǎn)生的氣體會不斷地溶解在油中的，不同性質(zhì)的故障所產(chǎn)生的氣體成分也不同，即使同一性質(zhì)的故障，由于故障的程度不同，產(chǎn)生的氣體數(shù)量也不相等。因此，對油中溶解氣體的色譜分析，可以早期發(fā)現(xiàn)潛伏性故障的性質(zhì)、程度和部位，以便及時處理故障，避免事故的發(fā)生當運行中變壓器內(nèi)部氣體組分如氫或乙炔、總烴等超過規(guī)定中任一項數(shù)值時，均應(yīng)引起注意，查明氣體產(chǎn)生原因，及時跟蹤分析，同時考察產(chǎn)氣速率，根據(jù)設(shè)備運行歷史狀況和設(shè)備特點及外部環(huán)境等因素進行綜合判斷，如負荷、溫度、油中含水量、油的保護系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)、油中絕緣紙類別等。經(jīng)驗證明：對變壓器故障部位的準確判斷，有賴于對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)的全面掌握，并結(jié)合歷年色譜數(shù)據(jù)和其它預(yù)防性試驗(直阻、絕緣、變比、泄漏、空載等)進行比較。值得注意的是，由于故障產(chǎn)氣與正常運行產(chǎn)生的非故障氣體在技術(shù)上不可分離，在某些情況下有些氣體可能不是設(shè)備故障造成，另外，某些操作也可生成故障氣體，如有載調(diào)壓變壓器中切換開關(guān)油向變壓器主油箱滲漏或選擇開關(guān)在某個位置動作時懸浮電位放電的影響，設(shè)備油箱帶油補焊，原注入油含有某些氣體成大修后濾油不徹底留有殘氣等，在慎重分析區(qū)別對待。針對整流變壓器有載開關(guān)調(diào)整頻繁的特殊結(jié)構(gòu)，開關(guān)油箱油質(zhì)可不要求做色譜分析，但必須嚴格堅持油絕緣、微水的測試，并做好有載開關(guān)油箱滲油現(xiàn)象的排除工作。4我公司2003年以來，遵循電力系統(tǒng)對電力變壓器的預(yù)防性試驗方法，結(jié)合整流變壓器結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整多，長周期高負荷運行，故障率高的特點，縮短了油色譜試驗定檢周期，采用三個月一次的高密度試驗，同時加強對多級有載調(diào)壓開關(guān)油耐壓，微水測試，及時準確地于2004年9月和2005年8月發(fā)現(xiàn)了河南龍泉鋁業(yè)有限公司#1、3整流變總烴超標（見表3）表3故障設(shè)備油色譜分析結(jié)果設(shè)備名稱試驗時間甲烷CH4乙烯C2H4乙烷C2H6乙炔C2H2氫氣H2一氧化碳CO二氧化碳CO2總烴#1整流變2004..9.1567.9565.9317.760.2120.12704.623670.21151.81#3整流變2005.8.1610.871076.76469.880.55380.0445.96743.222158.06及時停運，進箱檢查發(fā)現(xiàn)66KV側(cè)油-油套管導電帽存在的設(shè)計隱患造成運行中載流接頭高溫過熱的潛伏性缺陷，經(jīng)過更換引線，導電接頭并在現(xiàn)場對變壓器油進行了脫碳、脫氣處理。投運后，運行正常。2006年4月6日洛陽龍泉鋁業(yè)有限公司#6調(diào)變有載開關(guān)油分析報告提出游離碳增加，油耐壓值下降到34.8KV，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)79級MR有載調(diào)壓開關(guān)OF100濾油機運行中突停、濾芯堵塞的故障，及時處理避免了一起有載開關(guān)運行中爆炸的事故隱患。結(jié)束語：在運用色譜分析絕緣油的實踐中，我們常常體會到，此方法靈敏、便利、經(jīng)濟、準確，對整流變壓器的安全經(jīng)濟運行能起到良好的監(jiān)督作用。堅持進行絕緣油的色譜分析，對于預(yù)防大型整流變壓器事故，診斷變壓器運行狀況有明顯的效果。建議冶金行業(yè)電氣技術(shù)人員改變過去定期進箱檢查，為縮短變壓器油色譜分析同期的方法檢修診斷整流變壓器的運行狀態(tài)。表4二鋁#3整流變壓器油色譜臺賬參考文獻：【1】《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(DL／T596—1996)；【2】《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》(DL／T722—2000)；變壓器色譜分析檢驗報告（表4）安裝地點伊川二鋁設(shè)備名稱電壓等級型號出廠日期出廠序號制造廠家#3調(diào)變220KVZHSPTB-88000/2202004.52004053西安色譜分析:油中溶解氣體含量注意值SD187-86氣體組分/注意值(μL/L)總烴/150乙炔/1氫/150試驗單位檢驗日期檢驗原因甲烷CH4乙烯C2H4乙烷C2H6乙炔C2H2氫氣H2一氧化碳CO二氧化碳CO2總烴04.9.29運行24小時0.70.090.1701.4815910.96洛陽局04.10.8運行10天0.750.170.2703.34442631.19洛陽局04.11.5運行30天1.650.210.1806.19711832.04洛陽局05.01.14運行100天1.250.270.1604.99116.5271.721.68伊川局05.04.05運行半年1.640.340.2607.87165.78312.272.24伊川局05.07.11運行九月3.420.670.530.0615.63387.