主變氣體含量異常與處理

主變氣體含量異常與處理第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六主變氣體含量異常分析及處理

劉險峰、姬林平、李瑞永河南華潤電力首陽山有限公司,河南洛陽471943第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六

目錄

設(shè)備簡介

事件現(xiàn)象故障分析

經(jīng)驗分享

引言第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六

引言

氣體含量異常變壓器事故

2008年2月5日某廠4主變A相損壞，該變壓器2005年12生產(chǎn)，2006年6月28日首次帶電運行。第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六

引言

首陽山項目主變氣體異常2008年12月13主變氣體根據(jù)在線監(jiān)測裝置報警信息及油中氣體色譜分析結(jié)果，及時發(fā)現(xiàn)并處理了一起主變內(nèi)部放電性故障，成功避免了一起主設(shè)備損壞事故的發(fā)生。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六設(shè)備簡介首陽山項目主變采用單相單體式戶外型油浸強油風(fēng)變壓器型號：DFP-240000/500額定容量:240MVA額定電壓為：

H.V.525√3±2×2.5%

kV

L．V．22kV

生產(chǎn)廠家:常州東芝變壓器有限公司生產(chǎn)日期:2005年08月投產(chǎn)日期:2006年10月主變配置有HYDRAM201i型智能變壓器早期故障在線檢測系統(tǒng)第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六2009年12月13日05:06，＃2機組DCS發(fā)“＃2主變內(nèi)部氣體濃度含量高、主變IDD裝置告警任一故障存在”報警。就地檢查B相氣體氣體在線監(jiān)視裝置濃度顯示為100ppm。告警后色譜分析數(shù)據(jù)：

事件現(xiàn)象第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六事件現(xiàn)象歷史化驗數(shù)據(jù)第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六油氣機理分析油浸變壓器大多采用油紙組合絕緣，當(dāng)內(nèi)部發(fā)生潛伏性故障時，油紙會因受熱分解產(chǎn)生烴類氣體。由于含有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳氫化合物有著不同的熱穩(wěn)定性，所以絕緣油隨著故障點溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴。每一種烴類氣體最大產(chǎn)氣率都有一個特定的溫度范圍，故絕緣油在各不相同的故障性質(zhì)下產(chǎn)生不同成分、不同含量的烴類氣體。CH4C2H6C2H4C2H2CoCo2H2第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六正常運行的老化過程產(chǎn)生的氣體主要是一氧化碳和二氧化碳。在油絕緣中存在局部放電時，油裂解產(chǎn)生的氣體主要是氫和甲烷。在故障溫度高于正常運行溫度不多時，產(chǎn)生的氣體主要是甲烷。隨著故障溫度的升高，乙烯和乙烷逐漸成為主要特征。在溫度高于1000℃時，例如在電弧弧道溫度（3000℃以上）的作用下，油裂解產(chǎn)生的氣體中含有較多的乙炔，如果故障涉及到固體絕緣材料時，會產(chǎn)生較多的一氧化碳和二氧化碳。油氣機理分析第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六特征氣體油氣機理分析第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六即電弧放電：故障產(chǎn)氣量大、氣體劇烈產(chǎn)生，運用測定油中溶解氣體的方法不容易對其診斷，往往是在出現(xiàn)故障（輕瓦斯發(fā)信動作）后，我們才能根據(jù)油中氣體、瓦斯成分的分析，對變壓器的故障性質(zhì)和嚴重程度進行診斷。主要是乙炔和氫，其次是乙烯和甲烷，若涉及固體絕緣，CO的含量也比較高。一般是電火花放電，故障氣體主要是乙烯和氫。由于其故障能量較小，總烴一般不會高。其產(chǎn)氣特征是氫組分最多（占氫烴總量的85％以上），其次是甲烷。局部放電的后果是絕緣老化，如任其發(fā)展，會引起絕緣損壞，甚至造成事故。低能放電高能放電局部放電油氣機理分析第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六放電溫度根據(jù)#2主變B相異常氣體色譜試驗數(shù)據(jù)，用經(jīng)驗公式估算故障點的發(fā)熱溫度為T＝322×1g（C2H4／C2H6）＋5252009/12/139:10時：

T＝322×1g（C2H4／C2H6）＋525＝322×1g（18．32／6.4）＋525

＝1102℃2009/12/1314:00時：T＝322×1g（C2H4／C2H6）＋525＝322×1g（22.00／6.3）＋525

＝110４℃第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六根據(jù)IEC三比值法(以2009/12/139:10油樣計算)

C2H2／C2H4＝42.24／18.32＝2.25，比值編碼為1；

CH4／H2＝19.81／108.72＝0.182，比值編碼為0；

C2H4／C2H6＝18.32／6.49＝2.86，比值編碼為1，（第二次比值編碼為2）；判定故障編碼是101或者102,對運行中的變壓器，當(dāng)油中溶解的氣體含量達到1ppm時，應(yīng)進行追蹤分析，查明原因。應(yīng)該指出，油中乙炔是電弧放電的特征氣體。初步判斷為電弧放電三比值計算第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六

絕緣材料分析為徹底調(diào)查放電原因，在夾持件和輔助絕緣板上發(fā)黑的部位取樣，進行成份分析試驗。試驗在上海復(fù)旦大學(xué)國家微電子材料與元器件微分析中心進行，采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡，配以X光能量色散譜（EDX）分析系統(tǒng)，試驗電壓為20KV，在電子顯微鏡下直接觀察。試驗總共在不同樣品上取樣１８個第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六絕緣材料分析試驗樣8的頻譜與影像圖

試驗樣8經(jīng)多次打點后，發(fā)現(xiàn)Fe峰值較高，并有少量的Al、K、Ca、Mg、Si等試樣11又發(fā)現(xiàn)一小圓球，對小圓球打點發(fā)現(xiàn)Fe、Mg、Si峰值較高,并有少量的Al、Ca、Ti等

第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六

試驗中發(fā)現(xiàn)了多種金屬，有部分金屬含量偏高，11個試樣具體成份統(tǒng)計

絕緣材料分析第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六試驗結(jié)論：正常紙板除C、O元素外沒有其他金屬元素，從成份分析試樣可以看出，有多個小圓球顆粒，從分析數(shù)據(jù)看，支撐件發(fā)黑部位測出有Fe、Mg、Ca、Al、K、Zn、Ti、Na等多種金屬元素，尤其是Fe含量較高，所以判斷本次擊穿是由于紙板內(nèi)金屬異物導(dǎo)致。

絕緣材料分析第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六回顧整個事件的處理過程，正是由于在第一時間里果斷安排主變停運搶修，才沒有造成事故的擴大。而時間的贏得是因為我們的變壓器裝有GE公司的早期故障在線檢測裝置，在故障發(fā)生的初期預(yù)報了異常的存在，為我們的正確決策贏得了時間，同時搶修過程的控制也大大縮短了停機時間。經(jīng)驗分享第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期六全力抓好過程控制，盡可能縮短搶修時間

做好變壓器油務(wù)監(jiān)督是保證變壓器正常運行的基礎(chǔ),變壓器內(nèi)產(chǎn)生電弧放電，伴隨而產(chǎn)生高溫