变压器潜伏性故障色谱研究

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1、变压器潜伏性故障色谱研究  摘要:变压器油中溶解气体的色谱分析法,能发现油电气设备内部的潜伏性故障,主要是通过变压器油中的特征气体的含量、产气速率和三比值法进行分析判断,它对变压器的潜伏性故障及故障发展程度的早期发展具有有效性。采用色谱分析法判断变压器内部故障的方法;进而从变压器遭雷击前后的各项实验分析及其内部放电两方面,列举了采用色谱分析判断变压器故障的工程实例,并指出色谱分析法判断故障的不足。关键词:变压器;潜伏性;故障;色谱分析;工程实例中图分类号:TM411文献标识码:A文章编号:油浸变压器大多采用油纸组合绝缘,变压器内部的潜伏性发生故障,油纸会因受热分解产生烃类气体,由于碳氢化合物

2、有着不同的热稳定性,绝缘油分解生成烷烃、烯烃。绝缘油在不相同的故障性质下产生不同成分和不同含量的烃类气体。在色谱分析法中,能早期发现设备内部存在的潜伏性故障,是监督与保障设备安全运行的一个重要手段。7变压器出现故障时,绝缘油裂解产生气体,当油中气体饱和后,从瓦斯继电器反映出来。瓦斯气点燃检查法往往因不能确定故障原因而造成误判断。色谱分析法则可直接从绝缘油中分析各特征气体浓度的大小,以确定变压器内部是否有故障。我国对变压器内部故障气体浓度的标准值有明确的规定,超过这个标准值要用三比值法进行分析和判断故障原因,由于其他的扩散,绝缘油在变压器内部的气体浓度也不同,在故障变压器的关键部位抽取油样,分

3、析各取样点气体浓度。在运行中的变压器,通过色谱分析检查出早期故障时,特征气体在一定范围微有增长或稳定,可采用气体追踪分析的方法。在特征气体增长很快或者含量达到一定值时,说明故障发展迅速,则必须停止运行。特征气体在液体中的扩散是在整台变压器油中,从密度大的区域向密度小的区域转移;其扩散速度愈快,说明该组特征气体浓度愈高。因此,故障点的特征气体含量越高,扩散的速度越快;距离故障点越远,特征气体含量越低,扩散速度则越慢[1]。一、色谱法判断故障的常用方法1.比较油中溶解的特征气体含量分析数据与注意值进行判断特征气体主要包括总烃C1—C2)、C2H2、H2、CO、CO2等。变压器内部在不同故障下产生

4、的气体有不同的特征,根据绝缘油的气相色谱测定结果和产气的特征及特征气体的注意值,对变压器等设备有无故障作出初步判断。2.根据故障点的产气速率判断7产气速率为单位时间内某种气体组分的增长量,它包括绝对产气速率和相对产气速率两种,有的设备因某些原因使气体含量基值较高,超过标准值,但增长速率低,不能断定为故障;有的设备虽低于注意值,而含量增长迅速,也应引起注意。因此,考查产气速率对反映故障的存在、严重程度及其发展趋势有更加直接和明显的作用,可以进一步确定故障的有无及性质。在考查产气速率时,还应调查设备的有关情况,如是否为新设备,设备近期是否经过大、小修等,以便可靠地判断实际的产气速率。3.三比值法

5、判断当气体含量的标准值或产气速率标准值存在故障时,才能用三比值法判断故障类型。特征气体比值的三比值法作为判断变压器等充油电气设备故障类型的主要方法,对油中各种气体含量正常的变压器,其比值是没有意义的。只有油中气体含量足够高,综合分析确定变压器内部的故障后,才能进一步用三比值法分析其故障性质。如果不论变压器是否存在故障,一律使用三比值法,就有可能将正常的变压器判断为故障变压器[2]。4.故障严重程度与发展趋势的判断为了防止设备发生损害事故,确定设备故障和故障类型,同时了解故障严重程度与发展趋势,这样才能及时制定处理措施。对于判断故障的严重程度与发展趋势,在用IEC三比值法的基础上还有一些其他方

6、法,如瓦斯分析、平衡判据和回归分析等。75.目前国内常用的测定仪器及其特点在国内应用较广泛的色谱仪有国产的GC—900—SD型、国外生产的岛津GC—14B型与惠普HP—6890型气相色谱仪,后两种色谱仪性能优良、灵敏度高,但价格昂贵,且需通过改装才能满足测试要求。采用BSZ系列变压器油色谱在线装置进行监测,及时发现变压器油的异常情况,不能测定H2、CO、CO2的含量。此外,便携式油中气体测试仪在不断开发应用中,这些仪器操作简单、携带方便,在现场就可测定,但不能对油中气体的七个组分全部测定,测定精度稍差。二、工程应用1.变压器遭雷击故障前后的各项试验分析某变电所110kV、20000kVA变压

7、器遭雷击故障前后的各项试验分析结果如表1所示。从绝缘试验结果来看,绝缘试验一切正常,故障前后基本相同,色谱试验分析如下。(1)各种故障气体的产气累计有明显的反映,导致主变压器重瓦斯动作,防爆筒喷油。(2)氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等特征气体有明显的大幅度增长,而乙炔和总烃已远远超出部颁《导则》的注意值标准。7(3)根据三比值法可知是高能量的放电性故障,在吊芯中发现,相线圈在第九盘到第十盘之间有放电烧伤痕迹,

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1、变压器潜伏性故障色谱研究  摘要:变压器油中溶解气体的色谱分析法,能发现油电气设备内部的潜伏性故障,主要是通过变压器油中的特征气体的含量、产气速率和三比值法进行分析判断,它对变压器的潜伏性故障及故障发展程度的早期发展具有有效性。采用色谱分析法判断变压器内部故障的方法;进而从变压器遭雷击前后的各项实验分析及其内部放电两方面,列举了采用色谱分析判断变压器故障的工程实例,并指出色谱分析法判断故障的不足。关键词:变压器;潜伏性;故障;色谱分析;工程实例中图分类号:TM411文献标识码:A文章编号:油浸变压器大多采用油纸组合绝缘,变压器内部的潜伏性发生故障,油纸会因受热分解产生烃类气体,由于碳氢化合物

2、有着不同的热稳定性,绝缘油分解生成烷烃、烯烃。绝缘油在不相同的故障性质下产生不同成分和不同含量的烃类气体。在色谱分析法中,能早期发现设备内部存在的潜伏性故障,是监督与保障设备安全运行的一个重要手段。7变压器出现故障时,绝缘油裂解产生气体,当油中气体饱和后,从瓦斯继电器反映出来。瓦斯气点燃检查法往往因不能确定故障原因而造成误判断。色谱分析法则可直接从绝缘油中分析各特征气体浓度的大小,以确定变压器内部是否有故障。我国对变压器内部故障气体浓度的标准值有明确的规定,超过这个标准值要用三比值法进行分析和判断故障原因,由于其他的扩散,绝缘油在变压器内部的气体浓度也不同,在故障变压器的关键部位抽取油样,分

3、析各取样点气体浓度。在运行中的变压器,通过色谱分析检查出早期故障时,特征气体在一定范围微有增长或稳定,可采用气体追踪分析的方法。在特征气体增长很快或者含量达到一定值时,说明故障发展迅速,则必须停止运行。特征气体在液体中的扩散是在整台变压器油中,从密度大的区域向密度小的区域转移;其扩散速度愈快,说明该组特征气体浓度愈高。因此,故障点的特征气体含量越高,扩散的速度越快;距离故障点越远,特征气体含量越低,扩散速度则越慢[1]。一、色谱法判断故障的常用方法1.比较油中溶解的特征气体含量分析数据与注意值进行判断特征气体主要包括总烃C1—C2)、C2H2、H2、CO、CO2等。变压器内部在不同故障下产生

4、的气体有不同的特征,根据绝缘油的气相色谱测定结果和产气的特征及特征气体的注意值,对变压器等设备有无故障作出初步判断。2.根据故障点的产气速率判断7产气速率为单位时间内某种气体组分的增长量,它包括绝对产气速率和相对产气速率两种,有的设备因某些原因使气体含量基值较高,超过标准值,但增长速率低,不能断定为故障;有的设备虽低于注意值,而含量增长迅速,也应引起注意。因此,考查产气速率对反映故障的存在、严重程度及其发展趋势有更加直接和明显的作用,可以进一步确定故障的有无及性质。在考查产气速率时,还应调查设备的有关情况,如是否为新设备,设备近期是否经过大、小修等,以便可靠地判断实际的产气速率。3.三比值法

5、判断当气体含量的标准值或产气速率标准值存在故障时,才能用三比值法判断故障类型。特征气体比值的三比值法作为判断变压器等充油电气设备故障类型的主要方法,对油中各种气体含量正常的变压器,其比值是没有意义的。只有油中气体含量足够高,综合分析确定变压器内部的故障后,才能进一步用三比值法分析其故障性质。如果不论变压器是否存在故障,一律使用三比值法,就有可能将正常的变压器判断为故障变压器[2]。4.故障严重程度与发展趋势的判断为了防止设备发生损害事故,确定设备故障和故障类型,同时了解故障严重程度与发展趋势,这样才能及时制定处理措施。对于判断故障的严重程度与发展趋势,在用IEC三比值法的基础上还有一些其他方

6、法,如瓦斯分析、平衡判据和回归分析等。75.目前国内常用的测定仪器及其特点在国内应用较广泛的色谱仪有国产的GC—900—SD型、国外生产的岛津GC—14B型与惠普HP—6890型气相色谱仪,后两种色谱仪性能优良、灵敏度高,但价格昂贵,且需通过改装才能满足测试要求。采用BSZ系列变压器油色谱在线装置进行监测,及时发现变压器油的异常情况,不能测定H2、CO、CO2的含量。此外,便携式油中气体测试仪在不断开发应用中,这些仪器操作简单、携带方便,在现场就可测定,但不能对油中气体的七个组分全部测定,测定精度稍差。二、工程应用1.变压器遭雷击故障前后的各项试验分析某变电所110kV、20000kVA变压

7、器遭雷击故障前后的各项试验分析结果如表1所示。从绝缘试验结果来看,绝缘试验一切正常,故障前后基本相同,色谱试验分析如下。(1)各种故障气体的产气累计有明显的反映,导致主变压器重瓦斯动作,防爆筒喷油。(2)氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等特征气体有明显的大幅度增长,而乙炔和总烃已远远超出部颁《导则》的注意值标准。7(3)根据三比值法可知是高能量的放电性故障,在吊芯中发现,相线圈在第九盘到第十盘之间有放电烧伤痕迹,

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