電力變壓器故障油色譜分析方法探討

        電力變壓器故障檢測主要包括電量檢測和化學檢測方法。化學檢測主要基于變壓器油中特征氣體的含量、產氣率和三比法的分析判斷。它對于早期發現變壓器的潛在故障和故障發展是有效的。在實際應用過程中，為了更準確地診斷變壓器內部故障，色譜分析應根據設備的歷史運行情況和特征氣體的含量，采用不同的分析模型來判斷設備是否正常運行或具有潛在故障和故障類別。
        論文關鍵詞：變壓器色譜分析故障識別方法
        0. 介紹
        變壓器故障診斷應綜合各種有效的檢測方法和方法，對得到的各種檢測結果進行綜合分析判斷，依據DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規程》規定的試驗項目和試驗順序，通過對變壓器油中氣體的色譜分析，這種化學檢測方法，對不停電的變壓器中的一些潛在故障的檢測，對其發展水平的早期診斷是非常靈敏和有效的。經驗證明，油中氣體各組分的含量與斷層的性質和程度直接相關，它們之間存在不同的數學對應關系。
         1、電力變壓器內部故障主要有過熱、放電和絕緣受潮。
         1.1 過熱故障是由設備絕緣性能劣化，油等絕緣材料開裂分解引起的。分為裸機過熱和固體絕緣過熱兩種。裸機過熱和固體絕緣過熱的區別是基于CO和CO2的含量。前者含量較低，后者含量較高。
         1.2 放電故障是設備內部產生的電效應（放電），導致設備絕緣性能變差。根據電效應的強弱，可分為高能放電（電弧放電）、低能放電（火花放電）和局部放電三種類型[1]。
         1.2.1 電弧放電時產生的主要氣體是乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯。此類故障在設備中存在時間較短，預警不明顯，一般色譜法難以預測。
         1.2.2 火花放電是間歇性放電故障。常見于套管放電導致套管導電管、均壓環等處電位不固定；引線局部接觸不良或鐵芯接地片接觸不良引起的放電；分接開關叉或金屬螺釘的潛在懸掛放電等。產生的氣體主要是乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯。但由于故障能量低，總烴含量一般不高。
         1.2.3 局部放電主要發生在變壓器和套管上。局部放電可能由設備受潮、制造工藝不良或維護不當引起。產生的氣體主要是氫氣，其次是甲烷。當放電能量高時，也會產生少量乙炔氣體。
         1.3變壓器絕緣受潮時，其特征氣體H2含量較高，而其他氣體成分增加不明顯。
        值得注意的是芳香含量問題。因為它具有良好的“防放氣"性能。不同等級的石油含有不同數量的芳烴，在電場作用下產生不同數量的氣體。芳烴含量低的油“抗氣性"較差，在電場作用下易產生氫氣和甲烷，嚴重時會生成蠟狀物質；芳烴多的絕緣油“抗氣性"性能更好，產生的氫氣和甲烷較少。因此，在進行具體判斷時應考慮該因素的影響。 [
         2、色譜分析診斷的基本程序
        2.1 先看特征氣體的含量。如果H2、C2H2、總烴其中之一大于規定注意值的20%，則應根據特征氣體含量進行粗略判斷。主要對應關系是：①如果有乙炔，應懷疑是電弧或火花放電； ②氫含量很高。如果較大，則應懷疑進水可能受潮； ③總烴中烷烴和烯烴過多，炔烴很少或沒有是過熱的特征。
         2.2 計算生成速率并評價斷層發展的速度。
         2.3 根據分析的氣體成分含量，進行三個比值計算，確定故障類別。
         2.4 檢查設備的運行歷史，通過其他試驗綜合判斷。
         3、油中主要含氣量達到注意值時的失效分析方法
        在判斷設備是否存在故障時，首先比較氣體分析結果中的幾個主要指標（H2、∑CH、C2H2）和色譜分析指南中規定的注意值（表1）進行比較。
        表1 普通變壓器油中氣體和烴類氣體含量的注意值
        氣體成分 H2CH4C2H6C2H4C2H2 總烴
        內容（10-6）1506040705150
         3.1 任何內容超過警告值時應引起注意。但是這些注意力值并不是用來區分設備是否有故障的。wei一的標準，因此，你不能采取“標準"的僵局。如果某些設備由于某種原因氣體含量高，超過了警告值，不能斷言它是有故障的，因為它可能不是由主體故障引起的，而是由外部干擾引起的底座高，那么就應該與歷史數據進行對比，如果沒有歷史數據，則需要確定一個合適的檢測周期進行跟蹤分析。再比如一些氣體的含量雖然低于attention值，但是含量增加的很快，應該進行跟蹤分析。也就是說：不要認為氣體含量超過警告值就判定為故障。甚至采取內部檢查和維修或負載限制等措施也不經濟。 ,（注意非故障原因產生的故障氣體的影響，以免誤判），產氣率超過注意值的10%，則判斷有故障。
         3.2 注意該值不是變壓器停運的限制。應該根據具體情況來判斷。如果不是電路（包括絕緣）問題，可以放慢操作進行檢查。
         3.3 如果油中含有氫氣和烴類氣體，但未超過注意值，且氣體含量已相對穩定且無發展趨勢，則認為變壓器運行正常。
         3.4 表1中的attention值是根據對中國19個省市的6000多臺子變壓器的統計得出的。其中，超過attention值的transformer數量占總數的比例約為5%。
         3.5 注意油中CO和CO2的含量和比例。運行中的變壓器固體絕緣老化會產生CO和CO2。同時，油中CO和CO2的含量不僅與變壓器的使用壽命有關，還與設備結構、運行負荷、溫度等因素有關。因此，目前的指南無法為注意力zhi定一個統一的值。只是一個粗略的想法，在開式變壓器中，CO含量小于300μl/L，CO2/CO比值在7左右，屬于正常范圍；而密封變壓器中的CO2/CO比值一般低于7，也是正常的。 .
        故障產氣率判斷方法
        4.1 實踐證明，斷層的發展過程是一個漸進的過程。僅通過油中溶解氣體含量分析結果的絕對值，難以判斷故障的存在和嚴重程度。因此，為了及時發現未達到含氣量關注值但增長速度較快的低能量潛在斷層，還必須考慮斷層處的產氣速率。根據 GB/T7252―2001《變壓器油中溶解氣體分析與判斷指南》采用產氣率作為判斷故障破壞程度的方法，對分析故障的性質和發展具有重要意義。故障（包括故障源的功率、溫度和面積）的意義。當相對產氣率（運行每個月某一含氣量增加值的平均值占原始初始值的百分比），當總烴類產氣率大于10%時，注意應注意變壓器可能存在故障，如超過40μl/L/月可能出現嚴重故障。然而，對于初始總碳氫化合物含量非常低的變壓器，使用該標準并不容易[2]。
         4.2 總烴含量和產氣率判斷故障的方法
        4.2.1 總烴絕對值小于注意值，總烴氣產率小于注意值，則變壓器正常；
         4.2.2 總烴大于Attention 值，但不超過Attention 值的3 倍。如果總烴類氣體產率小于關注值，則變壓器有故障，但發展緩慢。可以繼續操作，仔細觀察。
         4.2.3 總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴氣體產率為注意值的1～2倍，變壓器故障。應縮短試驗周期，密切關注故障發展；\ n 4.2.4 總烴類超過關注值3倍以上，總烴類產氣率超過關注值3倍，設備故障嚴重，發展迅速。應立即采取必要措施，有條件的可對吊蓋進行檢修。