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文檔簡介
1、 變壓器油在線故障診斷技術(shù)及應(yīng)用 秦悅涵【摘 要】變壓器作為電力系統(tǒng)最主要的供電設(shè)備,其可靠運(yùn)行程度直接關(guān)系到電力系統(tǒng)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。油中溶解氣體氣相色譜分析是變壓器內(nèi)部故障的重要檢測手段。氣相色譜技術(shù)是近年來興起的一項新技術(shù),能夠?qū)\(yùn)行中的變壓器進(jìn)行實時監(jiān)測,通過采集變壓器箱體內(nèi)的少量油樣,分析油中氣體的組分及其含量,就可以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?!娟P(guān)鍵詞】變壓器故障;色譜分析;在線監(jiān)測;絕緣油1.研究背景電力變壓器不僅屬于電力系統(tǒng)中最重要和最昂貴的設(shè)備之列,而且也是導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故最多的設(shè)備之一。因此,國內(nèi)外
2、相繼都在研究以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)知性維護(hù)策略,以便實時或定時在線監(jiān)測與診斷潛伏性故障或缺陷。變壓器在發(fā)生突發(fā)性事故之前,絕緣的劣化及潛伏性故障在運(yùn)行電壓下將產(chǎn)生光、電、聲、熱、化學(xué)變化等一系列效應(yīng)及信息。2.油色譜分析法的優(yōu)勢油色譜分析法的最大優(yōu)勢就是預(yù)測故障和檢測故障均不要求變壓器停電,只將變壓器油取回到實驗中用色譜儀進(jìn)行分析,不僅不受現(xiàn)場復(fù)雜電磁場的干擾,而且可以發(fā)現(xiàn)油設(shè)備中局部性過熱等缺陷,即可進(jìn)行分析和檢測變壓器內(nèi)部是否存在故障及故障的性質(zhì)、嚴(yán)重程度等。因此,維護(hù)、運(yùn)行部門普遍認(rèn)為用色譜法分析變壓器故障是一種重要的有實際意義的方法,從預(yù)防性檢修制形成以來,得到了廣泛的應(yīng)用。3.變壓器故
3、障的類型及判斷原理變壓器絕緣材料主要是絕緣油和絕緣紙,變壓器在故障下產(chǎn)生的氣體主要是來源于油和紙的熱裂分解,氣相色譜分析就是根據(jù)故障時產(chǎn)生的氣體在絕緣油中含量的多少,判斷其故障類型。3.1過熱性故障3.1.1裸金屬過熱如果設(shè)備內(nèi)的熱量只引起絕緣油的分解時,一般稱為裸金屬過熱。它包括分接開關(guān)接觸不良、引線和分接開關(guān)的連接處焊接不牢,鐵心多點(diǎn)接地或局部短路等。油中氣體的特征是烴類相應(yīng)增多,其中甲烷和乙烯是特征氣體,二者之和一般為總烴的80%以上,當(dāng)故障點(diǎn)的溫度較低時,甲烷所占比例大;隨著溫度升高,乙烯比例有所增加。此外,氫氣也急劇增高,但沒有烴類氣體增長速度快。當(dāng)嚴(yán)重過熱時也會產(chǎn)生少量乙炔氣體,但
4、不超過總烴的 6%。3.1.2固體絕緣過熱當(dāng)較高溫度的過熱涉及固體絕緣材料時,除產(chǎn)生較多的低分子烴類氣體外,還產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳。3.1.3低溫度過熱變壓器長期過負(fù)荷或其他原因使繞組的固體絕緣長期承受低溫度的大面積過熱,在該溫度下,油不甚分解,而只出現(xiàn)由于長時間低溫度過熱加速絕緣紙的碳化而產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,其中一氧化碳反映故障涉及固體絕緣的特性強(qiáng)些。3.2放電性故障3.2.1高能量放電(電弧放電)是指線圈匝間、層間絕緣擊穿,過電壓引起內(nèi)部閃絡(luò),引線斷裂引起的閃絡(luò),分接開關(guān)飛弧和電容屏擊穿等引起電弧放電故障。這類故障產(chǎn)氣急劇,產(chǎn)氣量大。其故障特征氣體主要是乙炔(占總烴20%-70%)和
5、氫氣,其次是乙烯和甲烷。由于故障能量較大,所以總烴很高。如果涉及固體絕緣一氧化碳也相對較高。3.2.2低能量放電(火花放電)這是一種間歇性的放電故障。如鐵芯片之間、鐵芯接地不良、鐵芯與穿芯螺絲接觸不良等造成的電位懸浮放電。其主要?dú)怏w成份也是乙炔和氫氣,其次是乙烯和甲烷氣體。但由于故障能量較小,一般總烴不太高。3.2.3局部放電故障常發(fā)生在油浸紙絕緣中的氣體空穴內(nèi)或懸浮帶電體的空間內(nèi),該類放電產(chǎn)生的特征氣體是氫氣,其次是甲烷,當(dāng)放電能量密度高時,也會產(chǎn)生少量的乙炔氣體)一般不超過 2%。無論是哪一種放電,只要有固體絕緣介入時,都會產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w。3.3受潮變壓器內(nèi)部進(jìn)水受潮時,除油中
6、水分和固體絕緣中存在氣隙而發(fā)生局部放電,從而產(chǎn)生氫氣外,還因水分在電場作用下的電解作用和水與鐵的化學(xué)反應(yīng),也均可產(chǎn)生大量的氫氣。因此,變壓器內(nèi)部進(jìn)水時氫氣的含量較高。3.4內(nèi)部故障在判定變壓器內(nèi)有無故障時,首先將氣體分析結(jié)果中的幾項主要指標(biāo) (氫氣、乙炔、烴) 與變壓器油中溶解氣體分析與判斷導(dǎo)則推薦的注意值進(jìn)行比較。當(dāng)油中氣體含量任一項超過注意值時,都應(yīng)引起注意。但是導(dǎo)則所推薦的注意值不是劃分設(shè)備有無故障的唯一指標(biāo),而應(yīng)與歷次數(shù)據(jù)比較。如沒有歷次數(shù)據(jù),則需確定一個適當(dāng)?shù)臋z測周期進(jìn)行跟蹤分析。而最終判斷有無故障時,主要應(yīng)在氣體含量絕對值的基礎(chǔ)上追蹤分析考察特征氣體的增長速率。4.常見問題及解決方
7、法以相對產(chǎn)氣速率(即每月某種特征氣體的含量增加原有值的百分?jǐn)?shù)的平均值)用來判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)時,總烴的相對產(chǎn)氣速率大于 10%時應(yīng)引起注意。如油的色譜分析中,各成分氣體的含量有增加趨勢或已超過注意值就應(yīng)觀察產(chǎn)氣率,根據(jù)導(dǎo)則中三比值法,初步判斷可能存在過熱或放電性故障。在采用特征氣體法的同時,結(jié)合三比值法進(jìn)行判斷比較可靠;當(dāng)變壓器內(nèi)部存在過熱性故障時,可以采取跟蹤分析的方法,考察過熱特征氣體的比率及烴類氣體的相互關(guān)系,考察相對產(chǎn)氣速率,并根據(jù)一氧化碳與二氧化碳的比值判斷過熱是否涉及固體絕緣材料,是能夠準(zhǔn)確判斷變壓器故障性質(zhì)的。5.結(jié)束語利用氣相色譜分析變壓器油的氣體成分及其含量,能夠使技術(shù)人員充分掌握并監(jiān)測變壓器的運(yùn)行狀態(tài),能夠提前知道變壓器內(nèi)部是否存在潛伏性故障,即在變壓器運(yùn)行中(不停電、不吊芯的情況下),通過常規(guī)檢測及色譜分析就可以把變壓器內(nèi)有無故障、有什么樣性質(zhì)的故障診斷出來,這對于變壓器的維護(hù)保養(yǎng)起到關(guān)鍵性的指導(dǎo)作用,從而更好地保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。【參考文獻(xiàn)】1張利剛.變壓器油中溶解氣體的成分和含量與充油電力設(shè)備絕緣故障診斷的關(guān)系j.變壓器,2000,37,(3):39-42.2岳章華,鐘建靈,江健武.變壓器油中溶
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