變壓器油色譜分析法的應(yīng)用

1、油色譜分析法診斷大型整流變壓器運(yùn)行狀態(tài)有效性分析張振江1 何海平2（1. 洛陽(yáng)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(duì)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(yàn)，探討預(yù)防性試驗(yàn)有效性，并對(duì)檢測(cè)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(yàn)；整流變壓器；有效性；分析。1 前言 伊川電力集團(tuán)有兩個(gè)300KA電解系列合計(jì)產(chǎn)能40萬(wàn)噸電解鋁，共有12臺(tái)ZHSFPTB-88000/220整流變壓器。整流變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)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(yùn)行具有極其重要意義，變

2、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(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)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(yùn)行中所取得的經(jīng)驗(yàn)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?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物，分子中含CH3、CH2和CH化學(xué)基因，并經(jīng)CC鍵鍵合在一起。在變壓器運(yùn)行過程中，如果存在熱點(diǎn)（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(diǎn)等）、局部電暈放電和電?。ㄔ褜娱g短路、沿面放電、觸點(diǎn)斷開等）等故障條件，均會(huì)引起絕緣油和固體絕緣物的裂解，使

3、某些CH鍵和CC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(duì)流、擴(kuò)散不斷溶解在油中，當(dāng)產(chǎn)氣量人于溶解量時(shí)，一部分氣體進(jìn)入氣體繼電器，可能引起瓦斯動(dòng)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(diǎn)見表1。所以故障氣體的組成和含量與故障類型和嚴(yán)重性有密切關(guān)系，定期分析油中氣體含量對(duì)于監(jiān)測(cè)掌握變壓器運(yùn)行狀況是十分有效的。表1故障性質(zhì)與特征氣體的特點(diǎn)序號(hào)故障性質(zhì)特征氣體的特點(diǎn)1一般過熱性故障總烴較高，C2H25l/l，CH4占總烴的主要成分，H2含量較高3局

4、部放電總烴不高，H2100l/l,CH4占總烴中的主要成分4火花放電總烴不高，C2H210l/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(dǎo)則(DLT7222000)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(yùn)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(duì)運(yùn)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(lái)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(huì)危及變壓器的安全運(yùn)行。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生過熱

5、、放電等故障時(shí)，勢(shì)必導(dǎo)致故障附近的絕緣物分解。分解產(chǎn)生的氣體會(huì)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(duì)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(shí)處理故障，避免事故的發(fā)生當(dāng)運(yùn)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(xiàng)數(shù)值時(shí)，均應(yīng)引起注意，查明氣體產(chǎn)生原因，及時(shí)跟蹤分析，同時(shí)考察產(chǎn)氣速率，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行歷史狀況和設(shè)備特點(diǎn)及外部環(huán)境等因素進(jìn)行綜合判斷，如負(fù)荷、溫度、油中含水量、油的保護(hù)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)、油中絕緣紙類別等。經(jīng)驗(yàn)證明：對(duì)變壓器故障部位的準(zhǔn)確判斷，有賴于對(duì)其內(nèi)

6、部結(jié)構(gòu)和運(yùn)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(yàn)(直阻、絕緣、變比、泄漏、空載等)進(jìn)行比較。 值得注意的是，由于故障產(chǎn)氣與正常運(yùn)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(gè)位置動(dòng)作時(shí)懸浮電位放電的影響，設(shè)備油箱帶油補(bǔ)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(duì)待。針對(duì)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(yán)格堅(jiān)持油絕緣、微水的測(cè)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

7、來(lái)，遵循電力系統(tǒng)對(duì)電力變壓器的預(yù)防性試驗(yàn)方法，結(jié)合整流變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整多，長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)行，故障率高的特點(diǎn)，縮短了油色譜試驗(yàn)定檢周期，采用三個(gè)月一次的高密度試驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)多級(jí)有載調(diào)壓開關(guān)油耐壓，微水測(cè)試，及時(shí)準(zhǔn)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(biāo)（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(yàn)時(shí)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.

8、76469.880.55380.0445.96743.222158.06及時(shí)停運(yùn)，進(jìn)箱檢查發(fā)現(xiàn)66KV側(cè)油-油套管導(dǎo)電帽存在的設(shè)計(jì)隱患造成運(yùn)行中載流接頭高溫過熱的潛伏性缺陷，經(jīng)過更換引線，導(dǎo)電接頭并在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器油進(jìn)行了脫碳、脫氣處理。投運(yùn)后，運(yùn)行正常。 2006年4月6日洛陽(yáng)龍泉鋁業(yè)有限公司#6調(diào)變有載開關(guān)油分析報(bào)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(jí)MR有載調(diào)壓開關(guān)OF100濾油機(jī)運(yùn)行中突停、濾芯堵塞的故障，及時(shí)處理避免了一起有載開關(guān)運(yùn)行中爆炸的事故隱患。結(jié)束語(yǔ)：在運(yùn)用色譜分析絕緣油的實(shí)踐中，我們常常體會(huì)到，此方法靈敏、便利、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確，對(duì)整流變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能

9、起到良好的監(jiān)督作用。堅(jiān)持進(jìn)行絕緣油的色譜分析，對(duì)于預(yù)防大型整流變壓器事故，診斷變壓器運(yùn)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(jìn)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(yùn)行狀態(tài)。表4 二鋁#3整流變壓器油色譜臺(tái)賬參考文獻(xiàn)：【1】電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程(DLT 5961996)；【2】變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則(DLT 7222000)；變壓器色譜分析檢驗(yàn)報(bào)告（表4）安裝地點(diǎn)伊川二鋁設(shè)備名稱電壓等級(jí)型號(hào)出廠日期出廠序號(hào)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

10、氣體組分/注意值(L/L)總烴/150乙炔/1氫/150試驗(yàn)單位檢驗(yàn)日期檢驗(yàn)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(yùn)行24小時(shí)0.70.090.1701.4815910.96洛陽(yáng)局04.10.8運(yùn)行10天0.750.170.2703.34442631.19洛陽(yáng)局04.11.5運(yùn)行30天1.650.210.1806.19711832.04洛陽(yáng)局05.01.14運(yùn)行100天1.250.270.1604.99116.5271.721.68伊川局05.04.05運(yùn)行半年1.640.340.2607.87165.78312.272.24伊川局05.07.11運(yùn)行九月3.420.670.530.0615.63387.45