主變氣體含量異常與處理

1、主變氣體含量異常與處理第1頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日主變氣體含量異常分析及處理 劉險(xiǎn)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2頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日 目 錄 設(shè) 備 簡 介 事 件 現(xiàn) 象 故 障 分 析 經(jīng) 驗(yàn) 分 享 引 言第3頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日 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(yùn)行 。第4頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第5頁

2、，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第6頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第7頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日 引 言 首陽山項(xiàng)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(bào)警信息及油中氣體色譜分析結(jié)果，及時(shí)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8頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日設(shè)備簡介首陽山項(xiàng)目主變采用單相單體式戶外型油浸強(qiáng)油風(fēng)變壓器 型號：DFP-240000/500 額定容量:240MVA 額定電壓為 ： H.V. 525322.5% kV

3、LV 22 kV 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HYDRAM 201i型智能變壓器早期故障在線檢測系統(tǒng)第9頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第10頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第11頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日2009年12月13日05:06，2機(jī)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(bào)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12頁，共31頁，2022年，5月2

4、0日，19點(diǎn)15分，星期日事件現(xiàn)象歷史化驗(yàn)數(shù)據(jù)第13頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第14頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第15頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第16頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第17頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日第18頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日油氣機(jī)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(shí)，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?xì)浠衔镉兄煌臒岱€(wěn)定性，所以絕緣油隨著故障

5、點(diǎn)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(gè)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。CH4 C2H6 C2H4C2H2 Co Co2 H2第19頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日正常運(yùn)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(shí)，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(yùn)行溫度不多時(shí)，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(shí)，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

6、到固體絕緣材料時(shí)，會產(chǎn)生較多的一氧化碳和二氧化碳。油氣機(jī)理分析第20頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日特征氣體油氣機(jī)理分析第21頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日即電弧放電：故障產(chǎn)氣量大、氣體劇烈產(chǎn)生，運(yùn)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(dòng)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(yán)重程度進(jìn)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?xì)錈N總量的85以上

7、），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(jī)理分析第22頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日放電溫度根據(jù)#2主變B相異常氣體色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用經(jīng)驗(yàn)公式估算故障點(diǎn)的發(fā)熱溫度為T3221g（C2H4C2H6）5252009/12/13 9:10時(shí)： T3221g（C2H4C2H6）5253221g（18326.4）525 11022009/12/13 14:00時(shí)：T3221g（C2H4C2H6）5253221g（22.006.3）525 110第23頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，

8、星期日根據(jù)IEC三比值法(以2009/12/13 9:10油樣計(jì)算) C2H2C2H442.2418.322.25，比值編碼為1； CH4H219.81108.720.182， 比值編碼為0； C2H4C2H618.326.492.86，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(yùn)行中的變壓器，當(dāng)油中溶解的氣體含量達(dá)到1 ppm時(shí)，應(yīng)進(jìn)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(jì)算第24頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日 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(jìn)行

9、成份分析試驗(yàn)。試驗(yàn)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(jìn)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(yàn)電壓為20KV，在電子顯微鏡下直接觀察。試驗(yàn)總共在不同樣品上取樣個(gè) 第25頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日絕緣材料分析試驗(yàn)樣8的頻譜與影像圖 試驗(yàn)樣8經(jīng)多次打點(diǎn)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(diǎn)發(fā)現(xiàn)Fe、Mg、Si峰值較高,并有少量的Al、Ca、Ti等 第26頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了多種金屬，有部分金屬含量偏高，11個(gè)試樣具

10、體成份統(tǒng)計(jì) 絕緣材料分析第27頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日試驗(yàn)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(gè)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28頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日回顧整個(gè)事件的處理過程，正是由于在第一時(shí)間里果斷安排主變停運(yùn)搶修，才沒有造成事故的擴(kuò)大。而時(shí)間的贏得是因?yàn)槲覀兊淖儔浩餮b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(bào)了異常的存在，為我們的正確決策贏得了時(shí)間，同時(shí)搶修過程的控制也大大縮短了停機(jī)時(shí)間。經(jīng)驗(yàn)分享第29頁，共31頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)15分，星期日全力抓好過程控制，盡可能縮短搶修時(shí)間 做好變壓器油務(wù)監(jiān)督是保證變壓器正常運(yùn)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，油分子鏈斷裂，故乙炔出現(xiàn)一