750kV主變故障油色譜分析與處理方法

楊璐蕾

寧夏電力公司檢修公司，寧夏銀川 750001

對(duì)750kV主變進(jìn)行故障診斷時(shí)，首先我們應(yīng)按照DL/ T596—1996規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目和順序?qū)χ髯冞M(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。然后對(duì)各種檢測(cè)結(jié)果的進(jìn)行分析。故障類型的最終確定是要通過(guò)嚴(yán)格的綜合評(píng)定的，依據(jù)不充分不予評(píng)判。實(shí)踐得出的數(shù)據(jù)表明，主變油中特征氣體含量與主變故障的性質(zhì)和程度成正相關(guān)，這也是色譜分析法的理論基礎(chǔ)。因此色譜分析法能夠即快速又高效的查出位于變壓器部件之間的問(wèn)題。

1）750kv主變的故障大致可以分為3種類型，即放電型、過(guò)熱性型和絕緣受潮型

（1）過(guò)熱性故障

致使設(shè)備出現(xiàn)絕緣性能惡化的主要因素就是過(guò)熱性故障，因?yàn)檫^(guò)熱性故障很大程度上提高著設(shè)備的溫度，加速了設(shè)備絕緣材料老化分解的速度。過(guò)熱性故障按照里面所含的CO和CO2的多少可分為固體絕緣過(guò)熱和裸金屬過(guò)熱兩種，CO和CO2的含量高低是區(qū)別設(shè)備故障是固體絕緣過(guò)熱還是裸金屬過(guò)熱的標(biāo)準(zhǔn)。一般固體絕緣過(guò)熱是CO和CO2的含量較低，而裸金屬過(guò)熱則交高。

（2）放電性故障

放電性故障按放電的強(qiáng)弱可分為電弧放電、火花放電和局部放電三種，它一般是由于設(shè)備內(nèi)部放電而導(dǎo)致的設(shè)備的絕緣性能降低。

①電弧放電屬于高能放電。在電弧放電過(guò)程中在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生乙炔和氫氣，與此同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一定量的甲烷和乙烯。因此這種故障很難預(yù)兆而無(wú)法用色譜法進(jìn)行分析；②火花放電屬于低能放電，火花放電產(chǎn)生的氣體和電弧放電一樣。它一般常見于引線和鐵心接地片接觸不良、套管未固定的套管引線、均壓圈、分接開關(guān)拔插和電位懸浮等引起的放電。它是一種間歇性放電故障；③局部放電主要因制造工藝和設(shè)備的維護(hù)的不當(dāng)加之設(shè)備受潮引起，因此多發(fā)生在互感器和套管上。。局部放電時(shí)通常情況下會(huì)有氫氣和甲烷釋放出來(lái)，如果經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后放電能量上升到了一定的指標(biāo)的時(shí)候就可能會(huì)有少量乙炔出現(xiàn)。

（3）變壓器絕緣沒(méi)有密封好，進(jìn)入了多余的水分，受潮之后就會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣，相對(duì)而言的其它氣體成分就變少了很多。在電場(chǎng)作用下變壓器油中芳烴含量的不同產(chǎn)生的氣體量也不同。芳烴具有很好的“抗析氣”性能，在電場(chǎng)作用下芳烴含量越少“抗析氣”性能越差，此時(shí)主變?cè)O(shè)備內(nèi)部就越容易產(chǎn)生氫氣和甲烷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生蠟狀物質(zhì)；反之產(chǎn)生的氫氣和甲烷就越少，因此在分析變壓器絕緣受潮時(shí)時(shí)應(yīng)考慮該原因。

2）色譜分析法診斷故障的基本步驟

（1）分析特征氣體成分含量。所謂特征氣體含量也就是H2、C2H2、總烴的含量。當(dāng)H2、C2H2、總烴中任意一個(gè)含量超出規(guī)定的20%時(shí)，可以大致判斷。若其中氫氣含量很大則很可能是由于設(shè)備進(jìn)水受潮引起，若有乙炔可能是由于電弧或火花放電引起，總烴中烷烴和烯烴含量超過(guò)規(guī)定值而炔烴過(guò)小或甚至沒(méi)有的特征的狀況下，就表明可能有過(guò)熱性故障出現(xiàn)；

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（2）特征氣體產(chǎn)生速率大小做好相關(guān)的計(jì)算和記錄，然后對(duì)主變?cè)O(shè)備故障發(fā)展的速度做出相應(yīng)的評(píng)估；

（3）的分析特征氣體里的所有成分的含量。按照三比值法判斷主變故障所屬的類型；

（4）核對(duì)主變?cè)O(shè)備之前的運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)相應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行比較分析才能得出合理的結(jié)論。

3）主變油中特征氣體含量達(dá)到注意值時(shí)設(shè)備故障分析

如何才能判斷750kV主變?cè)O(shè)備是否具有無(wú)故障，第一是要對(duì)特征氣體含量中的H2，∑CH，C2H2等關(guān)鍵性指標(biāo)做好分析，然后把它與色譜分析導(dǎo)則中規(guī)定的注意值（表1）做出對(duì)比。

表1 正常變壓器油中特征氣體含量的注意值

特征氣體含量超標(biāo)不是判斷設(shè)備故障的唯一標(biāo)準(zhǔn)，因此不能說(shuō)特征氣體含量超過(guò)注意值設(shè)備就存在故障。因?yàn)楫?dāng)特征氣體含量超標(biāo)主要因素是外界引起的，具體表現(xiàn)為基數(shù)較高，而不是設(shè)備本體故障。設(shè)備存不存在故障還應(yīng)與該主變?cè)O(shè)備的正常時(shí)數(shù)據(jù)相比較。當(dāng)缺乏之前的數(shù)據(jù)時(shí)，可以采取適當(dāng)?shù)臋z測(cè)周期獲得部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)做分析綜合判斷的材料。而判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障的主要方法就是看其結(jié)果有沒(méi)有在規(guī)定的注意值范圍內(nèi)。如果說(shuō)分析出來(lái)的產(chǎn)氣速度大于注意值的10%就可以被斷定為有問(wèn)題產(chǎn)生。

（1）注意值不受制于變壓器停運(yùn)狀態(tài)，而是按照實(shí)際情況來(lái)判斷的。因此當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，主變?cè)O(shè)備可以緩?fù)＿\(yùn)檢查；

（3）變壓器油中CO、CO2所占的比列多少直接影響到主變?cè)O(shè)備是否出現(xiàn)故障。主變?cè)O(shè)備中內(nèi)部的電氣絕緣材料，在長(zhǎng)期運(yùn)行中受各種因素影響和應(yīng)力作用，其性能逐漸發(fā)生不可逆的劣化，產(chǎn)生CO和CO2。由于CO、CO2含量及比值隨設(shè)備本身結(jié)構(gòu)、運(yùn)行負(fù)荷和溫度變壓器運(yùn)行年限的變化而變化。所以現(xiàn)在沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化一的注意值。目前僅僅能夠大致覺(jué)得，如果開放式的變壓器的CO的含量不大于300μl/L，而且CO2/CO比值在7左右這樣的情況下，主變?cè)O(shè)備就能夠正常運(yùn)行；然而對(duì)于密封變壓器來(lái)說(shuō)，其中的CO2/CO比值不能大于7，主變?cè)O(shè)備才是正常狀態(tài)。

4）主變?cè)O(shè)備故障產(chǎn)氣速率判斷法

（1）實(shí)踐表明，變壓器設(shè)備出現(xiàn)故障的這一個(gè)過(guò)程完全不是一觸而就的，它的從無(wú)到有的發(fā)展是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。因此僅有油中含有的特征氣體含量來(lái)分析設(shè)備存在的故障和嚴(yán)重性往往是很困難的。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的潛伏性故障，可以通過(guò)判斷特征氣體的產(chǎn)生速率的大小來(lái)分析是否有主變?cè)O(shè)備故障。依據(jù)業(yè)內(nèi)所公認(rèn)的判斷導(dǎo)則我們可以知道。當(dāng)相對(duì)產(chǎn)氣速率和總烴的產(chǎn)氣速率大于10%時(shí)就能證明主變?cè)O(shè)備已經(jīng)有問(wèn)題產(chǎn)生了，如果說(shuō)產(chǎn)氣速率沒(méi)有小于40μl/L/月則表明了主變?cè)O(shè)備受產(chǎn)生了影響力比較大的問(wèn)題。然而,如果說(shuō)變壓器中總烴起始含量太少的話最好不要使用這樣的方法來(lái)做判斷[2]。

（2）根據(jù)總烴含量、產(chǎn)氣速率判斷750kV主變故障的方法

①變壓器運(yùn)行順利的時(shí)候總烴的絕對(duì)值不大于注意值以及其總烴產(chǎn)氣速率不大于注意值；

②總烴含量沒(méi)有小于注意值，而低于注意值的3倍以及總烴產(chǎn)氣速率不大于注意值，這樣的情況出現(xiàn)的話，說(shuō)明750kV主變?cè)O(shè)備出現(xiàn)了問(wèn)題，只是問(wèn)題沒(méi)有擴(kuò)大，所以還能夠維持運(yùn)行并進(jìn)行綜合性分析判斷；

③總烴不小于注意值，但低于注意值的3倍，則750kV主變?cè)O(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)問(wèn)題了，需要減短試驗(yàn)間隔時(shí)間，更加密切的做好監(jiān)視工作；

④總烴不小于注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率也不小于注意值的3倍的情況下就說(shuō)明750kV主變?cè)O(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了比較大的并且處在嚴(yán)重惡化狀態(tài)的問(wèn)題，此時(shí)必須馬上采取行動(dòng)停用整修，最好能夠?qū)ζ渥龅跽謾z修。

5）根據(jù)三比值法分析判斷方法

通過(guò)對(duì)C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6做出計(jì)算之后，選用5種特征氣體構(gòu)成三對(duì)比值，把通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析出來(lái)的各種故障類型和相關(guān)的編碼做好對(duì)應(yīng)。

采用三比值法有以下幾個(gè)需要注意的地方：

（1）一般來(lái)說(shuō)變壓器油中特征氣體含量都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的話就沒(méi)有必要計(jì)算他們的比值；（2）綜合分析變壓器油中的特征氣體含量是否超過(guò)注意值，由此確定變壓器是不是存在故障，再通過(guò)分析氣體成分濃度。若此時(shí)氣體成分濃度超過(guò)其靈敏度極限值的10倍時(shí)，才可運(yùn)用三比值法分析變壓器故障性質(zhì)。假如忽略了變壓器運(yùn)行是否正常這樣的情況，而不顧實(shí)際的通通采用三比值法來(lái)應(yīng)付的話，完全可能造成變壓器故障誤判，這樣一來(lái)影響到變壓器的運(yùn)行，帶動(dòng)其他設(shè)備的停用，造成了完全因該避免的經(jīng)濟(jì)損失；（3）變壓器油中氣體含量色譜分析方法能有效診斷變壓器內(nèi)部潛伏性故障的早期存在。具體應(yīng)用中要根據(jù)故障或缺陷的不同發(fā)展階段,采用不同的分析方法,結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況及外部電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù),充分發(fā)揮油化學(xué)檢測(cè)的靈敏性,正確評(píng)判設(shè)備狀況或制定針對(duì)性的檢修策略，提高變壓器的運(yùn)行可靠性。

6）結(jié)論

通過(guò)色譜分析法可以有效的判斷變壓器內(nèi)部存在的潛伏性故障，分析出一些隱性的不利因素，這對(duì)變壓器故障的早期檢測(cè)有重要意義。只有早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題才能及時(shí)有效的采取合理的措施進(jìn)行解決。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)故障的不同發(fā)展階段，實(shí)施相應(yīng)的解決措施,不能一概而論。與此同時(shí)這樣的方法要與設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況及外部電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合,這樣才能夠從實(shí)際出發(fā)，準(zhǔn)確無(wú)誤的判斷設(shè)備狀況并制定相應(yīng)的檢修策略。只有通過(guò)這樣合理的措施才能有效的提高變壓器的運(yùn)行可靠性。

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