油色谱分析在变压器检修中的运用和实施分析 |
| 2013-02-28 14:28 作者：李 颖 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网文 据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，用油色谱分析法对变压器故障进行诊断。
关键词：变压器；油色谱分析；故障
0引言
变压器故障错综复杂，如果仅仅依靠单纯的故障检测方法无法有效测明部分发热故障，而在这一过程中，如果对其中所存在的气体进行色谱分析，那么就能够更为有效的检测出其中所潜伏的一些故障因素，这一观点在大量的实践中，已经得到了广泛的验证。
1油色谱分析原理及故障特征气体
本文所研究的油色谱分析理论，实际上也就是通过对变压器油中，在温度的规律性变化情况下所表现出来的不同气体的出现频率的探索，而进行的故障早期分析和检测技术通常情况下，在温度规律性升高的过程中，产气率最大的气体依次为CH4、C2H6、C2H4和C2H2，这一客观情况能够充分的证明，在实际的生产过程中，变压器油在故障状态下出现的温度变化，和油的溶解气体含量之间存在着客观联系。常规运转状态下，由于老化等原因，极少量气体将会在这一过程中逐步的分解出来，而当故障出现的时候，这些气体的分解速率将会极大的提升，导致变压器内部气体成分比重快速上升。下表1列出了不同故障导致的气体种类情况，而表2.0列出了不同气体的对应的故障原因。
实际上，这些气体主要是存在于变压器中的绝缘油中，少量也可能溢出进入气体继电器中。大量的实践表明，在变压器中的各种气体所占比例，和变压器的整体故障情况之间存在着客观的联系。因此，定期对变压器中的企业成分进行测量，有利于及早发现充油电力设备中的潜在性问题。所以，这一技术的成功应用，有着重要的现实意义。
2油色谱异常案例分析故障具有非常重要的意义。
2.1故障经过
赣西电力公司的3号主变压器于1995年从德国引进，2011年6月进行大修。在维修期间，根据故障检测流程做了全面的预防性检测，检测报告显示的结果与过去检测结果无显著差异。2011年7月5日18时10分恢复正常工作，从7月11日起，跟踪设备发现其内部总烃浓度呈上升状态，7月16日12点10分进行了气体浓度取样化验，检测报告显示总烃浓度为821μL/L，7月20日15时20分再次进行取样化验，此时总烃浓度为919μL/L，表3列出了具体检测结果数据。为防止故障不断恶化，18时30分决定停止该设备的正常运转。按照20日12时30分的检测报告，变压器内的各种气体浓度已严重超标，显然变压器处于非正常运行状态。根据变压器气体异常故障对照表，经过分析发现变压器内部气体比值编码为011，测出故障温度大概在1200℃水平，因CO和CO无异常，可以判断故障未涉及固体绝缘。
2气体浓度与变压器运转之初相比没有明显差别，因此可以确定不存在固体绝缘故障。按照异常故障检测对比数据表：5月2日13时20分3号主变压器停止运行，但是其内部异常气体浓度仍然在上升，经过比对气体故障数据表，可以确定变压器内部故障与固定零配件没有直接关联，因此异常气体的扩散需要较长的时间。5月2日13时20分检测的油色谱结果以及4月8日20点和4月9日13点油色谱的检测结果属于缓慢变化问题。如果同系一类故障所为，相隔这么短的时间内两次油色谱数据不会出现这么小的差距。接下来对3号主变压的重要零配件逐一进行故障检测，结果没有发现明显异常情况，因此可以认为该异常气体的出现与固体绝缘没有直接关系。
2.2解体检查情况
在检测吊罩时发现3号主变压器C相中部的第一级铁芯部位出现灼烧痕迹，图1、2列出了具体故障细节。接下来对主变压器的铁芯进行了拆解检测，没有发现与油色谱异常升高关联的异常情况。经过综合异常情况复查发现，本次故障与主变压器的生产环节有显著关系，在安装过程中其绝缘垫将部分硅钢片挤压变形，因此硅钢片的导热性被大大削弱，一旦变压器连续工作五个小时以上时，其硅钢片的散热性就无法满足更高强度的散热要求，过高温度将硅钢片烧坏，导致叶片之间相互粘连，最终导致其旁边的铁芯被烧坏（图片2所示的绝缘垫块部分地方被烧坏是长时间受热导致，从而引起了早期变压器内部总烃气体浓度快速上升）。由于变压器内部硅钢片散出现非正常粘连，其附近的铁芯产生了若干个串联电路，因此当变压器正常工作时，其内部铁芯通过的强电流会造成巨大的非规则磁场，上述几个串联电路会产生较大感应电势，从而是绝缘薄弱处出现漏电情况。本次3号主变压器中总烃气体浓度出现异常上升，与漏电情况有重大关联性。
2.3修理后变压器运行状况及分析
赣西电力公司的3号主变压器是国产设备，其生产厂家已对其进行了维修保养，针对一些老化零件进行了更换和优化。2011年8月结束了所有检修工作并立即投入使用，初期系统运行平稳。2011年9月28日，3号主变压器正式开始负荷运转。10月12日18时，主变压器在工作负荷达到900MW时，其内部故障监测结果与检修前的故障特征十分吻合，且不存在其他异常情况。2011年10月18日，3号主变压器内部的总烃气体浓度出现快速上升状态，此次故障监测持续到11月中旬，下表4列出了详细的离线油色谱数据。
根据表4油色谱数据，分析结果如下：
1）经过分析变压器内部异常气体成分发现，主要气体成分是C2H2与CH4，另外有低浓度C2H2，因此可确定变压器内部最高温度超过650℃。
2）通过分析异常气体成分和占比情况，可以推断变压器故障与所带负荷有很大关联性，而这类故障与其内部金属配件温度过高有重大关系。
3）按照变压器的检修手册要求，对变压器内部所有关键零件进行了功能排查，其中铁芯功能正常，与绕组没有接触障碍情况。
4）经过分析发现异常气体中的烃类气体产生速率较快，因此可以推断其内部存在局部温度过高的问题，必须尽快解决。
2.4变压器吊罩检查情况
2011年10月6日，针对变压器吊罩进行了全面检查。根据检测手册对吊罩全部部位和性能进行了彻底检测，没有找到任何异常况。用白纱反复擦低压绕组下部引线接线板后，发现其出现4种不同色泽的黑色，但依然不能判断是否存在高温情况；邮箱附近的A相磁屏蔽绝缘效果较差（邮箱一侧与绝缘板有轻微触碰的情况，后来妥善修好）和上轭铁心变形不会导致异常气体浓度上升。其他部件没有发现存在异常情况。2011年10月7日，对吊罩进行了第二次全面检查，检查结果如下：
1）全部分开低压绕组的冷压接头的绝缘皮，全面查看后发现没有色泽异常，用手拉无松动感，测试其电阻值显示在正常值范围内（直流电阻正常范围在2.2μΩ与6.8μΩ之间）。
2）在对低压绕组上的导出接线头进行检查，均不存在任何异常情况。
3）对低压引线接线板进行全面检修，将焊隙过大部位全部重新焊接，从搜集和分析油色谱数据发现，变压器内部不存在高温异常情况。色谱监测数据见表5。
2.5变压器运行状况综合分析
根据变压器检修手册，开展了全面综合检修，总结经验如下：
1）变压器经过大修之后，虽然可正常运转，但依然存在产气速率较高的情况，经过油色谱分析初步判断由漏磁短路引起，不会对变压产生严重影响。
2）经过对9月28日提取的检测数据分析发现，3号主变压器出气速率过大与负荷存在明显关系。在连续大负荷时，产气量较大（11月25日至12月15日和12月26日至12月31日）；当负荷在700MW以下运行时，产气量相对较小（12月15日至12月25日）。
3）该变压器带正常负荷时产气率较高，不宜长期限制出力运行，应尽快找出产气点，进行彻底处理，消除隐患。
3结束语
当前，变压器故障检测主要依靠油色谱分析技术来实现，实践证明其能够有效诊断各种变压器常见故障。因此，可以考虑将油色谱安装到变压器内部，作为监测其故障的重要技术工具。 |
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