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油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在變壓器作業(yè)的勘驗(yàn)實(shí)踐
點(diǎn)擊次數(shù):3348 更新時(shí)間:2014-03-06

    變壓器故障產(chǎn)生氣體的特征當(dāng)變壓器存在潛伏性故障時(shí),必然使油和固體絕緣物高溫裂解,析出與故障形成有關(guān)的各種氣體,這些氣體(可燃的和不可燃的)伴隨著故障而產(chǎn)生和發(fā)展。也就是說,大部分充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障,在產(chǎn)生和發(fā)展過程中,總要長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生各種氣體物質(zhì)。

    這些氣體主要是乙炔(C2H2)、氫氣(H2)、氧氣(O2)、氮?dú)猓∟2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)等。盡管變壓器的品種不同,使用的絕緣材料不一,運(yùn)行時(shí)間及變壓器的構(gòu)造及容量各異,但是試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明,產(chǎn)生的氣體成分與故障之間卻有著極其密切的關(guān)系,即氣體的性質(zhì)、特征和它所占比例的多少,能夠反映出故障的性質(zhì)及其嚴(yán)重程度。

    用油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)變壓器,首先應(yīng)判明變壓器內(nèi)部是否存在著故障,特別是處于起始階段的潛伏性故障,進(jìn)而確定故障的部位。潛伏性故障的初始階段一般為低溫?zé)狳c(diǎn),在一定條件下發(fā)展為高溫?zé)狳c(diǎn),繼而迅速發(fā)展為放電性熱點(diǎn),終造成設(shè)備損壞的嚴(yán)重后果。

    故障類型用油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)變壓器潛伏性故障,是快速準(zhǔn)確的有效方法之一。由于變壓器故障的出現(xiàn),必然產(chǎn)生相應(yīng)的氣體,而各種氣體的含量多少與故障的嚴(yán)重程度有關(guān),這也就成為根據(jù)變壓器油中溶解氣體的質(zhì)(成分)和量(濃度)的變化來判斷故障的理論根據(jù)。

    依據(jù)大量的現(xiàn)場(chǎng)分析和變壓器的模擬試驗(yàn),歸納出氣體成分與故障之間的相互關(guān)系,見表1。

變壓器部分放電(局部放電)時(shí)產(chǎn)生大量的氫(H2)、甲烷(CH4)和乙炔(C2H2),當(dāng)有擊穿時(shí)產(chǎn)生較多的一氧化碳(CO),當(dāng)涉及紙熱變質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳(CO2)。主要故障類型表現(xiàn)在金屬過熱而產(chǎn)生放電,并且擴(kuò)大到固體絕緣物,屬于接點(diǎn)至線圈、匝層間的故障。

    變壓器局部過熱時(shí),會(huì)產(chǎn)生較多的氫(H2)、乙炔(C2H2)、二氧化碳(CO2),主要故障表現(xiàn)在鐵芯部分,由于穿釘絕緣過熱引起炭化,致使鐵芯多點(diǎn)接地,造成鐵芯故障。變壓器正常運(yùn)行時(shí)不允許鐵芯接地,因?yàn)槠淅@組周圍存在著交變磁場(chǎng),受電磁感應(yīng)作用,高壓繞組與低壓繞組之間、低壓繞組與鐵芯之間、鐵心與外殼之間都存在著寄生電容。帶電繞組通過寄生電容的藕合作用,使鐵芯對(duì)地產(chǎn)生懸浮電位。由于鐵芯及其它金屬構(gòu)件與繞組的距離不相等,使各構(gòu)件之間存在著電位差。當(dāng)2點(diǎn)之間的電位差達(dá)到能夠擊穿其絕緣層時(shí),便產(chǎn)生火花放電,這種放電是斷續(xù)的,長(zhǎng)期下去對(duì)變壓器油和固體絕緣都有不良影響。為了消除這種現(xiàn)象,把鐵芯與外殼可靠地連接起來,使它與外殼等電位。但當(dāng)鐵芯或其它金屬構(gòu)件2點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí),接地點(diǎn)就會(huì)形成閉合回路,造成環(huán)流,引起局部過熱,導(dǎo)致油分解,絕緣性能下降,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鐵芯硅鋼片燒壞,造成變壓器重大事故,所以變壓器鐵芯只能1點(diǎn)接地。

    絕緣物的熱分解產(chǎn)生氫(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2),由線圈局部散熱不良引起,屬于固體絕緣過熱故障。

    這些相互關(guān)系在具體運(yùn)用中,還應(yīng)考慮瓦斯繼電器中的氣體是否存在一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),如果存在,表明有固體絕緣的熱分解,當(dāng)放電影響到導(dǎo)體和紙的絕緣時(shí),一氧化碳(CO)的含量很高;當(dāng)放電發(fā)生在繞組時(shí),屬于固體絕緣熱分解,瓦斯繼電器內(nèi)氣體含有較高的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。所以瓦斯繼電器中的氣體能幫助進(jìn)一步判斷故障的性質(zhì)和原因。

    加強(qiáng)色譜分析的監(jiān)督作用多年來利用氣相色譜分析絕緣油中溶解氣體,檢測(cè)充油電氣設(shè)備內(nèi)部早期故障,已成為變壓器等充油電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督的重要手段之一。利用油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)許多變壓器存在潛伏性故障。經(jīng)過多次跟蹤分析,故障判斷與吊芯處理結(jié)果基本相符,說明氣相色譜分析是監(jiān)督變壓器運(yùn)行狀態(tài)行之有效的測(cè)試方法。

    故障變壓器經(jīng)吊芯處理后的結(jié)果說明,氣相色譜法在帶電情況下判斷準(zhǔn)確性高,而且簡(jiǎn)便迅速,現(xiàn)將氣體分析列于表2、表3。

    從表2中氣體變化可以看出:氫(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)總烴含量增大,且有乙炔(C2H2)生成(乙炔從無到有是個(gè)突變),各種氣體不斷增長(zhǎng),說明有固體絕緣物過熱,變壓器內(nèi)部油和紙中形成電弧。通過吊芯檢查,故障判斷基本相符。故障原因:在電流流過的紙板和外殼間形成電弧。

    表3故障是:由于產(chǎn)生瓦斯,繼電器突然動(dòng)作發(fā)出信號(hào),取樣分析各種氣體都很高,根據(jù)所含氣體的成分推斷:此故障屬于電弧放電,它是突發(fā)性的,油中氣體無法預(yù)知。通過對(duì)這臺(tái)變壓器的吊芯處理,各種氣體明顯減少,乙炔消失。監(jiān)督運(yùn)行中也未發(fā)現(xiàn)任何異?,F(xiàn)象,到目前為止運(yùn)行狀態(tài)良好,說明故障判斷是準(zhǔn)確的。

    分析油中溶解氣體的目的是為了了解設(shè)備運(yùn)行狀況,了解故障原因,預(yù)測(cè)近期狀態(tài),以便將充油電器設(shè)備的檢修方式由傳統(tǒng)的定期預(yù)防性檢修改為狀態(tài)檢測(cè)維修,這就是油中溶解分析的主要任務(wù)。多年來,用氣相色譜分析對(duì)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)行監(jiān)督,檢測(cè)出多臺(tái)變壓器內(nèi)部有不同程度的潛伏性故障,經(jīng)過及時(shí)對(duì)吊芯處理,消除隱患,防止了事故的發(fā)生。因此,用色譜分析方法檢測(cè)變壓器潛伏性故障是有效和可靠的。

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