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論文摘要：電力變壓器故障檢測(cè)主要有電氣量檢測(cè)和化學(xué)檢測(cè)方法?；瘜W(xué)檢測(cè)主要是通過變壓器油中特征氣體的含量、產(chǎn)氣速率和三比值法進(jìn)行分析判斷，它對(duì)變壓器的潛伏性故障及故障發(fā)展程度的早期發(fā)現(xiàn)具有有效性。實(shí)際應(yīng)用過程中，為了更準(zhǔn)確的診斷變壓器的內(nèi)部故障，色譜分析應(yīng)根據(jù)設(shè)備歷史運(yùn)行狀況、特征氣體的含量等采用不同的分析模型確定設(shè)備運(yùn)行是否屬于正?；虼嬖跐摲怨收弦约肮收项悇e?！　≌撐年P(guān)鍵詞：變壓器　色譜分析　故障判別方法　　0. 引言　　變壓器故障診斷中應(yīng)綜合各種有效的檢測(cè)手段和方法，對(duì)得到的各種檢測(cè)結(jié)果要進(jìn)行綜合分析和評(píng)判，根據(jù)DL/T596—1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)順序，通過變壓器油中氣體的色譜分析這種化學(xué)檢測(cè)的方法，在不停電的情況下，對(duì)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷非常靈敏而有效。經(jīng)驗(yàn)證明，油中氣體的各種成分含量的多少和故障的性質(zhì)及程度直接有關(guān)，它們之間存在不同的數(shù)學(xué)對(duì)應(yīng)關(guān)系。　　Abstract：There are two main methods for fault detection of power transformer, electrical detection and chemical detection. Chemical detection is mainly production rate and the ratio of three to analysis and judge, through the transformer oil content of gas. It is effective to find transformer latent fault and fault degree in early stage. In the course of practical application, in order to diagnosis the internal transformer failure more accuray, Chromatographic analysis should be in accordance with the equipment previous running conditions, characteristics of the gas content and using different analysis model to determine whether the operation of equipment is normal or equipment exist latent fault and fault category. 　　Keywords：Transformer Chromatographic Analysis The Defect-judgement Method 　　1. 電力變壓器的內(nèi)部故障主要有過熱性、放電性及絕緣受潮等類型　　1.1 過熱性故障是由于設(shè)備的絕緣性能惡化、油等絕緣材料裂化分解。又分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類。裸金屬過熱與固體絕緣過熱的區(qū)別是以CO和CO2的含量為準(zhǔn)，前者含量較低，后者含量較高?！　?/font>1.2 放電性故障是設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電效應(yīng)（即放電）導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能惡化。又可按產(chǎn)生電效應(yīng)的強(qiáng)弱分為高能放電（電弧放電）、低能量放電（火花放電）和局部放電三種[1]?！　?/font>1.2.1 發(fā)生電弧放電時(shí)，產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體。這種故障在設(shè)備中存在時(shí)間較短，預(yù)兆又不明顯，因此一般色譜法較難預(yù)測(cè)?！　?/font>1.2.2 火花放電，是一種間歇性的放電故障。常見于套管引線對(duì)電位未固定的套管導(dǎo)電管，均壓圈等的放電;引線局部接觸不良或鐵心接地片接觸不良而引起的放電;分接開關(guān)撥叉或金屬螺絲電位懸浮而引起的放電等。產(chǎn)生氣體主要為乙炔和氫氣，其次是甲烷和乙烯氣體，但由于故障能量較低，一般總烴含量不高?！　?/font>1.2.3 局部放電主要發(fā)生在互感器和套管上。由于設(shè)備受潮，制造工藝差或維護(hù)不當(dāng)，都會(huì)造成局部放電。產(chǎn)生氣體主要是氫氣，其次是甲烷。當(dāng)放電能量較高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生少量的乙炔氣體。　　1.3 變壓器絕緣受潮時(shí)，其特征氣體H2含量較高，而其它氣體成分增加不明顯。　　值得注意的是，芳烴含量問題。因?yàn)樗哂泻芎玫?/font>“抗析氣”性能。不同牌號(hào)油含芳烴量不同，在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的氣體量不同。芳烴含量少的油“抗析氣”性能較差，故在電場(chǎng)作用下易產(chǎn)生氫和甲烷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)生成蠟狀物質(zhì)；而芳烴含量較多的絕緣油“抗析氣”性能較好，產(chǎn)生的氫氣和甲烷就少些，因此，具體判斷時(shí)要考慮這一因素的影響。[ 　　2. 色譜分析診斷的基本程序　　2.1 首先看特征氣體的含量。若H2、C2H2、總烴有一項(xiàng)大于規(guī)程規(guī)定的注意值的20%，應(yīng)先根據(jù)特征氣體含量作大致判斷，主要的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：①若有乙炔，應(yīng)懷疑電弧或火花放電；②氫氣很大，應(yīng)懷疑有進(jìn)水受潮的可能；③總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴很小或無，則是過熱的特征?！　?/font>2.2 計(jì)算產(chǎn)生速率，評(píng)估故障發(fā)展的快慢。　　2.3 通過分析的氣體組分含量，進(jìn)行三比值計(jì)算，確定故障類別?！　?/font>2.4 核對(duì)設(shè)備的運(yùn)行歷史，并且通過其它試驗(yàn)進(jìn)行綜合判斷?！　?/font>3. 油中主要?dú)怏w含量達(dá)到注意值時(shí)故障分析方法　　在判斷設(shè)備內(nèi)有*時(shí)，首先將氣體分析結(jié)果中的幾項(xiàng)主要指標(biāo)，（H2，∑CH，C2H2）與色譜分析導(dǎo)則規(guī)定的注意值（表1）進(jìn)行比較?！　”?/font>1 正常變壓器油中氣，烴類氣體含量的注意值　　氣體組分H2CH4C2H6C2H4C2H2總烴　　含量（10-6）1506040705150 　　3.1 當(dāng)任一項(xiàng)含量超過注意值時(shí)都應(yīng)引起注意。但是這些注意值不是劃分設(shè)備有*的*標(biāo)準(zhǔn)，因此，不能拿“標(biāo)準(zhǔn)”死套。如有的設(shè)備因某種原因使氣體含量較高，超過注意值，也不能斷言判定有故障，因?yàn)榭赡懿皇潜倔w故障所致，而是外來干擾引起的基數(shù)較高，這時(shí)應(yīng)與歷史數(shù)據(jù)比較，如果沒有歷史數(shù)據(jù)，則需要確定一個(gè)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)周期進(jìn)行追蹤分析。又如有些氣體含量雖低于注意值，但含量增長迅速時(shí)，也應(yīng)追蹤分析。就是說：不要以為氣體含量一超過注意值就判斷為故障，甚至采取內(nèi)部檢查修理或限制負(fù)荷等措施，是不經(jīng)濟(jì)的，而zui終判斷有*，是把分析結(jié)果值超過規(guī)定的注意值，（注意非故障性原因產(chǎn)生的故障氣體的影響，以免誤判），且產(chǎn)氣速率又超過10%的注意值時(shí)，才判斷為存在故障?！　?/font>3.2 注意值不是變壓器停運(yùn)的限制，要根據(jù)具體情況進(jìn)行判斷，如果不是電路（包括絕緣）問題，可以緩?fù)＿\(yùn)檢查?！　?/font>3.3 若油中含有氫和烴類氣體，但不超過注意值，且氣體成份含量一直比較穩(wěn)定，沒有發(fā)展趨勢(shì)，則認(rèn)為變壓器運(yùn)行正常?！　?/font>3.4 表1中注意值是根據(jù)對(duì)國內(nèi)19個(gè)省市6000多臺(tái)次變壓器的統(tǒng)計(jì)而制定的，其中統(tǒng)計(jì)超過注意值的變壓器臺(tái)數(shù)占總臺(tái)數(shù)的比例為5%左右?！　?/font>3.5 注意油中CO、CO2 含量及比值。變壓器在運(yùn)行中固體絕緣老化會(huì)產(chǎn)生CO和CO2。同時(shí)，油中CO和CO2的含量既同變壓器運(yùn)行年限有關(guān)，也與設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行負(fù)荷和溫度等因素有關(guān)，因此目前導(dǎo)則還不能規(guī)定統(tǒng)一的注意值。只是粗略的認(rèn)為，開放式的變壓器中，CO的含量小于300μl/L，CO2/CO比值在7左右時(shí)，屬于正常范圍；而密封變壓器中的CO2/CO比值一般低于7時(shí)也屬于正常值?！　?/font>3.6 應(yīng)用舉例　　3.6.1 濟(jì)源供電公司220KV虎嶺變電站3#主變，1978年生產(chǎn)，1980年投運(yùn)至今已運(yùn)行28年，接近設(shè)備的壽命期。從2004年開始的油色譜報(bào)告分析中就存在多種氣體含量超標(biāo)現(xiàn)象，具體數(shù)據(jù)見表2 　　表2 虎嶺變2#主變油色譜分析報(bào)告　　氣體　　成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫COCO2總烴日期　　含量ml/l23.0968.815.615.3123.9504.9840001032004.5.4 　　38.94111.88.947.2128.77907.75910166.92005.6.8 　　28.1490.087.225.5623.29705.550431312006.8.18 　　28.1164.56.45.0125.7680.749801292007.3.20 　　25.2375.807.126.319.5702.954321142007.11.5 　　18.7681.086.245.6314.76716.75680111.72008.3.10 　　對(duì)上述數(shù)據(jù)跟蹤分析,有不同程度乙炔、乙烯、總烴超過注意值，考慮變壓器運(yùn)行年限、內(nèi)部絕緣老化，結(jié)合外部電氣檢測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)為該變壓器可繼續(xù)運(yùn)行，加強(qiáng)跟蹤，縮短試驗(yàn)周期。目前此變壓器仍在線運(yùn)行。　　3.6.2 2003年4月15日,35KV黃河變電站1#主變預(yù)試時(shí)發(fā)現(xiàn)氫氣含量明顯增長。變壓器型號(hào)為：SL7-5000KVA/35，2001年8月投運(yùn)，具體色譜數(shù)據(jù)如下：　　氣體　　成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫COCO2總烴日期　　含量ml/l1.890.756.521.939.28562659.82002.5.5 　　2.261.657.333.98123.566925615.222003.4.15 　　分析結(jié)果:色譜分析顯示氫氣含量雖未超過注意值,但增長較快,為原數(shù)值的12倍,其它特征氣體無明顯變化,說明變壓器油中有水份在電場(chǎng)作用下電解釋放出氫氣，同時(shí)對(duì)油進(jìn)行電氣耐壓試驗(yàn)，擊穿電壓為28KV，微水測(cè)定為80ppm，進(jìn)一步驗(yàn)證油中有水份存在。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)防暴筒密封玻璃有裂紋，內(nèi)有大量水銹，外部水份通過此裂紋進(jìn)入變壓器內(nèi)部。經(jīng)處理后變壓器油中氫氣含量恢復(fù)正常?！　?/font>4 　　4.故障產(chǎn)氣速率判斷法方法　　4.1 實(shí)踐證明，故障的發(fā)展過程是一個(gè)漸進(jìn)的過程,僅由對(duì)油中溶解的氣體含量分析結(jié)果的值很難確定故障的存在和嚴(yán)重程度。因此，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)雖未達(dá)到氣體含量的注意值，但卻有較快的增長速率的低能量潛伏性故障，還必須考慮故障部位的產(chǎn)氣速率。根據(jù)GB/T7252—2001《變壓器油中溶解氣體分析判斷導(dǎo)則》中推薦通過產(chǎn)氣速率大小作為判斷故障的危害程度，對(duì)分析故障性質(zhì)和發(fā)展程度（包括故障源的功率、溫度和面積等）具有重要的意義。當(dāng)相對(duì)產(chǎn)氣速率（每運(yùn)行月某種氣體含量增加值占原有起始值的百分?jǐn)?shù)的平均值），總烴的產(chǎn)氣速率大于10%時(shí)應(yīng)引起注意，變壓器內(nèi)部可能有故障存在，如大于40μl/L/月可能存在嚴(yán)重故障。但是,對(duì)總烴起始含量很低的變壓器不易采用此判據(jù)[2]?！　?/font>4.2 根據(jù)總烴含量、產(chǎn)氣速率判斷故障的方法　　4.2.1 總烴的值小于注意值，總烴產(chǎn)氣速率小于注意值，則變壓器正常；　　4.2.2 總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率小于注意值，則變壓器有故障，但發(fā)展緩慢，可繼續(xù)運(yùn)行并注意觀察?！　?/font>4.2.3 總烴大于注意值，但不超過注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率為注意值的1～2倍，則變壓器有故障，應(yīng)縮短試驗(yàn)周期，密切注意故障發(fā)展；　　4.2.4 總烴大于注意值的3倍，總烴產(chǎn)氣速率大于注意值的3倍，則設(shè)備有嚴(yán)重故障，發(fā)展迅速，應(yīng)立即采取必要的措施，有條件時(shí)可進(jìn)行吊罩檢修[2]?！　?/font>4.2.5 應(yīng)用舉例　　2006年6月2日，濟(jì)源供電公司110KV星光變1#主變投運(yùn)，投運(yùn)時(shí)油色譜分析報(bào)告為: 　　氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫COCO2總烴　　含量ml/l0.160.13007.3710.89327.520.29 　　投運(yùn)后1個(gè)月，2006.7.21號(hào)開始跟蹤,具體所測(cè)數(shù)據(jù)如下: 　　氣體　　成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫COCO2總烴日期　　含量ml/l19.6948.184.830.9938.585501742006.7.21 　　16.5439.53.930.8531.879292612006.7.24 　　29.770.36.591.12641736661082006.8.18 　　28.1164.56.41.1152.71705721002006.8.28 　　33.980.17.891.21782526981232006.9.5 　　40119126.91072581800177.72006.9.13 　　分析結(jié)果:從7月～8月份跟蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為,特征氣體含量屬正常范圍,產(chǎn)氣速率較小,考慮是新投運(yùn)變壓器,繼續(xù)跟蹤運(yùn)行；9月份后發(fā)現(xiàn)乙烯、乙炔、總烴含量超過注意值，同時(shí)產(chǎn)氣速率超過15%，乙炔、氫氣增長較快。結(jié)合投運(yùn)時(shí)電氣交接試驗(yàn)情況，此變采用ABB油氣套管，且變壓器出廠時(shí)雖做局部放電試驗(yàn)，但油氣套管未進(jìn)工廠是在現(xiàn)場(chǎng)組裝的。由于變壓器套管直接與GIS設(shè)備連接，交接時(shí)無法進(jìn)行主變局放試驗(yàn)。通過特征氣體產(chǎn)生率、三比值法判斷內(nèi)部可能有火花放電存在，懷疑高壓引線與套管連接處可能存在缺陷。經(jīng)常規(guī)電氣試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，放油后檢查發(fā)現(xiàn)，套管未端屏蔽罩固定螺絲三個(gè)中有一個(gè)較松動(dòng)，但無明顯放電痕跡，緊固后對(duì)油進(jìn)行脫氣處理，主變?cè)囘\(yùn)至今色譜分析正常?！　?/font>5. 根據(jù)三比值法分析判斷方法　　所謂的IEC三比值法實(shí)際上是羅杰斯比值法的一種改進(jìn)方法。通過計(jì)算，C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的值，將選用的5種特征氣體構(gòu)成三對(duì)比值，對(duì)應(yīng)不同的編碼，分別對(duì)應(yīng)經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出的不同故障類型。應(yīng)用三比值法應(yīng)當(dāng)注意的問題：　　5.1 對(duì)油中各種氣體含量正常的變壓器，其比值沒有意義?！　?/font>5.2 只有油中氣體各成份含量足夠高（通常超過注意值），氣體成分濃度應(yīng)不小于分析方法靈敏度極限值的10倍[3]，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能進(jìn)一步用三比值法分析其故障性質(zhì)。如果不論變壓器是否存在故障，一律使用三比值法，就有可能將正常的變壓誤判斷為故障變壓器，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失[3]。　　5.3 應(yīng)用舉例　　2006年4月30號(hào)，110KV濟(jì)源變2#主變差動(dòng)、瓦斯動(dòng)作跳閘，油色譜分析報(bào)告為：　　氣體成份甲烷乙烯乙烷乙炔氫COCO2總烴日期　　含量ml/l117.44117.1514.7896.68612644.072697346.054.30 　　66.52165.8525.2971.16110.55612.785318.9328.225.9 　　分析結(jié)果：變壓器差動(dòng)、瓦斯繼電器同時(shí)動(dòng)作，甲烷、乙烯、乙炔、氫氣、總烴含量均超過注意值數(shù)倍，可直接采用三比值法判斷故障類型。查編碼為102，屬高能放電故障，可能會(huì)出現(xiàn)工頻續(xù)流放電、繞組之間或繞組對(duì)地之間的絕緣油發(fā)生電弧擊穿、調(diào)壓開關(guān)切斷電源等；結(jié)合外部電氣試驗(yàn)測(cè)得B相高壓繞組直流電阻不平衡率達(dá)25%，初步判斷為B相繞組有嚴(yán)重電弧故障。吊罩檢查發(fā)現(xiàn)B相高壓繞組中性點(diǎn)處出現(xiàn)嚴(yán)重匝間短路，并有電弧放電痕跡，主變本體損壞嚴(yán)重?！　?/font>6. 結(jié)束語　　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?！　⒖嘉墨I(xiàn)：　　1、譚志龍等編，電力用油（氣）技術(shù)問答，中國電力出版社[M]，2006：89 　　2、王曉鶯等編著，變壓器故障與監(jiān)測(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2004.3：51 　　3、董其國編著，電力變壓器故障與診斷，中國電力出版社[M]，2000：43 信息來源：中國論文下載中心