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油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)在變壓器作業(yè)的勘驗實踐
點擊次數:3342 更新時間:2014-03-06

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

    這些氣體主要是乙炔(C2H2)、氫氣(H2)、氧氣(O2)、氮氣(N2)、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,運行時間及變壓器的構造及容量各異,但是試驗和現場實際經驗表明,產生的氣體成分與故障之間卻有著極其密切的關系,即氣體的性質、特征和它所占比例的多少,能夠反映出故障的性質及其嚴重程度。

    用油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)檢測變壓器,首先應判明變壓器內部是否存在著故障,特別是處于起始階段的潛伏性故障,進而確定故障的部位。潛伏性故障的初始階段一般為低溫熱點,在一定條件下發(fā)展為高溫熱點,繼而迅速發(fā)展為放電性熱點,終造成設備損壞的嚴重后果。

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

    依據大量的現場分析和變壓器的模擬試驗,歸納出氣體成分與故障之間的相互關系,見表1。

變壓器部分放電(局部放電)時產生大量的氫(H2)、甲烷(CH4)和乙炔(C2H2),當有擊穿時產生較多的一氧化碳(CO),當涉及紙熱變質時會產生二氧化碳(CO2)。主要故障類型表現在金屬過熱而產生放電,并且擴大到固體絕緣物,屬于接點至線圈、匝層間的故障。

    變壓器局部過熱時,會產生較多的氫(H2)、乙炔(C2H2)、二氧化碳(CO2),主要故障表現在鐵芯部分,由于穿釘絕緣過熱引起炭化,致使鐵芯多點接地,造成鐵芯故障。變壓器正常運行時不允許鐵芯接地,因為其繞組周圍存在著交變磁場,受電磁感應作用,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,使鐵芯對地產生懸浮電位。由于鐵芯及其它金屬構件與繞組的距離不相等,使各構件之間存在著電位差。當2點之間的電位差達到能夠擊穿其絕緣層時,便產生火花放電,這種放電是斷續(xù)的,長期下去對變壓器油和固體絕緣都有不良影響。為了消除這種現象,把鐵芯與外殼可靠地連接起來,使它與外殼等電位。但當鐵芯或其它金屬構件2點或多點接地時,接地點就會形成閉合回路,造成環(huán)流,引起局部過熱,導致油分解,絕緣性能下降,嚴重時會使鐵芯硅鋼片燒壞,造成變壓器重大事故,所以變壓器鐵芯只能1點接地。

    絕緣物的熱分解產生氫(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。

    這些相互關系在具體運用中,還應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,當放電影響到導體和紙的絕緣時,一氧化碳(CO)的含量很高;當放電發(fā)生在繞組時,屬于固體絕緣熱分解,瓦斯繼電器內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一步判斷故障的性質和原因。

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

    故障變壓器經吊芯處理后的結果說明,氣相色譜法在帶電情況下判斷準確性高,而且簡便迅速,現將氣體分析列于表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(乙炔從無到有是個突變),各種氣體不斷增長,說明有固體絕緣物過熱,變壓器內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:由于產生瓦斯,繼電器突然動作發(fā)出信號,取樣分析各種氣體都很高,根據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,油中氣體無法預知。通過對這臺變壓器的吊芯處理,各種氣體明顯減少,乙炔消失。監(jiān)督運行中也未發(fā)現任何異?,F象,到目前為止運行狀態(tài)良好,說明故障判斷是準確的。

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

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