談談電力專用氣相色譜儀是如何判斷變壓器故障的
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電力專用氣相色譜儀對于輸變電站、絕緣油生產企業和充油電器設備廠家來說,絕緣油色譜分析是判斷變壓器故障的重要手段。其原理是當變壓器發生故障時,由于電、熱化學作用,部分烷烴、環烷烴會斷鏈,從而分解出低分子的H2、CH4、C2 H2等氣體。通過檢測這些分解特征氣體在絕緣油中的含量,間接判斷出故障嚴重程度和故障部位。但導則中特征氣體判別法和三比值法在實際工作中常常會給沒有經驗的分析工作者誤導,因此較為準確地判斷變壓器類設備的故障是絕緣油色譜分析工作者必備的能力,譜析儀器作為生產廠家有必要對氣相色譜儀分析試驗變壓器類設備故障的方法和步驟一一介紹,希望對大家有所幫助和啟發。
1、色譜分析判斷變壓器電氣故障類型
1.1、放電類故障
1.1.1、局部放電故障
在高電壓的作用下,絕緣結構內部的氣隙、油膜或導體的邊緣發生非貫穿性的放電現象稱為局部放電。一般來說,當油中存在氣泡或固體絕緣材料中存在空穴或空腔時,由于氣體的介電常數小,在交流電壓下所承受的場強高,但其耐壓強度卻低于油和紙絕緣材料,在氣隙中容易首先引起放電。另外,還受外界環境條件的影響。如油處理不徹底,運行時油中析出氣泡等,氣泡在上升的電場強度比較大的地方就會引起放電。
1.1.2、低能放電故障
故障點固定且能量大于10-6 C時,一般會產生持續的火花放電。常見的火花放電一是由懸浮電位引起的。一般個別金屬部件由于結構原因,或運輸過程和運行中造成接觸不良或斷開,會形成懸浮電位。具有懸浮電位的物體附近的場強較集中,會形成懸浮電位而引起火花放電;另外常見的變壓器發生火花放電故障的主要原因是油中雜質的影響。在強電場中雜質會被極化,于是放電首先從這部分油中開始發生和發展,油在高場強下游離而分解出氣體,使氣泡增大,游離又增強。而后逐漸發展,使整個油間隙在氣體通道中發生火花放電,所以,火花放電也可能在較低的電壓下發生。
1.1.3、電弧放電故障
電弧放電是高能量放電,常以繞組匝層間絕緣擊穿為多見,其次為引線斷裂或對地閃絡等故障,有時也見于雷擊故障。電弧放電故障由于放電能量密度大,故產氣急劇。由于電弧沖擊電介質,使絕緣紙穿孔、燒焦或炭化,使金屬材料變形或熔化燒毀,嚴重時會造成設備燒損,甚至發生爆炸事故。
3種放電形式既有區別又有一定的聯系,區別是指放電能級和產氣組分,聯系是指局部放電是其他兩種放電的前兆,而后者又是前者發展后的一種必然結果。由于變壓器內出現的故障,常處于逐步發展的狀態,同時大多不是單一類型的故障,往往是—種類型伴隨著另一種類型,或幾種類型同時出現。
1.2、過熱類故障
1.2.1、低溫過熱
一般過熱點溫度低于300℃的過熱稱為低溫過熱。常見的原因有變壓器由于負荷過大或者設計不合理導致的運行溫度長期高于正常值,鐵心多點接地有時也會引起此類故障。
1.2.2、高溫過熱
一般熱點溫度高于700℃的過熱稱為高溫過熱,通常是變壓器引線等大電流導通的部分接觸不良等故障引起的。
1.3、其他故障
這類故障包括潛油泵葉片與蝸殼摩擦、潛油泵電源線放電等潛油泵類故障,以及在變壓器外殼上進行焊接等作業時引起的色譜異常等偽故障。
2、故障判斷的一般步驟
(1)變壓器油溶解氣分析氣相色譜儀通過C2H2的含量和歷史值的對比,判斷設備放電故障和過熱故障;
(2)在判斷放電故障時通過H2和CH4的比例關系判斷放電能量。特別針對電弧放電判斷,要以C2H2的絕對值變化為主;
(3)通過總烴的增長判斷過熱故障,再通過C2H4在總烴中的占比判斷過熱程度。一般的高溫過熱有時伴有微量C2H2產生。
3、色譜數據異常故障判斷需要注意的問題
(1)判斷故障優先用特征氣體判別法,尤其重視C2H2對故障判別的意義;
(2)使用導則推薦的三比值法時,將故障氣體各組分值減去最近一次色譜分析正常的對應組分值后再計算三比值。對于C2H2含量極大(>100×10-6)或含量極小(<0.5×10-6)時,不宜使用三比值法判定故障;
(3)重視產氣速率對故障判斷的意義,尤其是高溫過熱故障;
(4)對于瓦斯繼電器聚集有氣體的故障變壓器,要將瓦斯繼電器中的氣體采樣并進行色譜分析,而后將色譜數據按照奧斯瓦爾德系數模擬還原到油中,若C2 H2、H2等特征氣體含量明顯高于油中對應氣體含量,可以判別是急性故障,要特別予以重視;
(5)對于單一C2H2超標,其他組分無異常的,要了解變壓器殼體是否有焊接作業,變壓器油是否受到污染。強油循環的變壓器要通過啟停潛油泵來判斷是否是潛油泵故障帶來的影響。
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