變壓器油中溶解氣體分析與故障診斷論文
摘要:在電力系統(tǒng)的各種電氣設(shè)備中,變壓器是其重要的組成部分。采用油中溶解氣體分析(DGA)技術(shù)對(duì)變壓器故障進(jìn)行早期故障診斷,可減少變壓器不必要的事故停用,對(duì)保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行有較大的作用。文章對(duì)變壓器油中溶解氣體的組分及故障診斷方法進(jìn)行了分析討論。
關(guān)鍵詞:變壓器;油中溶解氣體;故障診斷
變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備,用途非常廣泛。變壓器內(nèi)的絕緣油和有機(jī)絕緣材料隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,在熱和電的長(zhǎng)期作用下會(huì)逐漸老化和分解,并產(chǎn)生極少量的氣體,這些油中溶解氣體包括氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳等。但是,當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí),油中氣體的含量就會(huì)發(fā)生很大的變化。隨著故障的發(fā)展,當(dāng)產(chǎn)氣量大于溶解量時(shí),便有一部分氣體以游離氣體的形態(tài)釋放出來(lái)。實(shí)踐證明,絕大多數(shù)的變壓器初期缺陷都會(huì)出現(xiàn)早期跡象,因此,測(cè)量分析溶解于油中的氣體含量就能盡早的發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障。
1油中溶解氣體的成分分析
變壓器絕緣材料熱分解所產(chǎn)生的可燃和非可燃性氣體達(dá)20種左右。因此,為了有利于變壓器內(nèi)部故障判斷,選定必要的氣體作為分析對(duì)象是很重要的。目前國(guó)內(nèi)外所分析的氣體對(duì)象是不統(tǒng)一的,我國(guó)按DL/722-2000要求一般分析9種或8種氣體,最少必須分析七種氣體。變壓器中的故障特征氣體種類(lèi)為:O2、N2、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2。以這九種氣體作為分析對(duì)象的原因見(jiàn)如下:O2主要了解脫氣程度和密封好壞;N2主要了解氮?dú)怙柡统潭?H2主要了解熱源溫度或有沒(méi)有局部放電;CO2主要了解固體絕緣老化或平均溫度是否高;CO主要了解固體絕緣有無(wú)熱分解;CH4、C2H6、C2H4三種氣體主要了解熱源溫度;C2H2主要了解有無(wú)放電或高溫?zé)嵩础?/p>
2變壓器內(nèi)部常見(jiàn)故障與油中溶解氣體的關(guān)系
變壓器內(nèi)部常見(jiàn)故障可大致分為電性故障和熱性故障兩種。油中溶解的氣體可反映故障點(diǎn)引起的周?chē)�、紙絕緣的電、熱分解本質(zhì)。氣體特征隨故障類(lèi)型、故障能量及其涉及的絕緣材料的不同而不同,即故障點(diǎn)產(chǎn)生烴類(lèi)氣體的不飽和度與故障源的能量密度之間有密切的聯(lián)系。如電性故障分高能量放電和低能量放電兩種類(lèi)型,高能量放電所產(chǎn)生的特征氣體是C2H2和H2,而低能量放電所產(chǎn)生的特征氣體主要是H2和CH4;熱性故障所產(chǎn)生的特征氣體以CH4和C2H4為主。
3 變壓器故障診斷方法
3.1故障嚴(yán)重程度診斷
對(duì)變壓器進(jìn)行早期故障診斷時(shí),除考慮氣體含量外,還需考慮氣體的產(chǎn)氣率,根據(jù)產(chǎn)氣速率來(lái)判斷變壓器內(nèi)部故障的發(fā)展趨勢(shì)。實(shí)際分析時(shí),是以油中溶解氣體含量和產(chǎn)氣速率都超過(guò)其注意值時(shí),判定為存在故障。絕對(duì)產(chǎn)氣速率的計(jì)算式如下:
r■=■×■⑴
式中,ra為絕對(duì)產(chǎn)氣率,ml/d ;ci1 ,ci2 分別表示第一次取樣和第二次取樣測(cè)得油中組分i 氣體濃度,?滋L/L ; △t 表示二次取樣間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間, d;m 表示變壓器總油量, t; ?籽表示油的密度,t/m3 。該計(jì)算式?jīng)]有考慮氣體的逸散損失,對(duì)于開(kāi)放式變壓器,這種氣體逸散損失是不可忽視的,計(jì)算式(1)只適用于封閉油箱或隔膜密封變壓器。變壓器絕對(duì)產(chǎn)氣率注意值如表1所示。
絕對(duì)產(chǎn)氣率表示法具有計(jì)算方法簡(jiǎn)單、能直接反映出故障性質(zhì)和發(fā)展程度等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)踐中得到了應(yīng)用。
3.2故障類(lèi)型診斷方法
�、偃戎捣āＨ戎捣ㄊ侵覆捎梦宸N特征氣體的三對(duì)比值,以不同的三對(duì)比值和不同的比值范圍來(lái)進(jìn)行編碼,來(lái)判斷變壓器的故障。三比值法的編碼規(guī)則和故障類(lèi)型判斷分別如表2和表3。
在應(yīng)用三比值法時(shí)要注意的是,只有當(dāng)油中氣體和產(chǎn)氣速率超標(biāo)時(shí)才能應(yīng)用三比值法,對(duì)于氣體含量和產(chǎn)氣速率正常的變壓器,比值沒(méi)有意義。
�、谌戎捣ǖ牟蛔恪Ｄ壳癉L/T722-2000已推薦表2和表3的三比值法作為設(shè)備內(nèi)部故障診斷的主要方法,此方法可以簡(jiǎn)單、有效的判斷變壓器的故障,但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些不足。例如“編碼盲點(diǎn)”問(wèn)題,對(duì)于有些編碼,找不到對(duì)應(yīng)的故障;對(duì)于復(fù)合故障的判別,也不令人滿意;而且,三比值法只能大致判斷出故障的性質(zhì),無(wú)法確定故障發(fā)生的部位,因而無(wú)法提出具有針對(duì)性的維修措施以迅速排除故障。雖然三比值法有上述一些缺點(diǎn),但是三比值法作為一種有效診斷變壓器內(nèi)部故障的方法的重要性是毋容置疑的。
4變壓器故障診斷步驟
根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行內(nèi)部故障診斷時(shí),應(yīng)按如下思路進(jìn)行診斷:判斷有無(wú)故障;判斷故障類(lèi)型:如低溫過(guò)熱、高能量發(fā)電等;診斷故障的狀況:故障功率、故障源面積、故障點(diǎn)部位、嚴(yán)重程度等;提出處理措施:如能否正常運(yùn)行,繼續(xù)運(yùn)行能否保證設(shè)備本身的安全性,或是否需要停運(yùn)檢修等。當(dāng)通過(guò)氣相色譜儀分析得出油中氣體含量數(shù)據(jù)之后,建議按圖1進(jìn)行變壓器內(nèi)部狀況的診斷。
5結(jié)語(yǔ)
油中溶解氣體分析的目的是用來(lái)檢測(cè)變壓器內(nèi)部是否存在潛伏性故障,了解故障發(fā)生的原因、類(lèi)型和嚴(yán)重程度,并預(yù)測(cè)設(shè)備的未來(lái)狀態(tài)。但造成油中溶解氣體增長(zhǎng)的原因多種多樣,如有時(shí)油中故障特征氣體的產(chǎn)生與運(yùn)行和檢修有關(guān)。因此,當(dāng)根據(jù)油中氣體分析認(rèn)為可能存在內(nèi)部故障時(shí),還應(yīng)結(jié)合電氣、化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行檢修史,以及外部檢查等進(jìn)行綜合判斷。這樣,不僅有助于明確故障類(lèi)型,而且也有利于對(duì)故障部位做出估計(jì)。
參考文獻(xiàn):
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