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色譜分析法在變壓器故障診斷中的應(yīng)用
永城職業(yè)學(xué)院 上官文杰 2020/3/5 18:58:26
【摘要】應(yīng)用變壓器油中溶解氣體色譜分析，可以準(zhǔn)確地判斷變壓器故障性質(zhì)和嚴(yán)重程度他是早期發(fā)現(xiàn)變壓器潛伏性故障的一種有效方法，也是色譜分析法的特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】變壓器；色譜分析；判斷；故障
1.概述：
電力變壓器是一種靜置電器，它能把交流電進(jìn)行電壓升高或降低。變壓器在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，由于受到溫度、環(huán)境、濕度以及絕緣和線路老化等原因的影響，難免會(huì)發(fā)生故障，從而給用戶的生產(chǎn)生活帶來(lái)許多的不良影響。因此，為了提高電力變壓器安全運(yùn)行的可靠性，提高經(jīng)濟(jì)效益，需要對(duì)變壓器進(jìn)行日常維護(hù)檢修。而其中變壓器有色譜分析是目前對(duì)變壓器類(lèi)設(shè)備在出廠，運(yùn)行和檢修各階段進(jìn)行檢測(cè)的一項(xiàng)重要手段。多年以來(lái)，油中溶解氣體分析作為故障診斷的常用工具，用于判斷油紙絕緣電氣設(shè)備的運(yùn)行情況。CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO、和CO2等特征氣體在油中的含量可以作為油紙絕緣電氣設(shè)備內(nèi)部故障診斷的指標(biāo) 。變壓器內(nèi)部在不同故障下產(chǎn)生有不同的特征氣體，采用油色譜分析可以及早檢測(cè)出變壓器在電場(chǎng)以及負(fù)載作用下因故障而產(chǎn)生的溶解在油中的特征氣體。通過(guò)分析，可發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，避免事故擴(kuò)大，保證變壓器正常運(yùn)行。
2.變壓器常見(jiàn)故障：
電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，常見(jiàn)的故障和異�，F(xiàn)象有：
1）變壓器在停運(yùn)后送電時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)電壓不正常。例如，兩相高一相低或者三相電壓都過(guò)高而致使部分用電設(shè)備燒毀。
2）高壓熔斷絲熔斷，送不上電。
3）變壓器聲音不正常。
4）高壓接線柱燒壞，高壓套管有嚴(yán)重破損。
5）在正常冷卻情況下，變壓器溫度失常并且不斷上升。
6）油色變化過(guò)甚，油內(nèi)出現(xiàn)炭質(zhì)。
7）變壓器發(fā)出噪聲，從安全氣道、儲(chǔ)油柜向外噴油，油箱及散熱管變形、漏油、滲油等 。
3.色譜法判斷變壓器故障的方法及步驟：
3.1 根據(jù)油中氣體含量限值進(jìn)行判斷
正常運(yùn)行的變壓器油中氣體含量很少，其中可燃性氣體的含量更低，僅占總量的0.01%～0.1%；有輕度故障的變壓器可燃性氣體的含量在0.5%以上 ，按照GB/T7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，以H2、總烴、C2H2、CO和CO2等特征氣體的含量作為故障情況判斷的指標(biāo)。運(yùn)行中，變壓器油中H2和烴類(lèi)氣體含量一般不應(yīng)大于表-1中所列的數(shù)值。
表-1 變壓器油中溶解氣體含量限值
氣體組分 H2 C2H2 CO+CO2
含量（μL/L） 150 1 150
變壓器的絕緣系油紙組合絕緣。內(nèi)部潛伏性故障產(chǎn)生的烴類(lèi)氣體來(lái)源于油紙絕緣的熱分解。鼓掌性質(zhì)不同，分解產(chǎn)生的烴類(lèi)氣體也不同。當(dāng)產(chǎn)生故障時(shí)，變壓器油和固體絕緣材料在熱和電場(chǎng)或電磁作用下，將產(chǎn)生各種氣體，并溶解在變壓器油中。當(dāng)一種或幾種溶解氣體的含量超過(guò)表-1所列正常值時(shí)，可利用表-2判斷故障的性質(zhì)。
表-2 判斷故障性質(zhì)的方法
故障性質(zhì) 特征氣體的特點(diǎn)
一般過(guò)熱故障 總烴較高，CH4和C2H4為主要成分C2H2﹤1μL/L
嚴(yán)重過(guò)熱故障 總烴高，CH4和C2H4為主要成分，H2含量較高，C2H2﹥1μL/L，但未占總烴的主要成分
局部放電 總烴不高，H2﹥150μL/L， CH4占總烴的主要成分
火花放電 總烴不高，C2H2﹥10μL/L H2含量較高
電弧放電 總烴高，C2H2高H2，并購(gòu)成烴中的主要成分，含量較高
3.2 三比值法判斷變壓器故障
三比值法是指用C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6三項(xiàng)比值的不同結(jié)果對(duì)應(yīng)不同的編碼來(lái)判斷變壓器的故障情況，表-3為三比值法的編碼規(guī)則，表-4為判斷故障的三比值法。
表-3 三比值法的編碼規(guī)則
表-4 判斷故障的三比值法
3.3 根據(jù)故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率判斷故障
產(chǎn)氣速率對(duì)反映故障的存在、嚴(yán)重程度及其發(fā)展趨勢(shì)更加直接明顯，可以進(jìn)一步確定故障的有無(wú)及性質(zhì)。它包括絕對(duì)產(chǎn)氣速率和相對(duì)產(chǎn)氣速率兩種 。為了準(zhǔn)確判斷故障，還要考慮故障的發(fā)展趨勢(shì)。故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率的快慢與故障能量的大小有關(guān)，只能采用絕對(duì)產(chǎn)氣速率來(lái)判斷。
其計(jì)算方法為：Xa=(A2-A1)·G/(Δt·d)
式中（未完，下一頁(yè)）
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