应用油中溶解气体分析法判断变压器故障.pdf

A 安 全 生 产 nquans hengchan 电力安全技术第8卷 (2006年第1期) 应用一油中溶解气分析法 断变属器 王美荣， 付丽君 (街州电力局，浙江 衡州324002) 摘要通过对变 压器油的特性分析， 说明油中溶解气 体分析法检测、 诊断变 压器等充油设备内 部 潜伏故障的机理， 列举了 几个实际工作中正确消除缺陷的例子， 介绍了 油中溶解气 体分析法在变 压器故障 综合判断中的具体应用， 并提出实际工作中 使用 变 压器油中溶解气 体分析和判断导则应注意的问 题。 关键词)变 压器; 特征气 体; 故障 油中溶解气体分析法是用气相色谱法对不停电 情况下所采集的变压器内的油样进行溶解气体分析， 并根据分析结果来判断变压器状态的一种方法。 众 所周知，变压器内部的故障不发展到一定的程度， 其电气特性不会发生质的改变， 因此电气试验的电 气量不能充分体现变压器的状态。 而根据油中溶解 气体的含量来分析诊断变压器内部的潜伏性故障则 灵敏有效，是电气试验无法比拟的。 1 根据油中溶解气体进行变压器故障诊断 变压器油是由具有不同键能的化学键键合在一 起的碳氢化合物分子组成的。 它作为良 好的介质材 料在变压器中起绝缘、 散热、灭弧等作用， 并有其 特殊的性能。 在正常运行条件下， 变压器油和固体绝缘材料 由于受到电场、热、水分、氧的作用，随时间而发 生速度缓慢的老化现象， 产生少量的氢、 低分子烃 类气体和碳的氧化物等。 当变压器在故障状态下运行时， 故障点周围的 变压器油温度升高， 其化学键断裂， 形成多种特征 气体。 因不同键能的化学键在高温下有不同的稳定 性， 根据热力动力学原理， 油裂解时生成的任何一 法人和个体业主， 要分期分批依法进行强制性安全 培i11 1。 2.6加强安监队伍建设 在县以上人民政府成立安全生产监督管理机 构， 是 安全生产法 明确规定的。 但从一些市、 县 的安监机构建设情况看， 还有相当大的差距， 必须 切实加以改变。 (1) 完善机构。各级党委、政府要从适应新形 势下安全生产监管工作的需要出发， 完善安全生产 监管机构建设。同时， 有关行业主管部门也要健全 安全监管机构， 配备必要的专职安全生产监管人员。 要加强基层安全监管网络建设， 设立隶属于县安全 监管部门的派出机构， 村(居)也要设立兼职安全生 产监管员。各类经济开发区、 工业园区等均应设立 相应的安全生产监管机构。 (2) 加强建设。各级安监部门 要不断深化人事 制度改革， 积极推进双向选择、竞争上岗、任期目 标责任制、试用期制等竞争激励机制， 优化岗位和 人员结构、 盘活人才资源， 尽快建立精简统一、 科 学高效的内部管理机制。 一口一 (3) 抓好培训。要加强对监管人员的政治思想 教育， 提高监管队伍的整体素质和战斗力， 使他们 做到秉公执法、 勤政廉政， 切实履行安全监管职责。 要针对安全生产监督管理的新形势、 新变化， 开展 多种形式的培训活动， 使安监人员掌握现代经济知 识，不断提高业务能力。 (4) 强化职能。要从单纯的安全生产工作协调 机构向行政执法转变， 依法强化安全生产监管机构 的执法主体地位， 把行政执法作为安全生产监管部 门的基本职能， 把主要精力放在安全生产的综合监 管、监察执法等方面上来。 (5) 依法行政。 牢固树立有法必依、 执法必严、 违法必究的工作作风， 对违反 安全生产法及相 关法律法规的行为， 做到一查到底， 绳之以法， 决 不姑息迁就。 (6) 强化制约。 要加强对执法人员的监督管理， 加大过错追究、责任约束、违纪查处力度， 对无视 法律、 搞人情关系、放纵安全生产违法行为的， 要 坚决查处，以维护法律的严肃性和权威性。 (收稿日 期: 2005- 07- 30) 第8卷 (2006年第1期)电力安全技术 A 安 全 生 产 nquans hengchan 种气体， 其产气速率都随温度而变化， 在一特定温 度下达到最大值。随着温度的上升， 最大值出现的 顺 序 是: 甲 烷 (CH,)、 乙 烷 (C2 H,)、 乙 烯 (C2 H4 )、 乙 炔 (CZ H2 )。 在 温 度 高 于1000 时 ， 还 有 可 能 形 成 碳 的固体颗粒及碳氢聚合物。 故障下产生的气体通过 运动、扩散、 溶解和交换， 将热解气体分子传递到 变压器油的各部分。 油中溶解气体分析法就是根据故障下产气的累 计性、 故障下的产气速率和故障下产气的特性来检 测与诊断变压器等充油电气设备内部的潜伏性故障 的， 下面以实例分析油中溶解气体法在判断故障中 的应用。 1. 1实例 1 1993年， 在对某110kV变压器(SFSZ7- 31500/ 110)新 投 运的 跟 踪 试 验中 发 现CZ H2 超 标， HZ 明 显 增 长。试样分析结果如表 1所示。 表1 某110kV变压器油试样分析结果(l i L / L) 乓 - 6 6 l 5 氏 - 7 7 7 5 6 7 5 2 6 4 1 7 吼 - L 5 . 5 . 8 . L 王 坎 - 1 3 4 3 3 3 5 8 6 7 3 3 分析 日 期 HzCH,CzCO:总烃 . 9 7 7 7 2 4 . l 3 1 0 4 5 6 3 6 9 4 . 1 2 3 . 1 7 1 8 2 1 1993- 01一18 1993- 04- 30 1993- 08- 16 1993- 11- 09 1994- 0 1- 06 1995- 10- 25 49 . 283 . 4 1 137 . 2614 .44 9 1. 1432 .34 86 . 133 1. 82 00 . 63 24 . 975 . 23 2 . 8 . 6 . 8 . 0 . 2 . 1 . 30 1 . 4 0 164 . 56 753 . 92 764 . 11 564 .48 19 . 2 247 . 57 1 04 1. 92 3 637 . 89 4 553 . 47 4 536 . 00 300 . 67 2 026 .94 备注 年检 跟踪 跟踪 跟踪 处理后 跟踪 数 据 显 示， 总 烃 不 是 很 高， 主 要 特 征气 体 是Hz油 箱绝 缘 筒 上 法兰 与 变 压器 本 体连 接 处 周围 渗 漏， 和CZ H2， 三比 值 (C2 H2 / CZ H4, CH4 / H2, C2 H4 /断 定 特 征 气 体 来 源 于 变 压 器 有 载 调 压 开 关 油 箱 的 渗 C2 H6 )分 析 编 码 为201， 初 步 怀 疑 变 压 器内 部 存 在 低漏， 系O型 密 封圈 未 紧固， 主 变 本 体 充 油 前 抽 真 空 能量火花放电故障。但是经过多次追踪分析发现，时，由于2个油箱的压力差，使密封圈移位所致。 HZ和C2 H2含 量有较 大 变 化， 考 虑 到 有载 调 压 开关针 对 上 述缺陷 对本 体 油 箱油 进 行 脱气 处 理 后， 运 行 在 档 位 切 换时 会 产 生大 量的HZ 和C2 H2， 持 续 增加正 常。 的含量可能与有载开关的切换次数有关。 后经停电1.2实例2 做电 气检查试验(直流电阻、 泄漏电 流、 铁心对地绝2003年1月， 在对某35kV主变(SSZ7- 5000/ 缘等)无异常， 排除了变压器本身存在潜伏性故障的35)的年检试验中发现，特征气体严重超标，其中 可 能， 判 断 为 有载 调 压 开关 油 箱向 主 油 箱 渗 漏的 可CH4 C2 H4占 总 烃的88.72%， 并 有C2 H2产 生， 数 能性较大。 后来对有载开关进行检查和处理， 发现据见表20 表2 某35kV变压器油试样分析结果(gL / L) 分 析日 期HZCH4CACZ H4C_ HZCOco,总 烃备 注 2002- 01一 1027.474.314.533.200.13383.233430.9412.17年检 2003- 01一 101473.261412.64745.574 636.3923.76346.293 072.866 818.36故障时 2003- 01一 1745.688.742.8720.230.616.74148.6332.34处理后 2003- 07- 2836.2283.8718.03195.454.52111.111708.77301.87跟踪 2003- 08- 2934.6190.9919.99212.734.64143.522 083.02328.35跟踪 2003- 09- 2735.5383.2518.49197.844.03139.612 228.61303.61跟踪 运用三比 值法，比 值编码为 “ 002 。初步判断 设备存在700以上的高温过热。 对变压器停电 进 行电气检查试验， 试验正常， 可排除分接开关接触 不良、引线夹件螺丝松动或接头焊接不良、 局部短 路、层间绝缘不良等引起的故障。 由于此变压器采用铁心底部经油箱直接接地的 方式，固定接地点无法解除， 不能直接测量铁心对 地的绝缘电阻， 只能通过变压器吊罩检查来判断故 障是否由铁心多点接地引起。 变压器钟罩吊起后进 行外观检查， 发现铁心上部夹件由于震动等原因而 松动， 使铁心与夹件相接触， 造成铁芯多点接地及 铁 心 局 部 环流。 色 谱 数 据中C2 H2含 量 较 高， 是由 于 故障初期铁心与夹件的间歇性接触， 形成微弱的电 弧所致。 经过对铁心夹件进行紧固并对绝缘油进行了滤 油处理后， 投人运行。 初次跟踪数据显示总烃增长 较 快， H2组 分 正 常 。 分 析 认 为， 由 于 变 压 器 处 理 前 溶解气体组分较高，而设备中总油量较少(4t)， 残 留在设备中吸附性较强的组分又逐步扩散到油中， 因 H2 较 易 在 滤 油 处 理中 脱 去， 其 组 分回 溶 现 象已 不 明显。 为了验证以 上分析和考察设备在夏季负荷高 峰时的运行状况，对设备进行了连续跟踪，总烃 A 安 全 生 产 nquans hengchan 电力安全技术第8卷 (2006年第1期) 绝对产气速率由初次跟踪的0.26 mL/ h 下降为 0.16mL/ h， 最后一次已 呈负增长趋势， 可认为故 障已得到处理，设备运行正常。 1.3买例 3 某220kV主变(OSFPSZ10- 150000/ 220)投运1 个 月 就发 现Hz迅 速 增长 的 情况， 数 据 如 表3所 示。 表3某220kV变压器油试样分析结果(gL/ L) 试验 日期 C,H,CZ H,co 0 . 0 . 1. 0 . 12 0 . 31 0 . 34 0 .42 0 . 47 0 . 55 0 . 09 0 . 09 0 . 12 0 . 18 0 .44 15 .47 92 .38 133 . 2 1 20 1.45 247 . 9 1 3 18 . 87 9 . 03 2 1 .90 29 .0 1 50 .95 223 .64 181. 38 烃急 OC 9 . 9 8 . 5 9 . 8 8 . 8 备注 跟踪 跟踪 跟踪 跟踪 跟踪 跟踪 处理后 跟踪 跟踪 跟踪 跟踪 1 8 2 5 4 0 8 5 7 9 1 3 4 7 0 4 5 2 L 王 头 1 2 1 6 2 1 0 . 1 . 1 . 2 . 5 . 6 9 9 6 9 5 6 3 . 0 3 6 1 . 9 9 7 6 7 . 6 0 4 . 9 . 8 . 7 . 7 1 5 . 粥 8 . 3 . 刃 卜 创 粼 汀 拍 史 抬 别 杖 林 气 亡 1 7 了 n ， 1 ， 勺 一 I J 氏 一 2 8 7 2 1 5 一 z C ， 1 1 Q C 内 乙 月 崎 4 八 ， O C ， 乙 J I ， 乙 气 j 4 勺 1 . . 1 勺 ， j 0 0 0 0 . . 1 氏 一 7 8 2 2 ? : 5 9 5 2 7 8 0 1 4 2 7 9 0 . 么 7 . 1 0 1 3 1 7 0 . 0 . L L 3 . 2002- 05- 06 2002- 05- 3 1 2002- 07- 02 2002- 08- 05 2002- 09- 05 2002- 10- 16 2002- 11- 25 2002- 12- 04 2003- 0 1- 20 2003- 03- 10 2004- 02- 26 27 . 12 173 . 13 279 . 28 398 . 36 49 1. 14 605 . 84 0 26 .68 34 . 20 50 .65 75 . 80 从 表中 可以 看出 ， 油中 的 特 征 气 体 仅Hz迅 速 增 长， 其它组分增长不明显， 怀疑是由水分进人引起。 于是对水分进行跟踪测量， 油中含水量未增加。据 反映厂家在安装时， 对散热片油漆的干燥时间不够 就投人使用， 而且使用的油漆是醇酸树脂漆。 根据 厂家 提 供的 情况 和 油中CO, co2也 略 有 增长， 分 析 认 为 Hz 增长的 主 要 原因 是由 于 散热 器内 壁 油 漆 未 完 全干透就投人使用， 以及所使用的材料为醇酸树脂 漆。由于变压器内的绝缘涂层或散热器内油漆未干 透， 油 漆中 含 有的 水 分 就 会 吸 收 大 量的HZ 及CO, COZ ， 在 投 运 后 慢 慢 释 放 出 来 ， 且 所 含 水 分 可 以 与 铁 作用 生 成HZ 。 同 时 醇 酸 树 脂 漆 在 温 度 较 高 且 油中 溶解氧的情况下， 也可能因某些不锈钢的催化而生 成 大 量的HZ 。 在 更 换了 散热 片 及 本 体 变 压 器 油 并 进 行脱气处理后，色谱跟踪数据正常。 2 采用色谱法分析变压器故障的注意事项 (1) 发现特征气体组分含量增长时，应缩短跟 踪分析周期， 并结合历史数据、 产气速率、 负荷情 况、电气试验、 新投运设备出厂前的状况、 检修工 艺流程等， 确定故障是由 于电路还是磁路或是其它 原因， 如辅助设备、 设备材料、 检修工艺等引起的， 以缩小检修时的故障查找范围。 (2) 由于取样阀中某些特殊的材料(如含镍不 锈钢合金等)的催化作用， 生成大量的氢气聚集在取 样阀周围; 取样阀在进行焊接后， 大量在高温下产 生的特征气体同 样会聚集在取样阀的周围， 此时取 样分析的结果往往会带来误判断。因此， 在取样时 应先充分放油， 才能取得准确反映变压器运行状况 的代表性油样。 一口一 (3) 放电性故障极易造成变压器事故，引起供 电 中 断。 C2 H2是 放电 性 故障