專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座

1、故障類型過熱性故障按溫度高低分為：低溫過熱(150℃以下)、中低溫過熱(150℃～300℃)、中溫過熱(300℃～700℃)和高溫過熱(700℃以上)150℃以下低溫過熱通常是由應(yīng)急性過負(fù)荷造成絕緣導(dǎo)線過熱引發(fā)150℃以上中低溫、中溫、高溫過熱表現(xiàn)形式是局部過熱現(xiàn)象，主要發(fā)生部位是在分接開關(guān)觸頭間接觸不良、鐵心存在兩點或多點接地、載流裸電導(dǎo)體連接或焊接不良、鐵心片間短路、鐵心被異物短路、緊固件松動、漏磁環(huán)流集中部位、冷卻油道阻塞部位等。按過熱部位分為：裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類1專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第1頁放電性故障電弧放電：多發(fā)生在線圈匝間、層間和段間絕緣擊穿、引線斷裂、對地閃絡(luò)、分接開關(guān)飛弧等部位。電弧放電屬于較嚴(yán)重放電現(xiàn)象，這種放電現(xiàn)象大多非常突然，表現(xiàn)猛烈，多引發(fā)氣體繼電器動作發(fā)跳閘信號?；鸹ǚ烹姡憾喑霈F(xiàn)在引線及導(dǎo)線連接處、引線接觸(包含開關(guān)弧觸頭)不良處、懸浮導(dǎo)體對地間、鐵心接地不良處等裸金屬部位?；鸹ǚ烹妼儆谥械确烹姮F(xiàn)象。這種放電主要特點是間歇性放電，在較長時間內(nèi)不停發(fā)生，會頻繁引發(fā)氣體繼電器產(chǎn)氣報警。局部放電：多發(fā)生在油中氣泡、氣隙，絕緣件夾層、空穴處，懸浮金屬導(dǎo)體周圍、強(qiáng)電場中導(dǎo)電體和接地處金屬部件尖角部位、強(qiáng)電場中受潮絕緣體內(nèi)。局部放電主要特點是低能量、低密度，外部表現(xiàn)不顯著，但作用時間長，H2、CH4等特征氣體會連續(xù)增加，所以經(jīng)過油色譜分析能夠有效地診療局部放電故障。2專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第2頁特征氣體首先要看看特征氣體含量。若H2、C2H2或總烴有一項或幾項大于規(guī)程要求閾值（以下表），應(yīng)依據(jù)特征氣體含量作大致判斷。32、故障診療方法設(shè)備氣體組分含量330kv及以上220kv及以下變壓器（電抗器）總烴150150乙炔15氫150150變壓器（電抗器）油中溶解氣體含量注意（μL/L）專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第3頁過熱性故障產(chǎn)氣組分：熱性故障(以中、高過熱為主)主要是以烴類氣體中C2H4為主，還有CH4和C2H6，而且伴隨溫度升高，C2H4所占百分比增加并占主要成份，通常生成C2H4溫度是500℃。所以，總烴中烷烴和烯烴過量而炔烴極少或無，則是過熱特征。放電性故障產(chǎn)氣組分：對電弧放電和火花放電而言，放電能量較高，溫度較高(普通在800℃~1200℃)，所以電弧放電和火花放電產(chǎn)氣主要是C2H2；局部放電能量較低，產(chǎn)氣主要是H2、CH4。4故障類型主要氣體組份次要氣體組分油過熱CH4,C2H4H2,C2H6油和紙過熱CH4,C2H4,CO,CO2H2,C2H6油紙絕緣中局部放電H2,CH4,COC2H2,C2H6,CO2油中火花放電H2,C2H2油中電弧H2,C2H2CH4,C2H4,C2H6油和紙中電弧H2,C2H2,CO,CO2CH4,C2H4,C2H6不一樣故障情況產(chǎn)生主要和次要氣體組分專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第4頁不論是過熱性故障還是放電性故障，只要有固體絕緣介入(故障部位有紙質(zhì)絕緣材料包縛)都會產(chǎn)生CO和CO2，裸金屬部位過熱和放電所產(chǎn)生CO和CO2極少甚至沒有。所以假如CO和CO2沒有出現(xiàn)大幅增加，則可排除固體絕緣異?？赡堋＜偃绨l(fā)覺CO和CO2增加較快，不能簡單認(rèn)為存在固體絕緣缺點，應(yīng)詳細(xì)分析。固體絕緣正常老化過程與故障情況下劣化分解，表現(xiàn)在CO和CO2含量上，普通沒有嚴(yán)格界限，規(guī)律也不顯著。經(jīng)驗證實，當(dāng)懷疑設(shè)備固體絕緣材料老化時，普通CO2/CO>7。當(dāng)懷疑故障包括到固體絕緣材料時（高于200℃），可能CO2/CO<3，必要時，應(yīng)從最終一次測試結(jié)果中減去上一次測試數(shù)據(jù)，重新計算比值，以確定故障是否包括到了固體絕緣。變壓器內(nèi)部受潮，主要產(chǎn)氣成份為H2；假如因受潮發(fā)生了局部放電，也會產(chǎn)生CH4。5專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第5頁產(chǎn)氣速率主要方法：（1）絕對產(chǎn)氣速率，即每運行日產(chǎn)生某種氣體平均值（2）相對產(chǎn)氣速率，即每運行月（或折算到月）某種氣體含量增加原有值百分?jǐn)?shù)平均值當(dāng)某一項或幾項氣體產(chǎn)氣速率超出注意值時，則懷疑設(shè)備存在故障，應(yīng)結(jié)合不一樣故障類型產(chǎn)生特征氣體進(jìn)行分析。對總烴起始含量很低設(shè)備，不宜采取此判據(jù)。對懷疑氣體含量有遲緩增加趨勢設(shè)備，使用在線監(jiān)測儀隨時監(jiān)視設(shè)備氣體增加情況是有益，方便監(jiān)視故障發(fā)展趨勢。6專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第6頁三比值法所謂IEC三比值法實際上是羅杰斯比值法一個改進(jìn)方法。經(jīng)過計算C2H2／C2H4、CH4／H2和C2H4／C2H6值，組成三對比值，對應(yīng)不一樣編碼，分別對應(yīng)經(jīng)統(tǒng)計得出不一樣故障類型。應(yīng)注意問題：（1）若油中各種氣體含量正常，其比值沒有意義。（2）只有油中氣體各成份含量足夠高(通常超出閾值)，氣體成份濃度應(yīng)大于分析方法靈敏度極限值10倍，且經(jīng)綜合分析確定變壓器內(nèi)部存在故障后，才能深入用三比值法分析其故障性質(zhì)。7專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第7頁8編碼組合故障類型判斷故障實例（參考）C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6001低溫過熱（低于150℃）絕緣導(dǎo)線過熱，注意CO和CO2含量以及CO2/CO值20低溫過熱（150～300℃）分接開關(guān)接觸不良，引發(fā)夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引發(fā)銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點接地21中溫過熱（300～700℃）0，1，22高溫過熱（高于700℃）10局部放電高濕度，高含氣量引發(fā)油中低能量密度局部放電20，10，1，2低能放電引線對電位未固定部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不一樣電位之間油中火花放電或懸浮電位之間火花放電20，1，2低能放電兼過熱10，10，1，2電弧放電線圈匝間、層間短路，相間閃絡(luò)、分接頭引線間油隙閃絡(luò)、引發(fā)對箱殼放電、線圈熔斷、分接開關(guān)飛弧、因環(huán)路電流引發(fā)對其它接地體放電等

應(yīng)用三比值法對故障類型判斷專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第8頁綜合判斷除了以上幾個方法，還能夠結(jié)合其它一些方法和伎倆輔助診療，比如比值O2/N2能夠給出氧被消耗情況；比值C2H2/H2能夠給出有載調(diào)壓污染情況；在氣體繼電器中聚集有游離氣體時，經(jīng)過判斷游離氣體與溶解氣體是否處于平衡狀態(tài)，進(jìn)而能夠判斷故障連續(xù)時間和氣泡上升距離。查閱資料了解設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計特點。查對設(shè)備運行檢修歷史，比如歷史缺點和消缺情況、遭受短路沖擊情況、大小修情況、負(fù)荷改變情況等等。有條件可開展其它試驗，比如，如測量繞組直流電阻、變壓器空載特征試驗、絕緣測量、局部放電試驗、測量鐵心接地電流、輔助設(shè)備檢驗和理化微水分析。依據(jù)以上全部方法和資料結(jié)果，進(jìn)行綜合判斷。9專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第9頁出廠前設(shè)備對新出廠和新投運變壓器和電抗器要求為：出廠試驗前后兩次試驗結(jié)果，以及投運前后兩次分析結(jié)果不應(yīng)有顯著區(qū)分。另外，氣體含量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。注意積累數(shù)據(jù)。當(dāng)依據(jù)試驗結(jié)果懷疑有故障時，應(yīng)結(jié)合其它檢驗性試驗進(jìn)行綜合判斷。103、故障診療步驟專題變壓器油中溶解氣體色譜分析和故障診斷專家講座第10頁運行中設(shè)備（1）將試驗結(jié)果幾項主要指標(biāo)與油中溶解氣體含量注意值作比較，同時與產(chǎn)氣速率注意值作比較。短期內(nèi)各種氣體含量快速增加，但還未超出注意值，也可判斷內(nèi)部有異常情況；有設(shè)備因某種原因使氣體含量基值較高，超出注意值，但增加率低于表9產(chǎn)氣速率注意值，仍可認(rèn)為是正常設(shè)備。（2）當(dāng)認(rèn)為設(shè)備內(nèi)部存在故障時，可用上述方法對故障類型進(jìn)行初步判斷。（3）在氣體繼電器內(nèi)出現(xiàn)氣體情況下，應(yīng)將繼電器內(nèi)氣樣分析結(jié)果按國家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行判斷。（4）依據(jù)上述結(jié)果以及其它檢驗性試驗結(jié)果，并結(jié)合該設(shè)備結(jié)構(gòu)、運行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，判斷故障性質(zhì)及部位。（5）依據(jù)詳細(xì)情況對設(shè)備采取不一樣處理辦法（如縮短試驗周期、加強(qiáng)監(jiān)視、限制負(fù)荷，近期安排內(nèi)部檢驗，馬上停頓運行，吊罩檢驗，返廠檢修等）。11專題變壓器油中溶解氣體色譜分