電力變壓器油色譜儀故障診斷

壓器油色譜分析技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)現油浸變壓器早期故障隱患、故障后分析故障性質(zhì)與部位等的有效手段之一，油浸變壓器的狀態(tài)檢修完夠以油色譜數據作為依據。

　　試驗對變壓器定期進(jìn)行油色譜分析是非常必要也是非常重要的，它可以在不停電的情況下迅速有效地發(fā)現變壓器內部的潛伏性故障及缺陷。特別是對過(guò)熱性、放電性和絕緣破壞性故障等，不管故障發(fā)生在變壓器的什么部位，都能很好地反映出來(lái)。氣相色譜法也有一定的局限性，如很難判斷故障的準確部位，甚至還會(huì )由于誤判而造成不必要的檢修。

　　1、 油色譜分析的原理

        變壓器大多采用油紙復合絕緣，當內部發(fā)生潛伏性故障時(shí)，油紙會(huì )因受熱分解產(chǎn)生烴類(lèi)氣體。含有不同化學(xué)鍵結構的碳氫化合物有著(zhù)不同的熱穩定性，絕緣油隨著(zhù)故障點(diǎn)的溫度升高依次裂解產(chǎn)生烷烴、烯烴和炔烴。在正常情況下，充油電氣設備內的絕緣油及有機絕緣材料，在過(guò)熱或電的作用下會(huì )逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的低分子烴類(lèi)氣體和一氧化碳及二氧化碳氣體，這些氣體大部分溶解于油中。當充油電氣設備內部存在潛伏性過(guò)熱和放電性故障時(shí)，就會(huì )加快這些氣體的產(chǎn)生速度，隨著(zhù)故障的發(fā)展，分解出的氣體形成氣泡在油中對流、擴散，并不斷溶解在油中。故障氣體的組成及含量與故障類(lèi)型和故障嚴重程度關(guān)系密切。因此，在變壓器、互感器等充油設備運行過(guò)程中，定期做油的色譜分析，能盡早發(fā)現設備內部的潛伏性故障，以避免設備發(fā)生故障或造成更大的損失。

　　2、 變壓器故障類(lèi)型分析

       變壓器故障類(lèi)型包括：過(guò)熱、放電和絕緣受潮3種類(lèi)型。

　?。?）設備絕緣性不好，起不到保護變壓器的作用，有可能導致設備過(guò)熱引起故障。起不到很好的保護設備的作用，導致絕緣材料迅速的分解。具體過(guò)熱性的故障類(lèi)型還可以分為裸金屬過(guò)熱和固體絕緣過(guò)熱。

　?。?）放電性原因是設備內部出現了產(chǎn)生電的效應，分為高能量放電（電弧放電）、低能量放電（火花放電）和局部放電，這是按照生電效應的強弱劃分為三種形式。下面介紹各自故障的特征：1）高能量放電（電弧放電）：高能量放電是指線(xiàn)圈匝間、層間絕緣擊穿，過(guò)電壓引起內部閃絡(luò )，引線(xiàn)斷裂 引起的閃絡(luò )，分接開(kāi)關(guān)飛弧和電容屏擊穿等引起電弧放電故障。這類(lèi)故障產(chǎn)氣急劇，產(chǎn)氣量大。其故障特征氣體主要是乙炔（占總烴20%～70%）和氫氣，其次是乙烯和甲烷。由于故障能量較大，所以總烴很高。如果涉及固體絕緣一氧化碳也相對較高；2）低能量放電（火花放電）：這是一種間歇性的放電故障。如鐵心片之間、鐵心接地不良、鐵心與穿心螺絲接觸不良等造成的電位懸浮放電。其主要氣體成份也是乙炔和氫氣，其次是乙烯和甲烷氣體。但由于故障能量較小，一般總烴不太高；3）局部放電故障：常發(fā)生在油浸紙絕緣中的氣體空穴內或懸浮帶電體的空間內，該類(lèi)放電產(chǎn)生的特征氣體是氫氣，其次是甲烷，當放電能量密度高時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生少量的乙炔氣體，一般不超過(guò)2%。無(wú)論是哪一種放電，只要有固體絕緣介入時(shí)，都會(huì )產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳氣體。

　?。?）絕緣設備變質(zhì)性能低下不能起到很好的保護作用時(shí)候，變壓器會(huì )因此受潮出故障，這時(shí)候的特征氣體變現為 H2 的含量比較高，其他特征氣體的含量不會(huì )有太大明顯的變化，但是這個(gè)時(shí)候要注意芳烴的含量，因為芳烴本身具有“抗析氣”的特性，要考慮到不同牌號油的含有芳烴的多少是不相同的，作用在電場(chǎng)下所產(chǎn)生的氣體含量也是不一樣的，在分析診斷故障類(lèi)型的時(shí)候要注意這些因素的存在。

　　3 、變壓器油色譜分析試驗步驟與方法

       3.1 取油樣方法一般對于變壓器油色譜分析試驗可在設備運行時(shí)進(jìn)行取油樣。取樣前要保證設備不存在負壓的狀況。取油樣使用的玻璃注射器必須經(jīng)密封檢查試驗合格，取樣時(shí)從設備下部的取樣閥門(mén)取油樣，在特殊情況下，也可以從其他取樣部位取樣，但是所取的油樣必須能夠代表油箱本體的油。設備上的取樣閥門(mén)須*符合全密封取樣方式的要求。取樣前要排除管路內的“死油”和空氣，同時(shí)用設備本體中的油沖洗管路。取樣時(shí)要防止氣泡生成。對大油量的變壓器取油樣采用100mL玻璃注射器（記作B），采樣量為50～80mL。整個(gè)過(guò)程要盡量隔絕空氣。對于無(wú)較強油循環(huán)的設備，應充分考慮氣體在油中擴散的影響，需在試驗后隔一段時(shí)間后再進(jìn)行取樣。

　　3.2 脫氣方法及取氣方法脫氣方法可采用機械振蕩法。步驟如下：以5mL玻璃注射器A 作為貯氣玻璃注射器，用少量試油沖洗器筒內壁1～2次后，取試油0.5mL，立即用橡膠封帽密封，插入雙頭針頭，保持針頭垂直向上。將注射器內的空氣和試油緩緩排出，使試油充滿(mǎn)注射器內壁縫隙而不致殘存空氣。將注射器B中的油樣調節至40.0mL（V1），立即用橡膠封帽密封（密封前封帽內的空氣用手動(dòng)或是通過(guò)填充試油的方法擠出）。取5mL玻璃注射器（記作 C），用氣體 N2 清洗 1～2 次，排除空氣，準確抽取5.0mLN2，將 N2緩慢注入注射器B內。

　　將注射器 B放在振蕩器的振盤(pán)上（注射器B的頭部要比尾部高約5°），恒溫定時(shí)。啟動(dòng)振蕩器，持續振蕩 20min，然后靜止10min（室溫在10℃以下時(shí)，振蕩前，注射器B要進(jìn)行適當的預熱）。將注射器B取出，立即將注射器B中平衡氣體采用微正壓法轉移到注射器A內。靜置2min，讀數 Vg（準確至 0.1mL）。

　　3.3 標樣的制作儀器采用外標法進(jìn)行標定。用1mL玻璃注射器D抽取已知組分濃度 Cis 的標準混合氣 0.5ml（或 1mL）進(jìn)行標定，記錄各組分的峰面積 Ais （或峰高 his）。重復操作至少兩次，標定的重復性應在其平均值的±2%以?xún)?，取平均值?/span>

　　3.4 樣品分析用1mL 玻璃注射器（記作D）從注射器A中準確抽取樣品氣體0.5mL（或 1mL），進(jìn)樣分析。量取所得色譜圖上各組分的峰面積 Ais（或峰高his），重復脫氣操作兩次，取其平均值。儀器標定與樣品分析所用進(jìn)樣注射器以及進(jìn)樣體積應相同。

　　3.5 結果計算采用機械振蕩法的計算參考GB/T 17623-1998 第 8.3.1進(jìn)行。兩次平行試驗結果的算術(shù)平均值作為測定值。

　　4、 油色譜分析過(guò)程中誤差的注意事項

        用氣相色譜法對變壓器油中溶解氣體進(jìn)行分析，從取樣到取得分析結果過(guò)程的操作較多，因此誤差也比較大，為了數據的準確性，在實(shí)際工作中應特別注意以下幾點(diǎn)：

      （1）為了避免取樣方法的誤差，采用玻璃注射器取樣時(shí)，不應拉脫注射器芯子，以免吸人空氣。油樣在運輸過(guò)程中要避免振蕩，容器的密封要嚴；

      （2）為了避免脫氣過(guò)程中產(chǎn)生誤差，取氣時(shí)所用注射器要密封良好；

      （3）進(jìn)樣注射量的大小可能對定性定量結果產(chǎn)生誤差；

      （4）通過(guò)人工測量記錄儀記錄的峰高或半峰寬，再用峰高法計算實(shí)際含量，不可避免的帶來(lái)測量及計算誤差。實(shí)際工作中，只要認真仔細的對待每一個(gè)環(huán)節，可以減少誤差，做到分析結果基本正確。

　　5、 結束語(yǔ)

       變壓器油中溶解氣體色譜分析，可以準確地判斷變壓器故障性質(zhì)和嚴重程度他是早期發(fā)現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)。

　　但是色譜分析法判斷故障也有其不足之處。例如，僅采用這種方法無(wú)法為故障準確定位；對涉及具有同一種氣體特征的不同故障類(lèi)型如局部放電與進(jìn)水受潮的故障易于誤判。因此，在判斷故障時(shí)必須結合電氣試驗、油質(zhì)分析及設備運行、檢修等情況進(jìn)行綜合分析，才能對故障的部位、原因、絕緣或部件的損壞程度等做出準確地判斷，從而制定出適當的處理方法。