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变压器油色谱及故障判断探析

2018-08-03 11:55编辑:qdkasite.com人气:


  文章阐述了变压器色谱分析的理论依据,分析了色谱分析的常用方法,提出了色谱分析对变压器故障的判断方法。

  1 变压器油色谱分析

  通常情况下,当变压器处于正常运行的过程中,其组成物质的性能也会随着变压器运行时间的增长而逐渐减退甚至是丧失,部分绝缘材料在运行过程中会逐渐地分解出少量的化学气体。如果内部某一部分的温度过高或者出现某一部分放电和电弧放电等事故时, 各种低分子的烃类和二氧化碳等气体被分解的速度就会加快,分解出大量的这些气体。油中分解出来的气体形成气泡, 在油流经或扩散的时候逐渐地在油里溶解。就会对变压器的正常运行造成阻碍和影响。因为这种气体的数量已经远远超过了溶解的数量,而部分没有及时得到解决和处理的气体则会进入到变压器的内部,使继电器发生移动,导致故障的产生,影响变压器的正常运行,给变压器的运行过程中埋下了风险隐患。在故障发生的初期阶段,继电器内部的温度还没有处于过高的状态,继电器内部所存在的气体含量相对较少,如果在这个阶段能够全面、严谨地对油中气体的组成成分进行分析和研究,含量的多少和发展的程度, 就可以查出变压器内部潜伏的故障,采取措施阻止事故的发生。色谱分析是采用气相色谱仪获取各气体的组成和含量。

  2 常用的色谱分析的方法

  2.1 对油中溶解的特征气体含量进行分析

  特征气体主要包括总烃、H2、CO、CO2 等。不同故障条件下变压器内部所形成的气体的特征也都是不尽相同的。因此在对变压器油色谱进行分析的过程中,可以根据变压器内部气体的不同特征进行分析和判断。

  2.2 根据故障点的产气速率

  由于设备的自身性质不同,有的设备即使气体含量高于限定值,不一定就有故障;有的设备气体含量虽然比限定值低,但若气体的增长速度过快,就必须加以重视,分析是否存故障的隐患。因为气体的产出速度更加直接地反映出是否存在故障,问题的后果是否严重,将会导致何种状况等。产气速度有绝对产气速率和相对产气速率两种,对于变压器故障的判断依照绝对产气速率为参考进行分析。

  2.3 三比值法

  除了对油中溶解的特征气体含量进行分析或者根据故障点的产气速率进行分析,变压器油色谱分析过程中还有一种十分重要的方法就是三比值法,但有一定的局限性,一般情况下,只有在采用特征气体含量分析和根据故障点的产气速率所判定的结果可能存在偏差的时候才会使用三比值法对油色谱进行分析。

  2.4 我国常用的测定仪器及其特点

  目前,我国常用的测定仪器有岛津GC14B 型与惠普HP6890 型气相色谱仪,它们具有优良的性能、高度的灵敏性,但是价格较高。采用BSZ系列变压器油色谱对于变压器油的异常情况能够及时发现,但是测定气体的范围有限。当前,随着技术的发展,便携式油中气体测试仪已经得到了应用,这种仪器方便携带,使用简单,可进行现场测定。存在的主要问题是测试的精确度不高。

  2.5 变压器油色谱分析与人工智能

  当今,一些科研人员研制除了基于人工智能的变压器故障诊断软件,在实际的操作中也得到了应用。而这种变压器故障诊断软件的操作过程中主要是采用不同气体的组成方式和变压器运行过程中可能存在或发生的故障进行一一对比得出的。然而,这种软件的局限性很明显,因为从变压器油中所分解出的气体十分容易受到外界环境的影响而发生变化,因此,只能作为一种辅助性的方法,不能为主手段。

  3 色谱分析对变压器的故障判断

  3.1 过热性故障

  裸金属过热, 幸运飞艇,指设备内的热量只引起绝缘油的分解。它包括分接开关接触不良、引线和分接开关的连接处焊接不牢等。油中气体的特征是,烃类气体逐渐增多,其中甲烷和乙烯是特征气体占到总烃的80%左右,甲烷在故障点的温度较低时比重较大,乙烯和氢气在故障点温度较高时的比例增加,但增幅度不如烃类气体。随着温度的不断升高,也出现少量的乙炔气体。

  固体绝缘过热,指过高的温度涉及固体绝缘材料,会产生大量的的低分子烃类气体和少量的CO和CO2。

  低温度过热,由于变压器长期过负荷或其他原因使绕组的固体绝缘长期承受局部的低温度过热,使油不能分解, 幸运飞艇,出现在长期低温度过热加速绝缘纸的碳化。

  3.2 放电性故障

  电弧放电是指线圈匝间、层间绝缘击穿,过电压引起内部闪络,引线断裂引起的闪络,分接开关飞弧和电容屏击穿等引起电弧放电故障。

  低能量放电是一种断续的放电故障。故障的能量不大。

  局部放电故障,常发生在油浸纸绝缘中的气体空穴内或悬浮带电体的空间内。

  3.3 色谱分析法判断故障应注意的问题

(来源:中国仪器网)

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