常规方法在充油电气设备故障分析中的应用研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 常规方法在充油电气设备故障分析 中的应用研究 【摘 要】对充油设备而言，油 中溶解气体分析的目的是为了解设备的 现状及发生异常的原因，预测设备未来 的状态。在判断出设备有故障之后，进 一步的工作就是对设备状况进行判断。 在实际工作中，对充油设备故障进行判 断时，特征气体法、三比值法、相对产 气速率这几种方法要结合使用，其中特 征气体法可以尽早发现设备内部存在的 潜伏性故障；三比值法可以较准确地判 断出故障的类型；相对产气速率可以快 速粗略地判断设备内部有无存在故障并 初步了解故障的严重程度等。 中国论文网 /8/view-12932712.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 【关键词】充油设备；故障分析； 特征气体；三比值法 0 引言 2017 年 3 月 6 日 750kV 线路高 压电抗器 B 相轻瓦斯动作，现场检查发 现故障设备本体瓦斯继电器上部存在气 体，同时发现其高压套管油位指示下降 至最低刻度，油色谱在线装置显示氢气、 甲烷、乙烷含量出现明显增长，现场用 便携式油色谱仪取样分析，与在线数据 基本一致。该故障间隔 2015 年 10 月 25 日投运，2016 年 2 月 17 日该线路 A、B 相高压电抗器产生微量乙炔，但 增长趋势缓慢，2016 年 11 月 14 日该高 抗乙炔含量超过注意值，且超声波局放 检测也发现异常信号，通过持续跟踪未 发生异常突变。3 月 7 日故障间隔停电 检查，现场检查及试验情况以及油色谱 数据进行分析，高压套管内出现大量可 燃气体，其油色谱数据三比值为 110， 故障类型为电弧放电，套管介损值增大， 本体油色谱数据中氢气、甲烷、乙烷相 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 对前期增加明显，而乙炔、乙烯、一氧 化碳、二氧化碳增量不大。初步分析判 断，该电抗器高压套管内部发生电弧放 电故障并产生大量气体，内部压力增大， 气体上浮压迫油面造成套管油位下降， 指针降低至最低位。同时经套管油侧尾 端密封薄弱部位，故障气体进入电抗器 本体，最终造成本体轻瓦斯动作，可见 常规方法对充油电气设备故障分析具有 重要意义。 1 充油设备故障判断的常用方法 分析 充油设备的故障类型分为二大类， 即热故障和电故障1。热故障又分为油 过热与油纸过热，电故障又分为油纸绝 缘中局部放电、油中火花放电、油中电 弧、油和纸中电弧四种。 充油设备故障的判断和分析的常 用方法有特征气体法、改良三比值法、 相对产气速率2。特征气体法主要以 H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2 为研 究对象，不同变压器故障类型产生的气 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 体不同，如热故障中的油纸过热，其主 要气体为 CH4、C2H4、CO、CO2，油 中电弧放电主要气体为 H2、C2H2。在 某些情况下氢气含量的升高也可能不是 设备故障造成的，如油中含有水，水可 以与铁作用生成氢气；过热的铁心层间 油膜裂解也可生成氢；新的不锈钢部件 中也可能在钢加工过程中或焊接时吸附 氢而又慢慢释放到油中；在高温条件下， 油中溶解有氧时，设备中的某些油漆在 某些不锈钢的催化下，甚至可能生成大 量的氢。 改良三比值法就是选取油中溶解 气体中的 5 个组分进行比对，并依据编 码规则得出一组三位数的编码，用该编 码与故障实例进行套用比较，进而对充 油设备的故障类型做出初步的判断。选 取的 5 个组分分别为： H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2；比对 公式分别为： C2H2/C2H4、 CH4/H2、C2H4/C2H6， 三个比对公式的顺序不能颠倒，这样才 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 能保证三位数编码的正确性，表 1 为三 比值编码规则，根据三比值编码，查询 编码对应的故障类型即可判断设备具体 故障情况。 在三比值法故障分析中需注意 CO 和 CO2 的含量以及 CO2/CO 的，原 因缘材料有无老化的参数，如电缆纸、 层间隔板、垫块的绝缘等。一般 CO 以 1000uL/L、CO2 以 10000uL/L 为参考值。 实践经验证明，当 CO2/CO7 时，应怀 疑充油设备的固体绝缘材料有老化迹象 或趋势；当 CO2/CO10%时应引起注意。 而 IEC60599-1999 导则中推荐相对产气 速率10%时为严重故障。 2 充油设备故障类型判断的含气 量 通常油中溶解一定量的空气，空 气的含量与油的保护方式有关。开放式 变压器中，油被空气所饱和，含气量约 占油总体积的 10%。其中氧的含量约为 30%，氮的含量约为 70%。经真空滤油 的新密封式变压器中，一般含气量在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 1%3%，其中氧、氮的含量也以这个 比例存在于油中。在充油设备内油中 O2/N2 的比值通常为接近 0.5，考虑到 运行中由于油的氧化或纸的老化，该比 值可能降低，以为 O2 的消耗比扩散更 迅速。但当 O2/N20.3 时，一般认为是 氧被极度消耗的迹象，也就是设备内部 可能存在热点。含气量增长对设备是否 存在故障的意义有以下两点：（1）总 含气量增长，氧的含量也随之增高。这 种情况下如果不是取样或分析过程中造 成的误差，则可能是隔膜或附件泄漏所 致（如散热器处的蝶阀、潜油泵等密封 不良） 。经运行一段时间后有可能导致 油中溶解空气过饱和，当负荷、温度变 化时，就会释放出气体，有可能引起瓦 斯继电器动作而报警。 （2）总含气量增 长，氧的含量反而却很低，甚至有时会 出现负峰时，则设备内部可能存在故障， 即热点。这是因为故障热点会消耗氧气 的缘故。当设备内部存在热点时，分解 气体不仅使油中总含气量增加，而且由 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 于氧化作用会加速消耗氧气，使油中氧 的含量不断降低。随着故障的严重化， 高浓度的故障特征气体还会将油中的部 分氧置换出来，而氧很难通过油来得到 补充，这样就会导致油中的氧不断降低。 实践证明，故障持续时间越长，油中总 含气量就越高，而氧的含量就会越低。 3 结 对充油设备而言，油中溶解气体 分析的目的是为了了解设备的现状，了 解发生异常的原因，预测设备未来的状 态。如能做到这些，就可以将设备维修 方式由传统的定期预防性维修改变为针 对设备状态的有目的的检修。因此在判 断出设备有故障之后，进一步的工作就 是对设备状况进行判断，提供故障严重 程度和发展趋势的信息，做到既防患于 未然，又不致盲目停电检修或盲目地对 油进行脱气，造成人力物力的浪费。在 实际工作中，对充油设备故障进行判断 时，特征气体法、三比值法、相对产气 速率这几种方法要结合使用，相互参考。 -精选财经经济