一起变压器油化验氢气超标原因分析

2019-03-12 16:20 [电力论文] 来源于：涟水县供电公司作者：石旭初

导读：摘要:本文通过对一例110kV变压器油色谱氢气数据超标原因分析，指出是因为材料相溶才引起变压器油色谱氢气超标，并指出变压器油化验过程中某一数据超标应结合设备综合判断，做好数据跟踪，才能确保油化验结论的准确性。关键词：变压器油色谱分析故障诊断 0

摘要:本文通过对一例110kV变压器油色谱氢气数据超标原因分析，指出是因为材料相溶才引起变压器油色谱氢气超标，并指出变压器油化验过程中某一数据超标应结合设备综合判断，做好数据跟踪，才能确保油化验结论的准确性。

关键词：变压器油色谱分析故障诊断
0 前言
对于充油设备开展定期的油化验工作，是及早发现设备内部故障，确保设备安全稳定的一项重要措施。油化验的基本原理是：在正常情况下，充油电气设备内的绝缘油以及其他固体绝缘材料随着运行时间的增加，在热和电的作用下，会逐渐老化、分解，产生少量的低分子烃类，如H₂、CO、CO₂等气体，这些气体大部分溶解于变压器油中；然而，当设备内部故障时，就会加快这些气体的产生，不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体不同。油化验就是对故障气体的组成、含量进行分析，从而尽早的发现设备内部存在的潜伏性故障并随时监测故障的发展趋势。
1 故障概述
涟水县供电公司110kV引北变#1主变是2003年新投运的主变，型号为SZ9-31500/110，110±8×1.25%/10.5kV，连云港变压器厂出厂，在投运前后都按规程规定进行取样检测，经分析数据都正常。（见色谱分析数据表一）

分析日期	H2 (μl/L)	CH4 (μl/L)	C2H6 (μl/L)	C2H4 (μl/L)	C2H2 (μl/L)	ΣC (μl/L)	CO (μl/L)	CO2 (μl/L)
2003.12.25投运前	0	0.93	0.14	0.27	0	1.34	51.73	223.72
2004.1.19投运后第一天	0	1.01	0.23	0.37	0	1.61	40.48	239.32

表一
按正常检测周期在2004年5月12日色谱分析发现氢气组分含量单值升高并超注意值，并进行连续5次的跟踪取样，发现其H₂始终不断增加而其它的组分含量都没有明显变化。
（见色谱分析数据表二）

分析日期	H2 (μl/L)	CH4 (μl/L)	C2H6 (μl/L)	C2H4 (μl/L)	C2H2 (μl/L)	ΣC (μl/L)	CO (μl/L)	CO2 (μl/L)
2004.5.12	325.72	28.32	1.52	0.74	0	30.58	529.07	3720.35
2004.5.18	786.74	29.97	1.75	1.14	0	32.86	786.42	2950.76
2004.5.20	821.96	33.62	1.81	1.19	0	36.62	820.33	2453.96
2004.5.22	949.23	34.28	1.77	1.21	0	37.26	940.06	2831.17
2004.5.27	1906	37.1	2.03	1.7	0	40.83	1415.3	2953

表二
2 故障原因分析
通过常规电气试验也没有发现异常。此时负荷没有明显变化，投运以来也没有检修过，投运时采用的是真空注油方法。难道是工作中的某一个环节没处理好导致数据不准确？就进行反复多次的跟踪检测，但是分析的结果一样，并且氢气含量还有逐渐上升的趋势。开始怀疑变压器内部产生了故障。
氢气组分含量超注意值首先怀疑是主变进水受潮，如果是这一种情况那么油中水分和含湿杂质会形成“小桥”，而且水在电场作用下电解也产生大量氢气，但在测定油中含水量时又很正常。而且110kV变压器密封性能很好，所以排除了主变进水受潮的可能。
如果是过热性故障，由于有效热应力所造成绝缘加速劣化，具有中等水平的能量密度，其特征气体是CH₄、C₂H₄，二者一般占总烃的80%以上，且随故障点温度的升高，C₂H₄比例增加，如高温过热，C₂H₄占总烃比例均值62.5%，CH4占27.3%，其次是C₂H₆和H₂。C₂H₆一般不超过总烃的20%，H₂含量与热源关系密切，高、中温时，H₂占氢、烃总和的27%以下，而低温过热时，氢气与氢烃总和之比高于27%—30%。而110kV引北变#1主变虽然H₂含量不断的增长，但烃类气体也没有什么变化，所以又排除了过热故障。
如果是放电性故障，则是在高电应力作用下造成的绝缘劣化，分高能、火花、局放等不同类型。高能放电将导致绝缘电弧击穿，特征气体为C₂H₂、H₂，其次是大量的C₂H₄、CH₄。火花放电，特征气体也是C₂H₂、H₂为主。局放产气的特征主要成分是H₂，其次是CH₄。CH₄占总烃90%以上。但110kV引北变#1主变只是H₂组分单值增长，CH4和其他烃类气体没有什么变化，所以不可能是放电性故障。
综合分析设备内部发生故障的可能性不大，不具备用三比值法来判断故障类型的条件。用产气速率来判断故障的性质和故障严重程度以及发展的趋势也没有意义。此时公司还有三台同一厂家、同一型号、同一容量的运行主变都出现这一异常现象，它们不可能同时都出现相同故障吧？现在只有从设备本身来查找原因。可设备的经典结构不可能改变，该厂生产的早期设备和晚期设备都没有出现过这种情况，而且变压器的运行工况也从来没有改变过。通过和兄弟公司联系了解后才知道，该厂生产的同期设备在其他公司运行一段时间后也都出现了与我们公司相似的情况，现在设备在跟踪检测了两年后，H₂组分含量已逐渐稳定。看来只能是材料与油的相溶性方面出现了问题。建议设备退出跟踪检测转为周期分析。运行一段时间后，设备一切正常，H₂组分含量已稳定。（见色谱分析数据表三）

分析日期	H2 (μl/L)	CH4 (μl/L)	C2H6 (μl/L)	C2H4 (μl/L)	C2H2 (μl/L)	ΣC (μl/L)	CO (μl/L)	CO2 (μl/L)
2006.7.14	533.87	13.43	2.42	0.43	0	16.28	469.63	3010.08
2006.12.19	573.75	13.76	2012	0.31	0	16.19	560.70	3028.69
2007.7.25	575.02	14.11	2.71	0.50	0	17.32	580.87	3123.17

表三
3 结论
气相色谱法是对运行中变压器等充油电气设备内部可能有局部过热或局部放电两种故障进行分析的方法。故障时故障点周围的变压器油和固体绝缘材料因发热而产生气体，其中大部分气体不断溶入油中，用气相色谱分析的方法可把溶入油中的气体分析出来。再根据色谱分析数据中各气体组分含量注意值或产气速率注意值首先判断是否存在故障、其次是故障性质的判断、最后才是判断故障的发展趋势。通过此例笔者深有体会，一定的理论知识和实践经验以及严谨的工作态度缺一不可。工作中如果不进行认真仔细全面系统的分析，就有可能造成对色谱数据的误判断，轻则导致浪费人力物力，重则可能因为设备故障隐患没有被及时发现，导致事故的发生。
参考文献
[1]王英、王尚家、张灯宇，220kV上铺变电站1号主变压器油色谱异常分析[J]，山西电力，2009年01期
[2]甄利，变压器油中乙炔含量超标原因分析[J]，变压器，2002年09期

（编辑：东北亚）

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